【摘 要】
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锈蚀钢筋是引起钢筋混凝土结构提前破坏的首要因素,实际钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀是从局部点蚀坑不断发展扩大的,这些点蚀坑的存在将造成钢筋在受力状态下蚀坑周围的应力集
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锈蚀钢筋是引起钢筋混凝土结构提前破坏的首要因素,实际钢筋混凝土构件中钢筋的锈蚀是从局部点蚀坑不断发展扩大的,这些点蚀坑的存在将造成钢筋在受力状态下蚀坑周围的应力集中,导致钢筋受力性能的退化,从而对结构的安全造成极大的隐患,本文从试验、仿真等方面入手,探讨了混凝土中钢筋发生坑蚀时其力学性能退化规律,主要完成的工作和研究结果如下: 为研究钢筋局部产生坑蚀后的力学性能规律,本文基于电化学腐蚀原理,提出一种新的,能使钢筋在较短时间内形成典型坑蚀的试验方法,并对试验中在光圆和变形钢筋产生蚀坑进行了可行性研究,使得坑蚀钢筋的锈蚀坑具有重复性和典型性。 通过通电加速试验获取椭球形锈蚀坑,分析了光圆钢筋表面锈蚀坑三维尺寸和变形钢筋不同位置发生锈蚀坑对其强度、伸长率的影响规律,结果表明:随着坑蚀程度的增加,钢筋的塑性逐渐下降,但实际强度并不降低,甚至有提高,钢筋力与变形关系曲线中的屈服平台随锈蚀坑增大逐渐缩短甚至消失,坑蚀深度是影响钢筋伸长率减小的最主要因素,当坑蚀程度评价的三项指标取值相同时,质量损失率所反应的锈蚀程度最为严重。 利用大型有限元分析软件ANSYS,通过精细化建模,就光圆钢筋上椭球形锈蚀坑和变形钢筋蚀坑位置对钢筋抗力性能的影响规律进行了非线性分析。计算结果:对于光圆钢筋而言,既验证了先前的试验结果,得到了蚀坑参数对钢筋应力集中分布的影响,也从定量上分析了钢筋力学性能退化规律;对于变形钢筋而言,锈坑位置对变形钢筋受力性能具有明显影响,坑蚀产生在横肋上对钢筋力学性能影响不大,在纵肋次之,而在基圆上最为严重;同时,给出了光圆钢筋表面和变形钢筋基圆上坑蚀深度和宽度对钢筋的力与变形关系曲线的影响规律,并建立了导致该曲线中屈服台阶消失时,临界坑蚀深度与宽度的关系式。 希望研究结果对钢筋材料性能及混凝土耐久性寿命评估有参考意义。
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