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钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性降低的重要原因,虽然目前已经开展了一系列关于钢筋锈蚀后力学性能及其退化规律的研究,但还有一些重点问题急需进一步展开研究。本文通过对电化学加速腐蚀RC梁破型取样得到的钢筋试件进行轴向拉伸试验、扫描电镜(ESEM)试验来研究锈蚀对其性能指标的影响及失效模式,同时对蚀坑形态、特征及分布进行了全方面研究,建立了钢筋截面面积时变改进模型以及RC梁抗力时空退化模型,主要内容如下:(1)基于拉伸试验结果以及不同锈蚀评价指标研究钢筋锈蚀后的力学性能,随着锈蚀程度的增加,钢筋锈蚀后的名义强度近似线性降低,坑蚀强度却基本保持不变;弹性模量均值E_s、名义强度均值(α_y、α_u)均不拒绝正态分布;结合扫描电镜试验,从宏观和微观对钢筋断口进行描述以及分析其断裂机制;对钢筋失效模式的极限锈蚀率进行探讨,当最大截面损失率C≤14.5%,失效模式为延性破坏;当C>14.5%,74%钢筋为脆性破坏;C>20.23%,全部钢筋为脆性破坏。(2)对钢筋样本表面蚀坑形状及其分布展开分析:当锈蚀程度较低时,椭球形蚀坑占很大比率,随着锈蚀程度的提高,其分布频率总体上呈降低趋势,而马鞍形蚀坑形状分布规律正好与其相反。棱锥形蚀坑的分布频率随着锈蚀程度的提高呈一元二次函数规律先增大后减小。(3)对所测的蚀坑三维尺寸统计分析有:蚀坑深度、蚀坑长度均不拒绝正态分布,蚀坑宽度不拒绝对数正态分布;综合考虑蚀坑尺寸三者对钢筋名义强度的影响,其中多元线性回归方程参数表明:蚀坑深度均值对名义强度的影响最大,宽度次之,长度影响可忽略不计;通过蚀坑最大三维尺寸与锈蚀程度的回归方程发现:蚀坑最大深度生长速度最快且不均匀,离散性大,蚀坑最大宽度次之,蚀坑最大长度生长速度相对缓慢但比较均匀,离散性较小。(4)提出了新的截面面积损失计算模型,并根据实测数据验证模型的可靠性;综合考虑点蚀与均匀锈蚀两种锈蚀状态,建立钢筋截面面积时变改进模型,且对相应的权重参数进行统计分析;最后基于随机场理论,考虑材料性能、结构尺寸的空间变异性和裂缝影响,建立RC梁抗力时空退化模型,并进行实际算例分析。