考虑氯离子腐蚀进程的钢筋混凝土T梁抗剪承载力衰变规律研究

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  (1)通过大量的文献调研,梳理分析了现有文献中的氯离子传输模型、钢筋锈蚀模型、抗剪承载力计算模型、锈蚀混凝土梁抗剪承载力计算方法等研究现状,总结分析了目前研究中存在的一些问题。
  (2)基于修正压力场理论(MCFT),推导了弯剪状态下钢筋混凝土T梁的抗剪承载力迭代算法,通过收集试验样本验证了本文模型的正确性;通过统计分析T形梁样本在抗剪极限状态时纵筋、箍筋和混凝土的受力状态,简化迭代方法得到显式公式,并通过试验数据证明了显式算法的正确性,发现显式公式对剪跨比小于4,翼缘宽度比值在3~6范围内的T梁预测效果最好。
  (3)将考虑钢筋阻滞作用、吸附反应、裂缝尺寸的氯离子扩散模型引入到T梁耐久性研究中,更加真实地分析了不同裂缝尺寸下T梁内氯离子浓度场分布规律。此外,通过电化学理论和COMSOL有限元数值仿真,验证了COMSOL在钢筋锈蚀方面的适用性,发现钢筋的初锈时间随裂缝尺寸的增加而相应提前,当混凝土表面氯浓度与钢筋锈蚀临界浓度相差较近时,裂缝对初锈时间影响较大,而对钢筋锈蚀速率影响较小;当两者相差较大时,裂缝对初锈时间的影响变小,而对钢筋锈蚀速率的影响较大,并随裂缝宽度深度的增加而增加,同一裂缝处,钢筋锈蚀速率自身随时间也呈现出非线性的增加。
  (4)将锈蚀钢筋力学参数引入T梁抗剪承载力的显式公式中,得到锈蚀钢筋混凝土T梁时变抗剪承载力计算模型,并在已有抗弯承载力模型基础上推导得到锈蚀T梁时变抗弯承载力计算模型;收集的T梁锈蚀抗剪承载力、锈蚀抗弯承载力试验结果验证本文模型的正确性;基于此,分析了浪溅区随机氯离子浓度下完好混凝土T梁和开裂混凝土T梁95%置信水平的钢筋表面氯离子浓度,发现腹板裂缝对箍筋表面的早期氯离子浓度影响较大,相同时间下,开裂混凝土的箍筋锈蚀率大于完好混凝土箍筋,且箍筋的锈蚀速率均大于纵筋,开裂混凝土的抗剪承载力衰退速率大于完好混凝土;氯离子侵蚀15年内,完好混凝土的失效模式为弯曲失效,而开裂混凝土梁则存在剪切失效风险。
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