铁路混凝土箱梁钢筋锈蚀后其挠度和裂缝宽度取值

为了研究钢筋锈蚀下混凝土箱梁挠度和裂缝宽度的变化,基于梁截面平衡和变形协调,引入锈蚀钢筋混凝土梁非线性本构关系,建立了箱梁受弯挠度和裂缝宽度解析表达式。针对铁路简支箱梁算例,研究了混凝土性能退化和钢筋锈蚀对梁挠度和裂缝宽度的影响;并和铁路桥梁规范中挠度和裂缝宽度的规范值进行了对比分析。结果表明:混凝土性能的退化对梁挠度和裂缝宽度影响很小;锈蚀钢筋力学性能的退化和锈蚀黏结滑移对挠度和裂缝宽度具有较大影响。当锈蚀率小于1.5%时,挠度和裂缝宽度均小幅减小;当锈蚀率超过1.5%后,挠度和裂缝宽度随着锈蚀率的增加开始增大。针对规范中挠度和裂缝宽度公式,提出了锈蚀黏结滑移修正系数,修正后的规范值与解析解吻合良好。     

混凝土碳化和钢筋锈蚀研究动态

概要介绍国内外混凝土碳化及钢筋锈蚀研究的现状，并对需要重点研究的问题提出建议     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的梁式试验

通过梁式试验法研究了锈蚀对配箍钢筋混凝土构件粘结性能的影响,探讨了试件表面锈胀裂缝宽度和钢筋锈蚀率对极限粘结强度及钢筋自由端滑移量的影响规律.试验研究表明,钢筋混凝土梁表面纵向锈胀裂缝产生与否及其宽度大小,并不是影响配箍构件粘结性能的本质因素,它与粘结强度或滑移性能的相关性均不显著.锈蚀率对粘结性能有着重要影响,极限粘结强度和粘结刚度均随锈蚀率增加先增大后减小,但锈蚀率在5%以内时不会低于未锈蚀钢筋水平;达极限粘结强度时,钢筋自由端滑移量随锈蚀量增加明显减小,当锈蚀率为4.6%时滑移量仅为未锈蚀梁的17.6%.     

混凝土中钢筋锈蚀破坏和修复技术

分析了混凝土中钢筋锈蚀的破坏机理,根据钢筋锈蚀的电化学过程,重点介绍了目前国内外适用的数种修复方法和修复材料。     

混凝土中钢筋锈蚀及其可靠性分析

本文介绍了混凝土中钢筋锈蚀的机理，分析了钢筋锈蚀的主要影响因素，对钢筋锈蚀造成的截面损失破坏的可靠性进行了分析，并推导出了钢筋锈蚀可靠性分析的相应计算公式。     

混凝土钢筋在不同锈蚀状态下的力学性能退化规律

通过一系列模拟加速锈蚀钢筋正交实验及相应的物理检测和电化学检测手段,系统地研究了混凝土钢筋在不同腐蚀环境条件下的锈蚀速率。实验结果表明,螺纹钢比光圆钢筋耐蚀性更差,在相同腐蚀环境下其抗拉强度及上下屈服强度,以及延伸率的下降程度均比圆钢筋显著。其中,伸长率的变化最为明显;在没有氯离子的环境下,钢筋前期基本以均匀锈蚀为主,后期才发展为局部锈蚀,这时的力学性能指标也呈现出与锈蚀情况对应的正相关性;在严重含氯离子的环境下,初期就表现出不均匀锈蚀状况,这时的力学性能指标与锈蚀情况不再具有线性关系,而出现急速下降的趋势。失重率检测结果印证了腐蚀程度与力学性能的相关性。研究结论为今后钢筋混凝土构件全寿命设计的理论研究奠定了一个实验预研工作基础。     

钢筋锈蚀与混凝土耐久性研究

0前言钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土耐久性损伤的最主要和最直接因素,也是混凝土耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对混凝土结构的破坏分为三个时期:前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等;中期是钢筋整个表面锈蚀,并产生膨胀,与保护层脱离,发生层裂;后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀,混凝土本身发生破坏,出现顺筋胀裂,混凝土     

钢筋混凝土保护层锈胀裂缝宽度研究Ⅰ

锈胀裂缝宽度是混凝土结构设计和耐久性评估的重要参数,基于裂缝开口部位的变形协调与混凝土的锈胀效应等特性,将裂缝宽度区分为几何位移与应力位移两部分,构建了裂缝宽度预测模型,且讨论了δ及η系数取值。为了探究不同因子对锈胀裂缝宽度的影响规律,分别进行了影响因子分析,结果表明：锈蚀产物膨胀率对锈胀裂缝的影响非常大;钢筋直径及保护层厚度对裂缝扩展宽度的影响非常小;而混凝土弹性模量的影响可近似取为零。     

配置表层钢筋的混凝土梁裂缝宽度计算方法

为了研究配置表层钢筋的混凝土梁的开裂性能,对8根配置500 MPa钢筋的矩形混凝土梁进行了受弯性能试验.试验结果表明,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能使平均裂缝问距减小30%～50%,使短期最大裂缝宽度减小29%～70%.根据试验结果,分析了表层钢筋对混凝土梁平均裂缝间距和平均裂缝宽度的影响规律,并在我国规范GB 50010-2002裂缝宽度计算模式的基础上,提出了考虑表层钢筋的短期最大裂缝宽度计算公式.根据所提出公式计算的结果能够较好地与试验结果吻合.     

混凝土结构中钢筋锈蚀参数的识别

研究了混凝土结构中钢筋锈蚀参数的识别问题.在考虑混凝土的塑性变形和梁的拉区裂缝的基础上,利用能量法导出梁的自由振动的数学模型,从而得到梁的低阶频率;然后运用最小二乘法建立目标函数,通过非线性迭代识别出钢筋锈蚀参量.图2,表1,参6.     

预应力混凝土迭合梁裂缝宽度和变形的计算

通过对现有预应力混凝土迭合梁裂缝宽度和变形试验资料的分析，建立 了与钢筋混凝土迭合梁和部分预应力混凝土梁相衔接的预应力混凝土迭合 梁裂缝宽度和刚度计算公式．本文建议的公式简单实用，与试验结果符合良 好．     

预应力混凝土平面曲线箱梁裂缝

针对预应力混凝土曲线箱梁,产生径向水平压力的平面曲线力筋易使混凝土腹板超载,而造成混凝土破坏,并使力筋拉直等问题,应用翘曲扭转理论,分析了预应力混凝土平面曲线箱梁在张拉平面曲线形纵向力筋时,将在腹板中产生横向力,以及桥墩和桥梁支座约束作用,局部板中力筋的径向力使竖向跨越的腹板产生剪力和弯矩等产生裂缝的原因,提出了在设计与施工中应采取保证力筋的保护层厚度,充分调整力筋曲率的作用,设计计算必须考虑侧向预应力,保证在力筋弯曲的部位、管道不出现尖弯等措施。为平面曲线桥梁的设计与施工提供了一定的理论依据。     

体外预应力混凝土箱梁受压翼缘有效分布宽度试验研究

基于在体外预应力混凝土薄壁箱梁抗弯性能试验研究的基础上,重点研究了各级荷载作用,构件跨中截面混凝土应变分布变化规律,同时编制了箱形截面的等效“工”字形截面抗弯计算非线性分析程序,通过全过程对比分析,确定了体外预应力混凝土箱梁在抗弯正截面承栽力计算时等效“工”字形截面受压翼缘有效分布宽度和剪力滞系数,为体外预应力混凝土箱梁抗弯正截面承栽力计算奠定了基础.图5,表2,参10.     

单箱三室混凝土箱梁温度分布研究

以西安西咸新区沣河大桥单箱三室预应力混凝土箱梁桥为研究对象,进行断面温度分布测试,研究箱梁的温度分布规律,讨论了箱梁的温度分布模式和温度基数,提出了指数函数和线性函数相结合的温度梯度模式。结果表明:受环境温度影响,外表面的混凝土温度每天随环境温度急剧变化,内表面除上翼板内侧外其余位置温度比较恒定;从竖向温度分布看,一维热传播理论适用于上翼板和下翼板,但不适用于腹板,且下翼板内外表面温差显著;最大正温度梯度主要出现在夏季,而最大负温度梯度主要出现在冬季。     

先后张预应力混凝土箱梁对比设计与分析

运用桥梁专用计算软件‘桥梁博士’,以40 m跨度先、后张预应力混凝土组合箱梁为分析对象,对其进行了对比设计和刚度、应力等力学性能的对比分析.分析表明,折线配束先张箱梁在更大跨度公路桥梁中应用是可行的.     

混凝土箱梁桥竖向预应力作用下腹板应力场分析

基于有限元分析方法和差分分析方法,对预应力混凝土连续箱型梁桥的腹板竖向预应力作用下的应力场进行了分析,并与现行设计方法进行了比较,指出了腹板开裂的主要原因.分析表明腹板竖向预应力大小不能按现行桥梁设计规范进行设计.为指导砼箱梁桥设计和防治砼箱梁桥开裂,修改有关设计规范提供了理论依据.图12,表2,参5.     

降低混凝土箱梁内温度作用和空气作用的措施

温度作用对混凝土箱梁的作用效应较大,通过一些措施降低混凝土箱梁的温度作用,将对混凝土箱梁的受力十分有益。此外,混凝土箱梁内部的空气对结构耐久性也产生一定的影响,本文以此为基础简要探讨其作用的降低措施。     

钢筋非均匀锈蚀引起混凝土保护层内裂分析

根据自然环境下保护层锈胀开裂前的钢筋锈蚀形态,将锈蚀层简化为半椭圆状的非均匀分布,从而建立了钢筋非均匀锈蚀理论模型。经过求解得到了混凝土中锈胀应力理论解,并与有限元计算结果对比,验证了理论解的精确性。根据理论解可知最大周向应力在水平轴上,因此锈蚀层的发展会首先引起保护层内部水平裂纹的产生。增加钢筋直径可有效减低锈胀应力,提高结构抗锈裂的能力。与均匀锈蚀理论模型对比结果表明:均匀锈蚀要远小于非均匀锈蚀条件下的临界锈蚀层厚度,均匀锈蚀的计算结果偏于保守。因此,对锈胀问题进行理论分析时,应采用更接近真实锈蚀形态的非均匀锈蚀模型。     

基于有效宽度的蝶形腹板箱梁抗弯承载力

为研究蝶形腹板箱梁有效宽度及抗弯承载力,设计、制作了试验模型,并进行了静力加载试验;通过建立与试验条件一致的ABAQUS有限元模型,分析其受力性能;依据平截面假定,结合中、美、日三国规范计算其有效宽度,引入蝶形腹板折减系数α,建立了蝶形腹板箱梁极限抗弯承载力计算公式;通过承载力计算值与试验值、有限元值对比,结果表明：蝶形腹板与顶底板之间协同工作,受力性能良好;依据中美规范计算蝶形腹板箱梁有效宽度较为合理;在此基础上,蝶形腹板箱梁抗弯承载力计算值与试验值较为吻合,且结果偏安全。     

钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算

为了研究钢桁腹式混凝土组合箱梁的挠度计算方法和影响其挠度变化的因素,将钢桁腹杆换算为具有等效厚度的换算钢腹板,对悬臂板纵向位移函数进行修正,再利用变分法原理推导综合考虑腹杆剪切变形和剪力滞效应的挠度计算公式.运用有限元软件ANSYS建立组合箱梁的有限元模型,对有限元数值计算值和理论计算值进行比较分析,并在此基础上研究高跨比和腹杆水平倾角对组合箱梁由腹杆剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度的影响.研究结果表明:对组合箱梁悬臂板纵向位移函数进行修正可提高挠度计算精度;对于处于合理高跨比的组合箱梁而言,其腹杆的剪切变形和剪力滞效应产生的附加挠度不可忽略;组合箱梁腹杆水平倾角仅会对腹杆剪切变形引起的附加挠度产生影响.