锈蚀梁钢板加固后可靠指标提高量分析与计算

为了研究锈蚀梁粘贴钢板加固后可靠指标的提高量,依托锈蚀梁加固前后承载力试验研究,根据锈蚀钢筋与混凝土的粘结系数以及9根锈蚀后加固试验梁的实测弯矩值,拟合了钢板与锈蚀RC梁的协同工作系数。根据拟合结果建立了锈蚀梁加固完成时抗力计算模型,依据误差传递公式得出了抗力的均值和方差的计算公式,用JC法迭代计算了锈蚀梁加固前后可靠指标提高量,计算对比分析了保护层厚度、钢筋锈蚀率和加固钢板厚度对可靠度提升的影响,并进行了参数敏感性分析。研究结果表明,保护层厚度和钢筋锈蚀率对锈蚀梁可靠指标提高量影响较小;钢板厚度对结构可靠指标提高量影响较大,板厚从3 mm变到5mm,结构可靠指标提高量增加了近1倍。

多元分布代表点法在服役锈蚀梁可靠性分析中的应用

为了高效率、高精度地对服役锈蚀梁可靠性展开研究,该文基于数论方法中的多元分布代表点提出了一种新的可靠度计算方法。首先,介绍了多元分布代表点的定义和生成方法,以及多元随机变量函数特征值(均值及标准差)的计算方法;随后建立了服役锈蚀梁的抗弯承载力及可靠度计算模型;最后基于多元分布代表点法对服役锈蚀梁的承载力及可靠性进行分析,并将分析结果与JC法及Monte Carlo方法得到的计算结果进行对比。同时基于不同混凝土保护层厚度和强度下锈蚀梁抗弯承载力的退化规律,对结构抗弯承载力进行敏感性分析。研究结果表明:该文提出的方法具有较好的计算效率及较高的计算精度,能大幅减少样本的数量,适应于工程实际运用。同时混凝土保护层厚度及强度的合理增大均能有效提高锈蚀梁在服役过程中的抗弯承载力。

基于数论方法的锈蚀梁抗力退化模型分析

提出一种基于数论方法的抗力退化模型的计算方法。通过分析梁的锈蚀过程中和结构抗力衰减的影响因素,并考虑不同地区、不同环境下结构构件材料和力学性能的差别,立足于已有研究成果,基于实验研究和理论分析,提出锈蚀梁的抗力随机过程概率模型,给出一种基于数论方法对模型计算分析的方法。通过算例,分别应用数论方法和蒙特卡罗法,将模型的计算结果进行比较,证实了该数论方法的简便性。

基于BP神经网络的锈蚀梁承载率研究

基于神经网络方法建立了由裂缝特征表征锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载率的BP神经网络模型，网络仿真结果与试验值吻合较好，为评定在役桥梁的安全性提供了一种新方法和新思路。

非均匀锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能研究

由于环境的复杂性和材料的离散性,混凝土结构中钢筋的锈蚀往往是非均匀的,而高锈蚀区段的存在直接影响着结构的力学性能。为研究纵向非均匀锈蚀钢筋混凝土简支梁的力学性能,使用ABAQUS有限元软件建立了90个纵向非均匀锈蚀钢筋混凝土梁的精细有限元模型,重点分析了高锈蚀区钢筋锈蚀率差值、高锈蚀区长度和高锈蚀区位置3个参数对纵向非均匀锈蚀梁构件力学性能的影响。结果表明:高锈蚀区钢筋锈蚀率差值和高锈蚀区长度对梁的承载力和极限变形能力影响显著。高锈蚀区位置在梁上的变化易改变梁的破坏位置,引起梁破坏模式的转变。研究成果可为锈蚀钢筋混凝土结构的抗震性能评估提供参考。

锈蚀钢筋混凝土梁截面协同工作系数研究

本文将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋和混凝土之间的黏结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力表达的锈蚀梁非线性微分方程。通过求解该微分方程,给出了考虑黏结滑移的锈蚀梁非线性解析解和截面协同工作系数理论表达式,使锈蚀钢筋黏结强度降低系数与截面协同工作系数之间得到了统一。文中还对影响截面协同工作系数的因素,即锈蚀量特征值、荷载作用形式及截面位置进行了讨论,并与试验归纳总结的截面协同工作系数进行了比较分析,说明了该理论表达式的合理性。

锈蚀RC梁加固前后抗弯性能试验研究

为探究锈蚀RC梁钢板加固前后的抗弯性能,考虑钢板加固、保护层厚度、锈蚀梁的影响,设计了21根试验梁,对比其裂缝、挠度、破坏模式以及承载力的影响。试验结果表明:抗弯性能较弱的锈蚀梁经钢板加固后,其裂缝形态主要表现为稀疏的斜裂缝。未加固梁的裂缝发展速率大,最大裂缝宽度小于加固梁。轻微锈蚀对未加固梁的早期刚度几乎无影响,加固梁的挠度曲线屈服点不明显,屈服阶段缩短,最终破坏的较为突然。加固对梁的破坏形式有着决定性的作用,锈蚀不均匀性对梁破坏形态的影响不容忽视。钢板加固能有效延缓开裂、屈服与破坏,加固梁的屈服挠度略低于对比梁,但其承载力较未加固梁有明显的提升。

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析与计算

对锈蚀钢筋混凝土梁进行了在疲劳荷载作用下的试验研究,结果表明随着钢筋的锈蚀率和疲劳荷载增加,其截面刚度呈现下降趋势。同时进行了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析和计算。腐蚀试验采用电化学加速试验的方法,疲劳试验采用等幅疲劳加载试验。考虑疲劳荷载和钢筋锈蚀对构件粘结退化的双重影响,导致构件截面的刚度降低的因素后,基于试验研究结果,给出了疲劳荷载作用下的刚度降低系数θf,用以修正疲劳后锈蚀钢筋混凝土梁的截面弯曲刚度计算公式。研究结果可为混凝土结构的耐久性评估提供科学依据。

锈蚀混凝土梁承载力退化的试验研究

通过试验研究了锈蚀混凝土梁承载力的退化.试验中,共浇铸和试验了58个梁以调查钢筋锈蚀程度、锈蚀电流密度、水灰比和保护层厚度对梁承载力退化的影响.结果表明:当纵向裂缝宽度小于0.01mm时,梁承载力有较小程度的提高,但当纵向裂缝宽度大于0.01mm时,梁承载力随着纵向裂缝宽度的增大而减小.梁承载力退化速率随着锈蚀电流密度和保护层厚度的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大.

近海大气环境下锈蚀钢框架梁抗震性能试验及恢复力模型研究

为了研究近海大气环境下锈蚀钢框架梁的抗震性能,对5根钢框架梁进行了近海大气环境加速腐蚀试验和低周反复加载试验,分析了不同锈蚀程度对钢框架梁破坏模式、承载能力、变形能力及耗能能力等的影响。结果表明:随着锈蚀程度的增加,试件底端翼缘屈曲、腹板鼓曲及塑性铰形成所对应的位移逐渐减小;试件承载力及延性显著降低,强度和刚度退化明显,耗能变差。在试验研究的基础上,引入循环退化指数,建立了能够反应强度、刚度循环退化效应的锈蚀钢框架梁恢复力模型;并与试验滞回曲线进行对比,两者吻合较好,验证了该恢复力模型的适用性。研究成果为近海大气环境下在役钢结构的抗震性能评估奠定了试验与理论基础。

U型箍加固锈蚀RC梁的抗弯性能试验研究及数值分析

为研究U型箍加固和二次锈蚀对锈蚀RC梁力学性能的影响,该文通过设计7片试验梁,分析构件的应变规律、变形特征、破坏机理等,并采用ABAQUS有限元软件进行了数值模拟,探讨U型箍加固厚度与加固位置对加固梁性能的影响。结果表明,试验梁跨中截面应变满足平截面假定,中和轴高度大致符合这个规律:锈蚀梁以及锈蚀加固再锈蚀梁的中和轴高度均要大于加固锈蚀梁的高度;荷载增大到一定时,U型箍的锚固作用开始发挥作用;加载中后期,同侧三片U型箍分担的剪力存在不均匀性;腐蚀不均匀导致两端的U型箍应变增长规律有差异;加固梁、加固锈蚀梁的裂缝更稀疏,裂缝趋向于跨中区域分布,斜裂缝逐渐变得不明显;U型箍加固梁的开裂荷载与极限荷载有所提高,塑性特征更为明显,主要呈现为弯剪破坏;二次锈蚀和不均匀性会改变构件变形发展,影响梁的破坏形态。数值模拟的极限荷载、极限荷载对应的挠度以及能量吸收值与试验结果的误差分别在4.22%、9.7%、9.9%范围以内,设置3 mm的加固厚度对提高承载力较为适宜,U型箍布置在梁端位置可更好地提高构件的强度和刚度。

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过10根碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁和2根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,研究了钢筋锈蚀率、碳纤维布加固量、荷载比、加固前损伤等因素对碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的典型疲劳破坏过程仍具有三阶段发展规律,但其第二阶段在整个发展过程中所占的比例有所下降。钢筋的疲劳性能是控制加固梁疲劳破坏的主要因素,随着钢筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,外贴碳纤维布加固则能明显改善锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能、提高梁的疲劳寿命,避免锈蚀钢筋疲劳断裂后梁突然失去承载力。基于此,提出了采用粘贴碳纤维布提高锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的设计步骤。荷载水平提高以及加固前的损伤均会降低混凝土梁的疲劳寿命,因此在钢筋混凝土结构使用过程中应尽量避免超载现象,并应及时对损伤结构进行修复、加固。

锈蚀RC梁承载力退化试验

设计了12片3种不同保护层厚度的RC梁,在氯盐环境下对其进行通电加速腐蚀,进而对不同锈蚀程度的RC梁进行承载力试验。研究发现:1保护层厚度为25 mm的试验梁均呈现出了典型的脆性破坏,而保护层厚度较大的试验梁均有明显的屈服点,为延性破坏;2锈蚀率较大的试验梁侧面混凝土应变表现出很强的非线性,不再符合平截面假定;3试验梁有效截面尺寸及纵筋的锈蚀程度会随着保护层厚度的改变而发生变化,抗弯能力会随着纵筋锈蚀率的增大而逐渐减小,在两者的相互作用下试验梁出现了不同的破坏模式。最后,将理论极限承载力与试验结果对比分析,进一步讨论了锈蚀率对锈蚀RC梁承载力退化的影响规律。

锈蚀钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力评估

锈蚀钢筋混凝土梁出现锈胀裂缝后即进入裂缝修复期,在裂缝修复期间锈蚀梁仍然需要必要的安全储备。分析锈蚀钢筋混凝土梁受力机理的基础上,通过锈蚀钢筋应变滞后比,合理考虑锈蚀钢筋与混凝土的协同工作性能,提出了更合理的锈蚀钢筋混凝土梁的剩余抗弯承载力评估方法。

锈蚀钢筋混凝土梁粘贴钢板加固试验研究

制作了7根配筋率为0.81%的钢筋混凝土适筋梁,模拟既有钢筋混凝土结构在受荷后的实际状况,对其中的6根梁经预裂加载后采用电化学方法进行快速锈蚀,锈蚀试验按钢筋锈蚀率3%、6%和9%分为3组。采用粘贴钢板法对每组中的1根锈蚀钢筋混凝土梁进行了加固处理。通过加载对比试验研究表明:粘贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的正截面应变符合平截面假定,且正常使用性能得到明显改善、承载力达到了预期增强效果。粘贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和延伸高度,挠度变化呈现弹塑性变形特征,延性破坏特征明显。加固梁基本上发生钢筋钢板屈服后的受压区混凝土压碎破坏,其承载力受钢筋锈蚀率的影响较小。采用U型钢板箍辅以螺栓锚固梁底的粘贴钢板,是保证粘贴钢板与锈蚀钢筋混凝土梁协同工作的必要措施。

疲劳加载下锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的试验研究

通过13根钢筋混凝土试验梁的加速锈蚀试验与疲劳加载试验,研究了锈蚀钢筋混凝土梁在疲劳反复荷载作用下的破坏形态及刚度变化.试验结果表明:所有锈蚀后的试验梁在循环加载到一定次数后,均发生以某一根主筋疲劳断裂为标志的疲劳破坏;未锈蚀的试验梁在循环加载200万次后不发生疲劳破坏,并且疲劳作用对未锈蚀梁的静力破坏形态及极限承载能力没有实质影响.分析了疲劳作用下锈蚀钢筋混凝土梁刚度的变化规律,发现其存在明显的两阶段特征,即缓慢减小并趋于稳定.根据试验实测数据,引入分别考虑钢筋锈蚀与疲劳作用的刚度修正系数,定量化地提出了疲劳加载下锈蚀钢筋混凝土梁刚度的修正计算公式,并对公式计算值与试验实测值进行了对比验证.该公式可用于锈蚀钢筋混凝土梁桥在长期活载作用下挠度变形的计算与评估.

预应力CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁试验研究

采用电化学快速锈蚀方法在实验室内制作锈蚀钢筋混凝土梁,进行了预应力CFRP加固后的受力性能对比试验,主要研究钢筋锈蚀率对预应力CFRP加固效果的影响。结果表明,预应力CFRP明显减小了加固梁的裂缝宽度和延伸高度,增大了加固梁的抗弯刚度,使其正常使用性能得到显著改善;等量预应力CFRP对不同锈蚀率的加固梁极限承载力的提高效果基本相同,但锈蚀率大的加固梁以CFRP拉断为破坏形态;对CFRP施加预应力可发挥CFRP的高强材料性能。

既有锈蚀RC梁剩余抗剪承载力试验

为了准确评估锈蚀RC梁的剩余抗剪承载力,在对6根既有纵筋、箍筋锈蚀都比较严重的混凝土抗弯构件进行了剩余抗剪承力试验研究的基础上,提出了锈蚀RC梁的剩余抗剪承载力计算公式。结果表明,既有锈蚀RC梁挠度曲线没有明显的开裂拐点;破坏时脆性明显,裂缝集中在某一处,间距较大,破坏荷载和屈服荷载接近,受剪破坏形态可能表现为加载点下垂直裂缝引起的破坏。所提出的既有锈蚀RC梁剩余抗剪承载力计算公式与试验结果吻合较好,可为锈蚀RC梁剩余抗剪承载力评估提供一定参考。

锈蚀SRC梁界面滑移量计算

以弹性理论为基础,建立了锈蚀SRC梁的界面滑移量计算方程式,并进行了求解。讨论了不同荷载作用下,锈蚀SRC梁型钢上下翼缘与混凝土交界面滑移量沿梁长方向的分布特点。对工业厂房型钢混凝土梁耐久性检测结果表明,锈蚀SRC梁的界面滑移量方程式计算结果与工程实际检测结果基本相符,验证了理论研究的正确性,为锈蚀型钢混凝土梁界面粘结滑移本构关系研究奠定了基础。

锈蚀率对同类型RC梁抗弯刚度影响

专门针对相同钢筋类型(保护层厚度、钢筋类型、钢筋直径以及配筋率)的钢筋混凝土梁,开展锈蚀率对其抗弯刚度影响研究,通过对相同类型但不同锈蚀率的钢筋混凝土梁静载试验,得到了挠度与曲率的关系,进而分析了锈蚀率对梁曲率的影响,推导出跨中弯矩与曲率之间的关系,进一步考虑不同锈蚀率下弯矩增长与抗弯刚度之间的关系,建立了考虑锈蚀率的梁的抗弯刚度退化系数计算公式.可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据.