荷载与湿热环境耦合作用下粘钢加固RC梁的耐久性能

粘贴钢板在钢筋混凝土结构加固领域得到了广泛的关注,但关于加固结构耐久性的研究较少涉及,尤其是荷载与湿热环境耦合作用下的耐久性研究。为探究粘钢加固RC梁在湿热环境与荷载耦合作用下的耐久性与损伤机理,开展了空载、静载和交变荷载与湿热环境耦合作用下7片粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的15、30 d高温高湿老化试验,最后进行了加固梁的三点弯曲试验,获取了不同荷载与环境工况耦合作用下加固梁的破坏形态、挠度、钢板与钢筋应变等力学参数,进一步分析了荷载与湿热环境耦合作用对加固RC梁的力学性能及耐久性能的影响。结果表明:经过15、30 d的湿热老化后,粘贴钢板加固RC梁的力学性能有所退化,耦合静载作用的加固梁力学性能退化更加明显,耦合交变荷载作用的加固梁力学性能退化最为显著;交变荷载与湿热环境作用下加固梁的极限强度、弯曲性能、钢板极限应变较对比梁分别下降17.26%、17.21%、41.92%;荷载与湿热环境耦合作用对梁体受力性能影响较大,对破坏模式影响较小,加固梁在荷载与湿热环境耦合作用下的破坏模式分为混凝土开裂、裂缝发展、钢板剥离破坏3个阶段;湿热腐蚀介质渗透入钢筋混凝土梁及粘结界面,对加固结构耐久性造成了损伤,荷载耦合作用进一步加剧了损伤演化。

海洋大气环境与拉伸疲劳载荷耦合作用下30CrMnSiNi2A钢的腐蚀损伤行为

目的研究海洋大气环境与拉伸疲劳载荷耦合作用对30CrMnSiNi2A钢腐蚀损伤行为的影响。方法在湿热海洋大气环境万宁试验站户外环境,首次采用海洋大气环境-拉、压、弯载荷耦合试验设备对30CrMnSiNi2A钢开展海洋大气环境-拉伸疲劳载荷耦合试验,利用金相显微镜、耦合试验设备和扫描电镜,探讨海洋大气环境腐蚀与拉伸疲劳载荷耦合作用对30CrMnSiNi2A钢的腐蚀形貌、腐蚀产物、拉伸性能及断口形貌的影响。结果30CrMnSiNi2A钢静态暴露试验和耦合试验的腐蚀特征均为点蚀,静态暴露试验1 a和耦合试验35 d的最大腐蚀深度分别为95μm和54μm。静态暴露试验1 a,30CrMnSiNi2A钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别下降6.6%、6.5%、31.0%;耦合试验35 d,30CrMnSiNi2A钢的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别下降11.0%、11.4%、34.5%。断口形貌结果显示,30CrMnSiNi2A钢耦合试验的裂纹源附近扩展区为准解理形貌,存在细小二次裂纹,裂纹以疲劳源为中心,向芯部不断扩展,形成了具有方向性的腐蚀疲劳损伤。结论海洋大气环境腐蚀与拉伸疲劳载荷的耦合作用可以加速30CrMnSiNi2A钢拉伸性能的下降,与静态暴露试验相比,耦合试验的加速倍率约为静态暴露试验的10倍。

煤矿地面环境与荷载耦合作用下RC柱受压性能

为了研究煤矿地面环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱的受压性能,设计制作了14根大偏压RC柱试件,对试件分别进行了0、2、4、6、8、10、12个试验周期的煤矿地面环境与荷载耦合作用,分析了大偏压RC柱在煤矿地面环境与荷载耦合作用下混凝土和钢筋的材料性能退化规律,探究了混凝土和钢筋的材料性能退化对柱受压性能的影响,给出了中、美、欧规范中煤矿地面环境与荷载耦合作用下矩形截面大偏心受压柱承载力计算的修正公式。研究结果表明:相比于单一的荷载作用,煤矿地面环境与荷载的耦合作用加剧了大偏压RC柱中混凝土和钢筋材料性能的退化;随着煤矿地面环境与荷载耦合作用时间的增加,大偏压RC柱混凝土的中性化深度线性增加但抗压强度逐渐降低,同时纵筋锈蚀率逐渐增加但屈服强度和极限强度线性降低,且纵筋屈服强度与锈蚀率呈负相关;煤矿地面环境与荷载耦合作用后RC大偏压柱承载力随作用时间的增加而降低,且屈服荷载和极限荷载均随纵筋锈蚀率增加而降低,通过引入煤矿地面环境与荷载耦合作用后混凝土和钢筋材料强度的退化系数,可以有效地修正中、美、欧规范中矩形截面大偏心受压柱承载力计算公式。