锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能试验研究
锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构抗震性能分析
锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构抗震性能分析锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构抗震性能分析近年来，钢筋混凝土结构广泛应用于建筑领域，其中锈蚀钢筋混凝土框架和剪力墙结构是常见的楼层结构形式。
然而，在长期使用和气候影响下，钢筋混凝土结构可能会出现锈蚀现象，导致结构的强度和稳定性下降。
因此，对于锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构的抗震性能评估具有重要意义。
首先，我们需要了解锈蚀对钢筋混凝土结构的影响。
钢筋混凝土结构的刚度和强度主要依赖于钢筋与混凝土的协同工作。
当钢筋发生锈蚀时，钢筋的截面积减小，抗拉强度减小，这将直接影响结构的承载力。
此外，锈蚀还可能导致钢筋与混凝土之间的黏结力降低，进一步降低结构的整体强度和刚度。
针对锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构的抗震性能评估，我们需要考虑以下几个方面。
首先，需要对结构的抗震性能进行静力和动力分析。
静力分析是通过对结构施加重力荷载和抗震荷载，计算结构的内力和变形，评估结构的安全性。
动力分析则是基于结构的振动特性，通过模拟地震作用，计算结构的响应，并评估结构的抗震性能。
在进行静力和动力分析时，将考虑锈蚀对结构强度和刚度的影响。
通过对锈蚀钢筋断面积的修正，可以得到真实的截面参数，进而准确计算结构的刚度和强度。
此外，还可以考虑补强措施，如加固既有结构或使用抗锈蚀性能更好的钢筋等，以提高结构的整体抗震性能。
其次，需要进行结构的抗震性能参数评估。
这些参数包括结构的振动周期、峰值加速度、剪力等。
通过对这些参数的计算和对比分析，可以评估结构在地震作用下的稳定性和抗震能力。
这些评估结果将为结构的抗震设计和改进提供重要参考。
最后，需要进行滞回性能评估。
滞回性能是指结构在地震作用下的力学行为，包括结构的屈服、残余变形、抗震性能退化等。
滞回性能评估能够帮助我们进一步了解结构的韧性和抗震能力，从而优化结构的设计和改进措施。
综上所述，锈蚀钢筋混凝土框架—剪力墙结构的抗震性能分析非常重要。
通过对结构的抗震性能评估，我们可以了解结构的强度、刚度和滞回性能，为结构的抗震改造和设计提供科学依据。
ECC加固锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能研究
ECC加固锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能研究ECC加固锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能研究一、引言钢筋混凝土结构在地震作用下承受较大的力和位移，钢筋混凝土柱作为结构体系的主要承载构件，其抗震性能的安全与可靠对于整个建筑结构具有重要意义。
然而，由于时间和环境等因素的影响，钢筋混凝土结构中的钢筋可能会发生锈蚀，影响其力学性能和耐久性。
为了提高钢筋混凝土柱的抗震性能和延长其使用寿命，针对锈蚀现象，我们可以采用ECC材料进行加固。
本文将对ECC加固锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能进行研究。
二、ECC材料介绍ECC，即工程增强混凝土（Engineered Cementitious Composites），是一种具有高韧性和自愈合能力的新型混凝土材料。
ECC材料具有较高的应变能力和自主修复能力，能够在发生微裂缝时通过自愈合现象来恢复其力学性能。
ECC材料由水泥、沙、骨料和纤维等组成，纤维主要用于提高材料的韧性和抗裂性能。
三、ECC加固钢筋混凝土柱的研究方法本研究选取一种常见的锈蚀钢筋混凝土柱作为实验样本，将其进行ECC材料加固。
首先，对柱体进行锈蚀程度评估，并采取适当的措施清理柱体表面锈蚀物。
然后，制备ECC材料，并将其涂覆到锈蚀钢筋表面，形成一层保护层。
接下来，对加固前后的柱体进行抗震性能的试验研究，包括静力加载试验和地震模拟试验。
通过对比原始钢筋混凝土柱和ECC加固柱的性能差异，评估ECC加固对钢筋混凝土柱抗震性能的影响。
四、实验结果及分析经过试验研究，我们得到了以下结果：1. ECC加固后的钢筋混凝土柱在静力加载试验中表现出较大的承载能力和韧性。
相比之下，原始钢筋混凝土柱在达到设计强度时出现明显的破坏，而ECC加固柱的破坏过程相对缓慢，有明显的塑性变形。
2. 在地震模拟试验中，ECC加固柱相对于原始柱具有更好的抗震性能。
ECC材料的高应变能力和自愈合能力使得加固柱能够在地震作用下吸收更多的能量，减小结构的位移和变形。
3. 通过对ECC加固柱的断面观察，发现ECC材料能够填充钢筋之间的裂缝，并在应力集中区域形成更加均匀的应力分布，从而提高柱体的抗震性能。
锈蚀钢筋混凝土框架地震损伤性能研究
第50卷第6期2019年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.6Jun e2019锈蚀钢筋混凝土框架地震损伤性能研究刘小娟1,2，蒋欢军3，郭子雄1,2(1.华侨大学土木工程学院，福建厦门，361021；2.华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室，福建厦门，361021；3.同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海，200092)摘要：为研究地震作用下锈蚀钢筋混凝土框架的损伤发展特点及抗震性能退化规律，进行锈蚀钢筋混凝土框架的拟静力加载试验。
共设计制作5榀单层单跨钢筋混凝土框架，采用全浸泡通电加速锈蚀法对其中4榀框架的纵筋进行加速锈蚀。
研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土框架地震破坏模式、残余变形、裂缝发展、强度退化、刚度退化以及耗能能力等的影响。
研究结果表明：纵筋锈蚀对钢筋混凝土框架的地震损伤发展影响显著。
与未锈蚀框架相比，锈蚀框架在拟静力荷载作用下的损伤更集中，发展更快；钢筋混凝土框架的承载能力、变形能力以及耗能能力随着锈蚀率的增大而降低。
且与承载能力相比，钢筋混凝土框架的变形能力及耗能能力受锈蚀率影响更显著；随着钢筋锈蚀率的增大，锈蚀框架在较小的位移幅值即出现明显的强度退化。
关键词：锈蚀钢筋混凝土框架；锈蚀损伤；抗震性能；地震损伤发展中图分类号：TU375.4文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）06−1437−10Seismic damage behavior of corroded reinforced concretemoment-resisting framesLIU Xiaojuan1,2,JIANG Huanjun3,GUO Zixiong1,2(1.College of Civil Engineering,Huaqiao University,Xiamen361021,China;2.Key Laboratory for Structure Engineering and Disaster Prevention of Fujian Province,Huaqiao University,Xiamen361021,China;3.State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai,200092,China)Abstract:In order to investigate the damage evolution characteristics and seismic performance degradation law of corroded RC frame structures during the seismic excitation,the quasi-static tests on corroded RC frames were carried out.Five single-story and single-bay RC frames were designed and constructed.Four frames were immersed in a water tank and imposed with direct current in the longitudinal reinforcement to accelerate the corrosion process.The effect of reinforcement corrosion on the seismic failure mode,residual deformation,crack propagation,strength degradation, stiffness degradation and energy dissipation capacity of RC frames were evaluated.The results show that the corrosion of longitudinal reinforcement has significant effect on the seismic damage evolution of RC frames.The damage of corroded RC frames under quasi-static loading is more concentrated and develops more significantly compared with that of non-corroded RC frame.With the increase of corrosion ratio,the loading capacity,the deformation capacity and energy DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.06.023收稿日期：2018−07−02；修回日期：2018−09−26基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51808236)；福建省自然科学基金资助项目(2018J01073)；泉州市科技计划项目(2018Z014)(Project(51808236)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018J01073)supported by the Natural Science Foundation of Fujian Province;Project(2018Z014)supported by Science and Technology Program of Quanzhou City)通信作者：蒋欢军，博士，教授，博士生导师，从事工程结构抗震防灾方向研究；E-mail：****************.cn第50卷中南大学学报(自然科学版)dissipation capacity of RC frames decrease,and the deformation capacity and energy dissipation capacity are affected bythe corrosion ratio more significantly than the loading capacity.For RC frames with larger corrosion ratio,the displacement amplitude corresponding to significant strength degradation becomes smaller.Key words:corroded reinforced concrete frame;corrosion damage;seismic behavior;seismic damage evolution钢筋锈蚀不仅导致钢筋与混凝土的材料性能劣化，同时也使得钢筋和混凝土之间的黏结性能退化，影响结构的安全性。
锈蚀钢筋混凝土柱地震滞回行为研究.docx
锈蚀钢筋混凝土柱地震滞回行为研究地震是当地壳的运动使其内部的岩石应变超过最大值时，其岩层发生断裂而引起的地面震动。
地震释放的能量将会以地震波的形式发散和衰减，并且造成严重的破坏。
而对于锈蚀的钢筋混凝土柱而言，地震的影响更是致命的。
1针对地震中锈蚀钢筋混凝土柱研究的必要性钢筋混凝土是目前世界上应用最广的建筑材料，自问世以来因其成本的低下以及良好的实用性受到建筑行业的一致好评，但是随着其使用年限的增加，由于其自身材料的限制导致耐久性的剧烈下降。
钢筋混凝土结构的生命周期分为三个阶段：建造阶段、使用阶段和老化阶段[1]。
钢筋结构的耐久性是老化阶段的研究课题，其中影响钢筋混凝土耐久性最重要的因素就是钢筋锈蚀。
在地震当中，混凝土柱是受地震影响最为严重的部分，由于地震而产生的剪切破坏、剪压破坏等对于混凝土柱的耐久性的破坏是巨大的。
我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，是处于地震多发的地区，目前一大批老旧建筑物耐久性下降是我国目前所勉励的最重要的问题，所以针对地震中锈蚀钢筋混凝土柱的研究是很有必要的。
2地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验试验设计了9根试件，采用对比的方法分别测试相同轴压比在不同的锈蚀率、不同轴压比在相同锈蚀率下以及不同轴压比在不同锈蚀率下的性能。
其中混凝土采用的是标号C40的商品混凝土，通过电化学腐蚀的方法对试件进行腐蚀，最后对试件进行加载。
试验完毕之后，对于钢筋进行除锈称重，最后进行结果分析。
通过分析试件锈蚀、屈服时试件裂缝分布、破坏方式、滞回曲线、骨架曲线、循环刚度、延性、耗能、弯曲变形，剪切变形以及根部滑移位移三部分分配比例来得到锈蚀钢筋混凝土柱的性能曲线。
3往复载荷作用下筋端锚固区锈蚀钢筋与混凝土粘结-劣化模型根据徐有邻[1]的试验所建立的单调载荷作用下的模型，类比得出往复载荷作用下的模型[2]，其中根据实际情况做出了适当的推到以及修正，并且提出了一个概念：临界滑移幅值。
当在试件上加载的载荷使滑移幅值大于临界滑移幅值时，应该采用的是劣化的锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移外包线；当在试件上加载的载荷使滑移幅值小于临界滑移幅值时，应该采用单调载荷下的粘结-滑移线作为锈蚀钢筋混凝土粘结-滑移外包线。
钢筋混凝土构件抗震性能试验研究
钢筋混凝土构件抗震性能试验研究
一、引言
钢筋混凝土结构是现代建筑中最常见的结构形式之一，其在建筑物的
抗震性能中发挥着至关重要的作用。
在地震发生时，钢筋混凝土结构
的抗震性能决定了建筑物的破坏程度和人员安全。
因此，对钢筋混凝
土构件的抗震性能进行研究，对于提高建筑物的抗震能力具有重要的
意义。
二、前人研究
前人研究表明，钢筋混凝土构件的抗震性能受到许多因素的影响，如
构件的几何形状、钢筋配筋、混凝土强度等。
因此，研究钢筋混凝土
构件的抗震性能需要考虑多种因素。
三、试验设计
为了研究钢筋混凝土构件的抗震性能，我们设计了一系列试验。
试验
采用标准的四柱式试验台进行，试验样品采用标准的钢筋混凝土构件，包括柱子和梁。
试验过程中，我们对构件的受力情况、变形情况以及
破坏形态进行了详细的观察和记录。
四、试验结果及分析
试验结果表明，钢筋混凝土构件的抗震性能受到多种因素的影响。
在同等条件下，钢筋配筋的变化会对构件的抗震性能产生显著的影响。
此外，混凝土的强度也会影响构件的抗震性能。
当混凝土的强度提高时，构件的抗震性能也会得到提高。
五、结论
综上所述，钢筋混凝土构件的抗震性能是建筑物抗震能力的重要组成部分。
在对钢筋混凝土构件的抗震性能进行研究时，需要考虑多种因素。
未来的研究可以进一步探讨钢筋混凝土构件的抗震性能，以提高建筑物的抗震能力。
锈蚀钢筋混凝土压弯构件受力性能研究
性产生 的不利影 响 ， 在既有建筑结 构的可靠 性检测鉴 定加 固 中应 考虑这一不利影 响 ， 以保 证结构 安全 性 ， 止结 构脆性 破 坏 。因 防
此钢筋锈蚀一直是影响混凝 土结 构耐久 性的最 主要 因素之一 ， 已 成为导致混凝土结构 耐久性 失效 的主要 原因之一 ， 工程 结构 耐久
Ｅｘ ｌ ｒ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｌ ｅ ｉ ｅ ｔ ｌｔ ａ ｓｏ ｍａ ｉ ｎ ｐ ｏ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｆ ａ ｉ ｉ ｔ ｆｏ ｄ ｒ ｓｄ ｎ ｉ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｏ ｉ ａ
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锈蚀钢筋混凝土梁受力性能的研究现状
锈蚀钢筋混凝土梁受力性能的研究现状前言钢筋混凝土结构具有：易于浇筑成型、刚度大、工程造价低、后期维护费用少，使之成为土木工程中的一种主要的结构形式，在土木工程中得到了广泛的应用与研究[ ]。
但是长期以来“重强度轻耐久”的设计思想一直在结构设计中占据着主导地位，从而使得耐久性问题越来越突出。
作为一个综合性的问题，耐久性主要包括钢筋锈蚀、化学侵蚀、冻融损伤、碱-骨料反应等多个方面，相关研究结果表明，钢筋锈蚀被列为影响混凝土耐久性的首要因素。
锈蚀钢筋结构构件主要存在承载力降低、结构刚度的退化，从而引起混凝土结构的过早破坏，而对锈蚀钢筋混凝土结构进行维修、加固改造前必须进行有效的检测和评估。
所以，在对钢筋锈蚀的大量研究领域中，采用何种检测方法能快速、有效地获得锈蚀钢筋混凝土梁的受力性能、抗弯承载力、刚度退化、疲劳性能等指标的研究是目前急切关注的话题。
1 混凝土中钢筋锈蚀机理混凝土中钢筋锈蚀微观机理的研究是认识混凝土保护层锈胀开裂的前提，是人为通过试验获得锈蚀构件的前提，也是研究混凝土损伤评估方法的基础。
钢筋的锈蚀过程可以看成是一个电化学反应过程。
根据供氧情况不同，最终产物也不同。
钢筋表面形成的结构疏松的氧化产物层便是这些产物混合在一起堆积在阳极区的钢筋表面的结果。
研究表明，所有的铁原子氧化产物的体积与原体积相比，都有不同程度的增加，如图1.1所示[2]：2 锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究现状由于钢筋的锈蚀产物相比原体积而言占据着更大的体积，从而对包围在钢筋周围的混凝土产生径向膨胀力，当径向膨胀力超过混凝土的抗拉强度时，便会引起混凝土开裂。
从而导致混凝土对钢筋的约束作用的减弱，加剧钢筋与混凝土之间的粘结性能的退化，最终降低钢筋混凝土构件或结构的承载力和使用性能[3]。
从现有的研究成果来看，认为导致锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能退化的主要原因是钢筋锈蚀引起的钢筋力学性能退化及钢筋与混凝土之间粘结性能的退化。
试验[4][5][6]研究表明，对于均匀锈蚀的钢筋混凝土梁，当钢筋锈蚀率较小时，可以认为梁的抗弯性能受影响比较小；随着锈蚀率的增大，钢筋与混凝土之间的粘结强度出现大幅度降低，导致在钢筋和混凝土之間不能有效地传递力，这样钢筋的强度得不到充分发挥，梁的受弯性能便受到影响。
9年期锈蚀钢筋混凝土板试验研究及分析的开题报告
9年期锈蚀钢筋混凝土板试验研究及分析的开题报告一、研究背景钢筋混凝土结构中，钢筋是承担受力的主要筋杆，在钢筋与混凝土之间的黏结作用下，形成了一种复合材料体系，使其力学性质得到较大提升。
但钢筋在长期受潮、受浸的环境中易锈蚀，导致混凝土的损坏，严重影响结构的强度和耐久性。
本研究将分别在实验室和自然环境下，对9年期的锈蚀钢筋混凝土板进行试验研究和分析，旨在深入探究锈蚀对钢筋混凝土结构力学性质的影响，为相关工程设计提供科学依据，推广无锈蚀钢筋在工程中的应用。
二、研究内容及方法1. 研究内容（1）通过实验室试验，深入探究锈蚀对钢筋混凝土板横向抗弯强度的影响。
（2）借助电化学测试技术和表面形貌分析方法，分析钢筋在不同腐蚀等级下的腐蚀行为及混凝土表面的开裂情况。
（3）在实验室和自然环境下，对9年期的锈蚀钢筋混凝土板进行长期性能监测，并对其强度损失、裂缝扩展情况等进行分析。
2. 研究方法（1）实验室试验。
通过悬臂梁试验对不同腐蚀等级的钢筋混凝土板进行横向抗弯强度测试，探究锈蚀对结构抗弯强度的影响。
（2）电化学测试。
采用电化学荧光检测技术，对不同腐蚀等级的钢筋进行腐蚀行为测试。
同时，利用金相显微镜和扫描电镜等表面形貌分析技术对混凝土表面的开裂情况进行观察。
（3）实地监测。
在实验室和自然环境下，对9年期的锈蚀钢筋混凝土板进行长期性能监测，记录结构的强度损失、裂缝扩展情况等数据。
三、研究意义及预期结果本研究对探究钢筋混凝土结构在长期锈蚀环境下的性能表现、剩余寿命预估、减轻结构锈蚀损失，具有重要的理论和应用价值。
预期结果包括：（1）实验室试验结果可为钢筋混凝土结构的设计和维护提供科学依据。
（2）通过电化学测试和表面形貌分析，探究钢筋混凝土结构腐蚀和开裂行为，为相关行业提供技术指导。
（3）实地监测结果可提供钢筋混凝土结构长期性能测试的数据参考。
（4）通过研究锈蚀对钢筋混凝土结构力学性质的影响，可为相关行业设计提供更科学的锈蚀钢筋现象分析和结构维护建议。
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第34卷第10期建 筑 结 构2004年10月*国家自然科学基金项目(50078074);陕西省教育厅专项基金(00JK241)资助项目。
锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能试验研究*牛荻涛 陈新孝 王学民(西安建筑科技大学土木工程学院 710055)[提要] 通过10根锈蚀钢筋混凝土压弯构件在低周反复荷载作用下的试验研究,分析了经过自然暴露、快速电腐蚀后,再经氯离子干湿交替环境下的锈蚀钢筋混凝土压弯构件在不同轴压比下的破坏规律,讨论了钢筋锈蚀量对试件承载力、刚度、延性及耗能能力等抗震性能的影响,并与以往的试验结果进行了对比。
试验表明,钢筋的锈蚀量和构件的轴压比是影响锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的主要因素。
[关键词] 钢筋混凝土 压弯构件 钢筋锈蚀 抗震性能Based on the test re sults of ten RC membe rs under low cyc le reverse d loads,whic h are c orroded by exposing in natural e nvironment,ac celerated electrochem ical method,and alternating drying w etting in chloride case,the damaging rules of membe rs under differe nt axial c ompressive loads are studied.T he influence s of corrosive amount on the seismic be havior,such a s be aring capac ity,st iffness,ductility and e nergy dissipation,are disc ussed.K eyword s:reinforced c oncrete;reinforcement c orrosion;seismic perform ance一、引言近十几年来的几次中强地震震害经验[1]表明,经过抗震设计的钢筋混凝土结构因材料的老化、不利环境以及使用不当等会造成结构构件锈蚀度损伤,这些损伤的不断累积,导致了结构抗震性能的降低和震害[1]。
迄今人们在研究结构抗震问题时大多没有考虑结构在使用期受环境影响所造成的损伤[2,3]。
1999~2002年期间,西安建筑科技大学课题组先后进行了两批锈蚀钢筋混凝土压弯构件抗震性能的试验研究。
第一批试验主要探讨在同一轴压比下,钢筋的快速锈蚀对压弯构件抗震性能的影响[4];第二批试验是在第一批试验的基础上,讨论在不同的轴压比、不同锈蚀方式等因素下钢筋的锈蚀对压弯构件抗震性能的影响。
这里就第二批试验中各试件的破坏形态、极限承载力、滞回曲线和耗能等进行分析。
二、试验内容1.试件设计试验采用倒T 型钢筋混凝土试件,柱截面为正方形,基座截面为矩形。
柱主筋采用 级钢筋,对称配筋,配筋率为1.355%,箍筋采用 级钢筋,混凝土强度等级为C25,水灰比为0.55,普通硅酸盐水泥。
第二批试验共10个试件,编号为XZ 1~XZ 10。
试件尺寸及配筋见图1。
2.试件的锈蚀方法在第一批试验中,虽然试件钢筋的锈蚀量普遍较大,为6%~25%,但因在电化学腐蚀中有锈蚀产物析出,因而混凝土的锈胀开裂并不大。
另外,由于钢筋电图1 试件尺寸及配筋图2 试验加载装置化学腐蚀与自然锈蚀在锈胀裂缝上差异较大,所以,第二批试件以小锈蚀量为主,并在锈蚀方式上做了改进。
具体方法分为三步:首先当试件浇注完后,在室外自然环境下暴露三年;接着采用电化学方法使主筋快速锈蚀,即将试件放入3%~5%的NaCl 溶液中加电,通过控制电流来掌握钢筋的锈蚀程度,并尽量降低其锈蚀速度,其目的是使钢筋的电化学锈蚀和自然锈蚀尽可能地接近。
当观察到试件周围已出现一定量的絮状锈蚀产物,产生锈胀裂缝时,结束电化学锈蚀试验;最后,在自然干湿交替环境下将试件锈蚀一年,具体做法是将试件分别放入室外的两个水池中,每个水池放5个,先给一个水池注满3%~5%的NaCl 溶液,隔一周后用水泵将NaCl 溶液抽入另一水池中,如此反复,以模拟自然的干湿交替环境。
试件经过自然、电化学及干湿交替环境下的腐蚀,各试件表面均出现了明显的沿纵筋裂缝,大多数裂缝集中在试件的角部。
3.材料力学性能混凝土标准立方体强度为31 1MPa 。
浇注前用精度为0 002g 的天平对主筋称量,其单位长度重量为1260g/m;用万能拉力机实测主筋的屈服强度为415 6M Pa 。
试验结束后测定了主筋的锈蚀率,即钢筋截面损失率的平均值,见表1。
4 试验方法采用低周反复加载装置,如图2所示。
试件垂直荷载通过杠杆端部的砝码配重由液压千斤顶施加,从而保证了竖向力在试验过程中的恒定。
反复水平荷载由一台300kN 的液压水平千斤顶施加。
数据的采集使用7V07智能数据采集仪,水平荷载和位移由X Y 函数记录仪监控。
试验开始前先按理论计算所确定的轴压比施加竖向荷载,各试件的轴压比见表1。
待施加的竖向荷载稳定后,检查、校对所有仪器、仪表是否处于正常工作状态。
检查完毕,开始分级施加水平反复荷载。
加载制度为:试件屈服前用水平力控制,每级荷载增量为5kN,分级循环;试件屈服后用试件顶部的位移控制,每级位移增量为10mm 。
各试件的轴压比和主筋的锈蚀率表1试件编号XZ 2XZ 3XZ 4XZ 6XZ 7XZ 8XZ 9XZ 1XZ 5XZ 10轴压比n 00000 20 20 20 40 40 4锈蚀率(%)5 707 628 965 074 065 876 567 644 235 87三、试验结果及分析1 破坏过程在反复荷载的加载初期,各试件都表现出弯曲破坏的特征。
自试件的根部起大约高200mm 的范围首先出现1~3条水平裂缝,并沿水平方向开展,为典型的弯曲裂缝。
当荷载继续增大,这些水平裂缝和已有的锈蚀纵筋裂缝开始会合,呈交织网状,从而形成明显的塑性区。
随着荷载的不断加大和反复次数的增多,这些交织裂缝进一步加大、加宽。
当试件主筋屈服后,水平裂缝发展较少,而竖向裂缝相对于水平裂缝开始进一步加大、加宽,成为主裂缝。
最终破坏时,塑性区的混凝土保护层整块剥落,纵筋外露,受压纵筋向外屈曲,并伴有轻微的劈裂现象,表现出一定程度的脆性破坏的特征,特别是大轴压比试件尤为明显。
大轴压比试件的破坏程度要比小轴压比试件的严重。
2 滞回曲线与骨架曲线图3,4分别为各试件的滞回曲线和骨架曲线。
表2给出了各试件骨架曲线上特征点的具体数值。
其中屈服点按能量等效面积法确定[5];压弯构件的破坏点按最大荷载的85%确定,轴压比为0的试件按位移较大且试验无法进行时的荷载点为破坏点;延性比为极限位移与屈服位移之比;侧移角为试件顶端的特征位移与2倍试件有效高度之比。
从图3,4和表2可以看到下面几点特征。
各试件骨架曲线上特征点的取值表2试件编号开裂荷载(kN)屈服荷载P y (kN)屈服位移 y (mm)顶点荷载P m (kN )顶点位移 m (mm)极限荷载P u (kN )极限位移u (mm)延性比 u y y h u h XZ 22023 929 5528 0618 5925 8443 264 531/2091/46XZ 32022 8710 0627 4414 7827 1050 995 071/1991/39XZ 42024 239 8228 8913 2727 7448 794 971/2041/41XZ 62023 6611 6728 5617 0028 6651 324 401/1711/39XZ 72538 4313 4244 3223 2337 6755 394 131/1491/36XZ 82536 0810 1242 4516 8536 0947 184 661/1981/42XZ 92535 949 9141 6621 7137 6242 024 241/2021/48ZZ 12041 789 3250 1519 5042 6341 544 461/1931/48XZ 13042 0510 8449 5019 7542 0732 523 001/1851/62XZ 53044 4512 0451 3020 4043 6136 363 021/1661/55XZ 103046 3110 7755 7320 7047 3729 592 751/1861/68注:ZZ 1为第一批试验中未锈蚀试件,轴压比为0 27。
(1)各试件的滞回曲线基本上呈现捏拢梭形,轴压比越大,主筋锈蚀量越高,这种现象越明显。
(2)由于试件主筋的锈蚀量为4%~10%,属轻中度锈蚀。
同一轴压比下,试件的滞回曲线和骨架曲线都比较一致,且与未锈蚀试件的滞回曲线相类似,说明图3 反复荷载作用下各试件的滞回曲线钢筋锈蚀量较小时,试件的抗震能力降低的程度不大。
但从试件各阶段荷载特征值的比较可以看出,钢筋锈蚀量的增大是试件承载力降低的主要因素。
(3)从图3可知,随着试件轴压比和主筋锈蚀量的加大,滞回曲线的丰满程度和滞回环的面积在逐步缩小,特别是高轴压比下,试件的滞回圈数明显减少,表明试件的耗能能力和延性在降低。
另外,由于试件根部裂缝为纵横交织状,形成四方体混凝土块,这些块体在拉压作用下互相咬合,从而使滞回曲线出现局部不平滑现象,骨架曲线出现波动。
(4)钢筋混凝土结构在弹塑性状态下的变形计算结果是结构重要的抗震性能参数[6]。
可以计算出与各试件对应的屈服位移、极限位移和层间侧移角,如表2所示。
从表中可以看出,构件变形能力随钢筋锈蚀量增大而降低;高轴压比试件的变形能力明显要低于低轴压比试件的变形能力。
因此,对服役混凝土结构的弹塑性变形进行验算时,必须考虑钢筋锈蚀和轴压比这两个因素。
图4 各试件的骨架曲线图5 各试件刚度衰减曲线表3所示为每个试件的总滞回耗能(滞回环所包围面积的总和)和平均耗能(用总耗能除以滞回圈数)。
从表中可知,轴压比相同时,钢筋锈蚀量越大的试件耗能能力越差;主筋锈蚀量相同时,轴压比越大,试件的耗能能力越差。
3 刚度衰减规律用在反复荷载作用下每一级正、反方向荷载绝对各试件的耗能(kN mm)表3试件编号XZ 2XZ 3XZ 4XZ 6XZ 7XZ 8XZ 9XZ 1XZ 5XZ 10总耗能16604205732638025022138472252924610687346015307滞回圈数26 530 5303020 5262614 51113 5平均耗能626674879834675866946472418393值之和除以相应的位移绝对值之和,来表示每一级循环的平均刚度K i ,当试件初始刚度用K 0表示时,便可得到如图5所示的刚度衰减曲线。