高温后锈蚀钢筋与混凝土粘结性能试验研究

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钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构性能退化的主要原因,而火灾是一种发生频率很高的灾害。服役期间,锈蚀钢筋混凝土结构仍需要抵御火灾作用。钢筋与混凝土粘结性能是进行钢筋混凝土结构分析的基础,开展高温后锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究,可以为经受高温火灾作用的锈蚀钢筋混凝土结构性能分析提供理论基础。论文在试验研究的基础上,提出了高温后锈蚀钢筋与混凝土的粘结-滑移本构关系模型。采用电化学加速锈蚀试验方法,通过控制通电时间来获得不同锈蚀程度的拉拔试件,由于钢筋的锈蚀产物膨胀变形,周围的混凝土产生环向拉应力,导致混凝土裂缝开始出现,并且裂缝向混凝土表面延伸,观察总结出不同锈蚀程度拉拔试件混凝土锈胀裂缝变化规律;利用电阻高温炉对拉拔试件进行不同温度的高温加热试验,观察经历不同温度后混凝土外观、结构性能变化情况,并分析了产生变化的原因。由拉拔试验得到高温后腐蚀钢筋和混凝土的粘结滑移-曲线,试验结果显示钢筋与混凝土粘结强度与钢筋锈蚀率、经历的温度和钢筋保护层厚度均有非常密切的关系。粘结强度随着钢筋锈蚀率的增加,粘结强度先增大后减小。粘结强度随着温度的升高,粘结强度先增大后减小。保护层厚度变大,粘结强度相应增大。钢筋与混凝土粘结-滑移曲线的峰值滑移的变化规律与粘结强度随锈蚀率的变化规律相似,但对于锈蚀拉拔试件,温度较高时发生劈裂破坏,峰值滑移变化规律不明显。总结分析已有的钢筋混凝土粘结-滑移模型,建立高温后粘结-滑移关系模型;考虑钢筋锈蚀和温度对粘结强度的影响,引入锈蚀影响系数和温度影响系数,并基于试验结果利用最小二乘法统计分析给出影响系数的计算方法;利用最小二乘法,基于试验结果给出了模型参数包括峰值滑移、残余粘结强度和曲线上升段参数α的计算方法,并利用本文的试验结果,对提出的粘结-滑移模型进行对比验证。最后利用粘结-滑移模型进行火灾后结构性能评估。
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