锈蚀工字形型钢与混凝土黏结滑移特性及损伤本构模型研究

由于海底隧道服役环境中氯离子含量高,初期支护中的工字钢将不可避免产生锈蚀,导致工字钢与混凝土黏结性能下降,严重影响海底隧道支护体系的耐久性。该研究主要目的是研究锈蚀对工字钢与混凝土界面间黏结滑移行为的影响。首先对工字形型钢混凝土试件进行加速锈蚀试验和推出试验,得到试件破坏形态及黏结滑移曲线,在此基础上分析试件的黏结滑移力学性能及其过程中能量变化。试验结果表明:(1)试样的破坏模式主要为劈裂破坏,其黏结滑移曲线由三段组成:直线上升段、曲线上升段、陡降段;(2)峰值黏结强度与其对应的峰值滑移都随锈蚀率增加呈现递减趋势;(3)随着锈蚀率增加,弹性能比随着锈蚀率几乎呈现线性减小,耗散能比则反之,表明工字钢的锈速率越大,其内部损伤越严重,界面储存能量效率越低。最终,采用Weibull分布损伤统计理论得到锈蚀工字钢与混凝土界面的黏结滑移退化本构,本构模型中主要考虑了锈蚀率对τ-S曲线特征影响,本构试验曲线与理论曲线对比拟合较高,因此可应用于研究隧道工程中锈蚀工字钢与混凝土界面的黏结滑移问题。