局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。研究结果表明:各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。

抗弯区局部锈蚀高性能钢梁有限元研究

为了探索局部腐蚀对Q550E高性能钢(HPS)梁力学性能的影响,通过有限元建模和3D扫描技术,分析了相对腹板高度、相对腹板厚度和相对翼缘厚度对锈蚀梁极限承载力、临界屈曲荷载的影响,同时,将有限元模拟结果与试验结果进行比较。研究结果表明:3D扫描技术结合有限元分析能较好地预测试验结果;腹板厚度的锈蚀损伤对极限强度和临界屈曲荷载的影响大于腹板高度的锈蚀损伤,腹板锈蚀对临界屈曲荷载的退化影响更大;腹板腐蚀不影响极限荷载,但当相对腹板腐蚀深度小于0.2时,临界屈曲荷载的折减率维持在0.94左右。

局部锈蚀圆钢管构件轴压力学性能正交试验研究

采用三因素三水平正交试验法研究了近海大气环境下环向锈蚀比例、轴向锈蚀比例和锈蚀时间等参数对圆钢管中长柱轴压力学性能的影响,并基于试验结果提出了局部锈蚀圆钢管的轴压承载力计算公式。结果表明:局部锈蚀未改变试件破坏模式,所有试件均为极值点失稳;锈蚀率接近的试件刚度差别不大,但不同锈蚀模式试件的承载力存在较大差异;锈蚀时间、环向锈蚀比例和轴向锈蚀比例对试件承载力和刚度退化的影响依次降低;承载力退化最大的局部锈蚀模式为H3L3-270,所对应各因素平均承载力退化率分别为19.30%、18.47%、22.24%;刚度退化最大的局部锈蚀模式为H1L3-270,所对应各因素平均刚度退化率分别为13.53%、13.38%、15.22%;建议公式计算出的试件承载力与试验结果较为接近,且有一定安全裕度。

局部锈蚀对钢筋混凝土梁承载性能的影响

局部锈蚀钢筋混凝土构件的承载性能及破坏形态与均匀锈蚀构件相比有很大差异,本文采用数值模拟方法对钢筋混凝土梁在跨中锈蚀、端部锈蚀、单侧锈蚀等情况下的受弯性能展开研究。研究结果表明:跨中锈蚀导致的粘结力损失对于混凝土梁承载力并无较大影响,但是会降低锈蚀构件的抗弯刚度;两端锈蚀导致的粘结力损失会严重影响钢筋在混凝土中的锚固效果,当锈蚀率较大时会导致锚固失效,使结构材料远未达到屈服强度构件就不能继续承担荷载;单侧锈蚀的钢筋混凝土梁,当锈蚀段在距离加载点附近时,且位于粘结应力较大值区段的起始位置处,对钢筋混凝土梁的承载性能影响最大。

局部锈蚀钢材的低周疲劳试验研究

处于腐蚀性工作环境中的钢结构工程常出现局部钢材锈蚀,对其疲劳性能的影响显著。为研究局部锈蚀钢材低周疲劳寿命的退化规律,以Q235钢板为基础材料,考虑局部锈蚀坑深度和锈蚀坑纵向长度2个因素,制作4个光滑试件,并采用电化学加速锈蚀法制作24块试件,同时对这2种试件进行轴向拉伸低周疲劳试验。试验结果表明:锈蚀坑纵向长度和锈蚀坑深度均能使钢材低周疲劳寿命下降,锈蚀坑深度是主要因素;对锈蚀试件疲劳寿命影响较大的锈蚀坑深度为0.60~1.10 mm区间,超出此区间,试件疲劳寿命将在低水平保持稳定。

采用钢板贴合法加固钢筋局部锈蚀的桥梁

采用WN型粘结剂及螺栓连结 ,使钢板贴合于经过精心处理的钢筋局部锈蚀的梁结构面 ,进行结构补强 ,达到提高结构抗弯、抗剪能力的目的。实践表明 。

腹板局部锈蚀对钢桥中钢板梁受力性能的影响分析

为研究钢板梁桥锈蚀后的力学性能,基于腹板局部锈蚀的前期研究,采用对钢板梁进行人工削弱方式处理其中的腐蚀影响。依据实际工程调研,考虑局部锈蚀的深度、高度以及锈蚀率等参数的影响,采用有限元软件Abaqus建立7个钢板梁模型,并进行特征值屈曲及承载能力分析。根据有限元分析数据,得到了试件的承载能力曲线和破坏模式,得出了各参数对试件屈曲荷载、承载能力和拉力场形成过程的影响。研究结果表明:腹板局部锈蚀区域高度、深度和局部锈蚀率的增加都会降低钢板梁的局部屈曲荷载和极限承载力,且相同局部锈蚀率情况下,锈蚀深度的影响更甚。

局部锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究

为模拟实际构件中的局部锈蚀现象,通过外加电流对位于钢筋混凝土梁端部与跨中局部区段的受拉钢筋进行加速锈蚀,并研究其力学性能与变形性能.结果表明:随着锈蚀程度的增加,局部锈蚀梁承载力明显下降,挠度显著增大,刚度减小;跨中锈蚀的影响程度高于端部锈蚀;截面变形基本符合平截面假定.

局部锈蚀下正交异性板静力性能试验研究

为研究正交异性板局部锈蚀对静力性能的影响,通过电化学锈蚀获得不同局部锈蚀率的试验构件,对其进行静载试验。利用ABQUS有限元软件进行数值模拟,分析其承载力的退化规律。试验结果表明:局部锈蚀导致正交异性板承载力明显降低,试件破坏形式均为局部屈曲,局部锈蚀的存在导致屈曲部位有所变化;锈蚀导致正交异性板的顶板与纵肋内力及位移出现明显差异,共同受力性能降低;顶板发生锈蚀,导致正交异性板出现明显的应力集中现象,局部受力不均是导致静力性能退化的本质原因。

局部锈蚀钢箱梁腹板抗剪承载力数值模拟研究

以局部锈蚀的钢箱梁为研究对象,通过数值模拟分析,对比锈蚀体积损伤程度、几何尺寸等参数对局部锈蚀影响下钢箱梁腹板抗剪极限承载力的变化趋势的影响,提出全面衡量局部锈蚀钢箱梁腹板抗剪极限承载力的合理参数,并通过数据拟合,获得用于局部锈蚀作用下计算钢箱梁剩余抗剪极限承载力的公式,公式值较为保守,具有充足的安全储备。

局部锈蚀对钢管拱肋结构载承力的非线性影响探究

基于双重性非线性视角,借助伸拉金属实验测出钢材的应力与应变关系,以ABAQUS有限元模拟分析的方式,针对局部锈蚀对钢管拱肋结构载承力的非线性影响关系进行专题计算模拟分析,探讨局部锈蚀对钢管拱肋结构载承力的非线性影响规律。

局部锈蚀单角钢轴心受压稳定承载力分析

利用有限元分析软件对局部锈蚀单角钢构件进行建模,分析了锈蚀位置、锈蚀率、长细比等因素对单角钢构件轴心受压稳定承载力的影响。根据分析结果,提出了铁塔主材锈蚀的处理方案,并结合工程实例进行计算分析以确定最优方案。

局部锈蚀高性能钢梁承载性能试验研究

为了研究局部锈蚀对高性能钢结构承载性能的影响,设计了4片高性能钢梁,设置不同的锈蚀程度和锈蚀位置,通过静载试验获得了试验梁荷载挠度曲线、应变变化规律和破坏模式。结论如下:当局部锈蚀位置相近时,锈蚀梁的极限荷载随腐蚀程度增加而减小;受弯区受压翼缘处的锈蚀对极限承载力的影响大于受拉翼缘或腹板;所有锈蚀试验梁的破坏模式均表现为受压翼缘的局部屈曲,且随着锈蚀程度增加,屈曲现象更加明显。

局部锈蚀对偏心受压圆钢管混凝土构件性能的影响研究

对18个圆钢管混凝土试件进行了锈蚀试验和锈蚀后构件的偏心受压试验。采用通电加速金属锈蚀的方式,得到具有不同锈蚀程度的圆钢管混凝土试件。对锈蚀后构件进行了偏压性能试验,探究了局部锈蚀对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。通过ABAQUS有限元程序建立了局部均匀锈蚀、宏观不均匀锈蚀和微观不均匀锈蚀的圆钢管混凝土偏心受压柱的理论分析模型,提出了考虑钢管局部锈蚀的圆钢管混凝土柱有限元建模方法建议。研究结果表明:局部锈蚀的圆钢管混凝土长柱试件在偏压试验中均发生截面压溃破坏。试件的极限承载力会随着锈蚀率、环向锈蚀率、偏心率以及长细比的增大而降低;相较于未锈蚀试件,当试件几何参数和锈蚀区域相同,锈蚀率增大到20.00%时,试件极限承载力降低11.70%。建立局部锈蚀的圆钢管混凝土有限元模型时,建议根据钢管表面锈蚀形貌选择不同锈蚀模型。

局部锈蚀影响下钢箱梁腹板剪切屈曲分析

为分析局部锈蚀钢箱梁腹板在纯剪荷载作用下的屈曲特性,对不同翼缘宽度、厚度、腹板宽高比和锈蚀体积损失(DOPV)影响下的腹板剪切屈曲强度进行了有限元计算,并基于工字钢梁腹板屈曲强度计算式,得到了钢箱梁腹板剪切屈曲系数计算式;提出了能衡量钢箱梁锈蚀腹板剩余强度的系数η,拟合了局部锈蚀钢箱梁腹板剪切屈曲强度的计算式。

局部锈蚀下Q550E钢梁抗弯性能试验研究

侵蚀环境下高性能钢结构普遍存在局部锈蚀病害,这将削弱结构的整体承载能力。为了研究局部锈蚀对钢结构承载力的影响程度,设计制作了7片H形Q550E高性能钢梁,研究不同局部锈蚀对高性能钢梁抗弯性能的影响。首先对其中6片试验梁的弯剪段和纯弯段开展了不同锈蚀率的加速锈蚀,另1片为未锈蚀对比梁。接着,对试验梁开展四点弯曲分级加载试验,采集并对比分析了试验梁关键截面的应变和挠度数据。结果表明:锈蚀导致试验梁的承载力、屈服挠度、极限挠度和延性降低,相同锈蚀率下纯弯段性能降低程度大于弯剪段;右半截面承载力比下半截面降低程度更大;所有试验梁均为受压翼缘屈曲失稳破坏;SCR梁屈曲发生在弯剪段,其他试验梁屈曲位置位于纯弯段;弹性阶段腹板应变符合平截面假定,试验梁受拉翼缘一般先于受压翼缘屈服,因此随着荷载的增加,会出现截面中性轴上移现象;整体锈蚀比纯弯段下半截面锈蚀时的剩余承载力低,主要因为整体锈蚀时受压翼缘存在锈蚀削弱,导致试验梁屈曲提前,承载力降低;局部锈蚀的不均匀性会产生翼缘应力集中,导致PCR试验梁比整体锈蚀梁承载力低;与普通钢梁相比,锈蚀对于高性能钢梁承载力退化影响更大;对于顶板和底板锈蚀,梁的剩余承载力与其锈蚀程度为线性关系。

局部钢绞线锈断后PC梁抗弯性能数值研究

文章建立了预应力钢绞线局部锈断的PC梁数值模型,采用塑性损伤和双折线模型模拟混凝土和预应力筋的力学性能,通过对钢绞线施加温度荷载模拟预应力作用,对比并量化了锈蚀损伤对PC梁荷载-挠度曲线和失效模式的影响,可为PC桥梁的安全评定与维修加固决策实施提供参考。

光纤传感技术监测预应力曲梁钢筋锈蚀的试验

通过在预应力混凝土曲梁和混凝土表面布置了光纤,利用PP-BOTDA系统监测局部锈蚀预应力混凝土曲梁的应变分布,试验结果表明,PP-BOTDA光纤传感技术可以识别钢筋的锈蚀损伤,实现预应力混凝土结构中钢筋锈蚀的分布式监测。

损伤缺陷对矿山井架结构的力学影响分析

为了研究损伤缺陷对矿山井架结构的力学影响,利用ANSYS软件构建了结构的数值模型,分别考虑关键杆件局部锈蚀、局部弯曲、支座沉降和复合缺陷等工况,对其力学性能进行分析。研究表明:当锈蚀率达到35%时,结构的最大水平位移与初始结构相比增大了4.9%,但对最大应力影响较小。杆件弯曲和支座沉降对井架结构最大应力和水平位移的影响均较小。复合缺陷工况下,当弯曲量为60mm,锈蚀率为35%,支座沉降达到0.4°时,井架结构最大应力减小了4.2%,但水平位移增大了9.2%。综上所述,井架结构力学分析过程中须重点考虑复合损伤问题。

大黑汀水库8#底孔工作闸门金属结构专项修复

大黑汀水库8#底孔工作闸门金属结构出现局部严重锈蚀,导致局部钢结构部件出现不能满足强度要求的缺陷,严重影响闸门日后的安全运行,因此,采用专项修复工艺对缺陷进行技术处理。