不均匀锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究

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1、第36卷第5期华北水利水电大学学报(自然科学版)Vo1．36No．52015年10月JournalofNoahChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower(NaturalScienceEdition)Oct．2015DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2015．05．010不均匀锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究曲福来，于永齐，赵顺波，侯朋兵(华北水利水电大学，河南郑州450045)摘要：制作了12根钢筋混凝土适筋梁，为模拟既有钢筋混凝土梁在实际情况下

2、的受荷状态，对其中10根梁进行预裂加载，然后采用电化学方法进行快速锈蚀，最后采用四点弯曲试验对钢筋混凝土梁进行加载．研究表明：锈蚀后的钢筋呈现出沿截面和长度两个方向的不均匀锈蚀，预裂裂缝位置处钢筋锈蚀较为严重；采用沿长度方向不均匀锈蚀表征参数建立平均锈蚀率与最大锈蚀率的关系，在此基础上给出的梁抗弯承载力计算公式，其计算结果具有较好的精度，与试验值吻合较好．关键词：不均匀；锈蚀；钢筋混凝土梁；预裂；抗弯承载力中图分类号：TU375．1文献标识码：A文章编号：1002—5634(2015)05—0044—04混凝土结构中的钢筋

3、在一定条件下会发生锈念，忽略了锈坑分布、钢筋锈蚀率沿长度方向的变化蚀．对于处于恶劣环境下的结构，这一问题尤为突对钢筋力学性能及黏结性能的影响．出．大量混凝土结构由于钢筋的锈蚀不得不进行维本文在不均匀锈蚀钢筋力学性能研究的基础修或拆除重建，甚至个别结构发生倒塌事故¨．近上，对12根钢筋混凝土梁进行了不均匀锈蚀试年来，钢筋锈蚀问题已引起世界各国的普遍关注，并验和抗弯性能试验，分析了不均匀锈蚀钢筋混凝土投人大量的人力和物力进行相关方面的研究．最初粱的破坏机理、破坏形态及承载力和刚度的变化情研究发现：钢筋发生锈蚀后，铁锈的体积是钢

4、筋原始况，并在试验的基础上给出了不均匀锈蚀钢筋混凝体积的2～4倍，由于体积膨胀会对周围混凝土产生土梁抗弯承载力的计算方法．一定的压力，当该压力达到一定数值后，混凝土便产1试验概况生顺筋裂缝，甚至造成保护层剥落．由此造成钢筋与混凝土之间的黏结性能降低，锈蚀钢筋受力面本次试验主要考虑了钢筋种类、钢筋锈蚀率和积减小，同时锈胀裂缝的存在也加速了钢筋的锈蚀，混凝土强度的影响，共设计了12根钢筋混凝土梁，造成恶性循环．为了准确评估钢筋锈蚀对结构产生钢筋截面尺寸及配筋如图1所示．的影响，国内外学者开展了系统的研究工作．通过对锈蚀钢筋混凝

5、土梁开展试验研究，普遍认为：钢筋在锈蚀程度较小的初期阶段，对梁的受力性能几乎无影响；当锈蚀发展到特定阶段后，构件的开裂荷I．!QQQ．I．1QQQ．1．iQQQ．1载、屈服荷载以及极限荷载都有不同程度的下降；梁1．———j————一的刚度变小，使梁在承受相同荷载的情况下挠度增图1钢筋混凝土梁尺寸及配筋(单位：mm)大，导致结构不安全；通过对梁跨中纯弯段混凝土应梁的架立筋采用2根直径12mm的光圆钢筋．箍变的分析，可近似认为其平均应变仍符合平截面假筋选用直径6mm的光圆钢筋，箍筋间距100mm．混定，采用该假定可简化锈蚀钢筋

6、混凝土构件承载力凝土保护层厚15mm．梁底部受力钢筋分别采用直径的计算．然而，已有的研究往往采用平均锈蚀率的概收稿日期：2015—06—22基金项目：国家自然科学基金项目(51108179)；河南省教育厅项目(13B560113)．作者简介：曲福来(1977～)，男，辽宁丹东人，副教授，博士，主要从事混凝土耐久性及结构抗震方面的研究第36卷第5期曲福来，等：不均匀锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究4512mm的HPB235和HRB335级钢筋，屈服强度分别面局部位置有黄色锈蚀产物渗出，在梁跨中附近纯为343、467MPa，

7、极限强度分别为443、536MPa．弯段部位溢锈点要多于剪弯段．在通电锈蚀的中后混凝土选用强度等级为32．5MPa和42．5MPa期，溢锈部位逐步增多，最后混凝土梁试件底部的混的普通硅酸盐水泥、普通河砂和最大粒径为25mm凝土保护层锈胀开裂，出现顺筋裂缝，如图2所示．的碎石配置．设置混凝土的3种水灰比，分别为：锈蚀后期，梁底部不断有棕红色和黑绿色的锈蚀产0．55、0．35和0．30．为测量混凝土的强度指标，在浇物溢出，成锥形堆积于梁底部．筑混凝土梁试件的同时，浇筑伴随试块．实际工程中钢筋混凝土构件一般允许出现裂缝，为了模拟

8、实际工程中梁承受荷载作用带裂缝的工作状态，在进行钢筋锈蚀之前对梁进行了预裂．试验采用三分点集中力加载方式，梁放在中心距为2600mm的支座上，梁上部加载点间距为900mm，图2锈蚀后钢筋混凝土梁底面裂缝预裂荷载以最大裂缝宽度不超过0．2mm和60％极2试验结果及分析限荷载加以控制．由于将梁试件提前进行了