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混凝土结构耐久性问题是当今世界普遍关注的问题,在我国公路线上有大量运营中的钢筋混凝土桥梁,这些桥梁由于设计、施工问题、材料劣化、环境侵蚀、超载等原因,不可避免地产生不同程度的损伤,承载能力明显下降。深入研究这些桥梁的承载能力是今后能否合理利用它们的关键所在,已经成为了一项极为迫切的任务,对锈蚀钢筋混凝土拱力学性能的研究显得尤为重要。如果能建立保护层混凝土锈胀裂缝扩展的程度与钢筋锈蚀率的关系,一方面能为混凝土结构耐久性劣化的安全性分析提供理论基础;另一方面也能为根据锈胀裂缝宽度检测、估算在役结构中钢筋的锈蚀程度提供依据。本文在国内外学者研究基础上,结合交通运输部西部交通建设科技项目“钢筋混凝土桥梁剩余寿命评估方法研究(2006 308 000 19)”,理论分析相结合进行了以下研究:1)本文通过实验室4片快速锈蚀钢筋混凝土圆弧拱(3片锈蚀拱1片对比拱)极限承载力试验,分析了静力荷载持续作用下,主筋锈蚀的钢筋混凝土拱各截面的挠度变化规律;通过对应变数据的分析,论证了锈蚀拱混凝土的应变基本符合平截面假定;研究了锈蚀钢筋混凝土拱的破坏形态、承载力退化规律、裂缝的形成和发展过程以及锈蚀对裂缝发展的影响,得到了不同锈蚀率下锈裂损伤钢筋混凝土拱极限承载力的变化规律;2)通过引入弹性力学中厚壁圆环理论解决锈蚀产物膨胀对周围混凝土产生径向压力问题,得出了锈胀混凝土锈胀力应力场分布,根据弹性理论得出的应力场分布,结合现场对拱肋锈胀裂缝特征的观察,给出了锈胀裂缝的发展趋势。3)结合试验数据与拱破坏形态,从仅考虑锈蚀导致截面损伤、不考虑锈蚀导致截面损伤仅考虑锈蚀后钢筋混凝土协同工作系数、既考虑锈蚀导致截面损伤和锈蚀后钢筋混凝土协同工作系数三个方面推导出了锈蚀拱拱脚截面极限承载力的计算模型。