钢筋锈蚀下甁形压杆性能和有效系数研究

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1、钢筋锈蚀下甁形压杆性能和有效系数研究摘要：针对许多钢筋混凝土、预应力混凝土结构由于除冰盐的使用遭受不同程度的腐蚀，开展钢筋锈蚀下甁形压杆受力性能及有效系数试验研究。设计了2组共6个不同钢筋锈蚀率的压杆试件，通过静载试验加载至失效破坏。结果表明：钢筋锈蚀不仅降低瓶形压杆的承载力，同时降低了压杆刚度；压杆典型的失效模式是中部高度处突然出现一个垂直裂纹，然后开展为Y形，最后附近节点的混凝土发生破碎；统计分析了81个试件试验数据，得出ACI规范中对于压杆强度有效系数计算较AASHTOLRFD（2013）规范更加偏于保守，建议将ACI规范中瓶形压杆影响参数取βs=0.85

2、；提出考虑钢筋锈蚀软化影响的瓶形压杆锈蚀软化系数计算式。关键词：瓶形压杆，钢筋锈蚀，有效系数Abstract:ManyexistingRCandPRCinfrastructuresaresufferingfromreinforcementcorrosionduetousingde-icingsalt.Experimentalresearchwascarriedouttostudythebehaviorsandefficiencycoefficientofbottle-shapedstrutswithreinforcementcorrosion.Sixspecim

3、enswithdifferentreinforcementcorrosionratiosweretestedtofailure.Theresultsshowthatthereinforcementcorrosionnotonlydecreasestheloadcarrycapacityofbottle-shapedstruts,butalsoreducesthestiffnessofthem.Measuredstraindistributioncapturedthebottle-shapedeffect.Acharacteristicfailuremodewas

4、averticalcracksuddenappearedatmiddleheightofaspecimen,thenYshapedcrackspresented,andfinalcrushingofconcreteadjacenttothenodeoccurred.Thetesteddataof81bottle-shapedstrutswereusedtoevaluatetheefficiencycoefficientcalculatedbyACI318-08andAASHTOLRFD,theresultsconfirmedthatAASHTOLRFDexpre

5、ssionswerelessconservativethanACI318-08expression.aefficiencyfactorβs=0.85inACI318-08isrecommendedforabottle-shapedstrut.Consideringreinforcementcorrosionsofteningeffect,acorrosionefficiencycoefficientforabottle-shapedstrutwasproposed.Keywords:bottle-shapedstruts,reinforcementcorrosi

6、on,Efficiencycoefficient,引言拉压杆模型（STM）由压杆、拉杆和节点区共同组成，是在钢筋混凝土结构连续体中抽象出的离散桁架模型，并在静力荷载的作用下满足静力平衡条件，用以反映结构内部力流的传递。美国规范ACI318-08以应力迹线来区分不同的压杆，其中瓶形压杆应力迹线在截面上呈现为不均匀非线性变化的外凸形。由于除冰盐的使用，在中国北部、欧洲、北美等地，大量的钢筋混凝土结构遭受不同程度的腐蚀。腐蚀损伤通常表现在与底层钢筋平行的混凝土表面产生锈渍及细小裂纹。钢筋锈蚀及裂纹的出现会导致材料强度降低、截面面积减小，改变结构传力机制，严重时可能会造

7、成安全隐患。近年来，学者们对拉压杆模型进行了理论及实验研究。MicahaelD.Brown等人（2006a）进行有关确定拉压杆模型中压杆强度的试验，结果表明ACI规范中对于配筋量计算较AASHTOLRFD（2013）规范更加偏于保守。Campione（2011）研究了穿孔、未穿孔两种瓶形压杆受压性能，指出孔洞及加载钢垫板面积的减小使得压杆应力应变产生变化，并且承载力降低。Sahoo等人（2011）指出现行的设计规范与文献中有关钢筋网的作用方面难以统一，缺乏一致性。通过一系列压杆实验，推导出防止瓶形压杆劈裂破坏所需水平钢筋配筋率的计算公式。MicahaelD.Br

8、own（2006b）提出