钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响.pdf

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1、宋晓程等:钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响27圈钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响宋晓程。,张维君(1.天津大学建筑工程学院。天津300072;2.中铁电气化局集团北京建筑公司第七项目部.北京100039)【摘要】介绍了钢筋混凝土梁在钢筋锈蚀之后,其塑性铰的转动能力退化的情况。依据钢筋发生锈蚀后其受力性能的变化规律和钢筋混凝土结构的基本原理,推导出锈蚀率超过某一范围后,梁上将不出现塑性铰而产生脆性破坏。为分析钢筋混凝土构件在钢筋锈蚀后其延性的变化,提供了一定的帮助。【关键词】钢筋混凝土;钢筋锈蚀;塑性铰;锈蚀率【中图分类号】TU378.2【文献标识码】B【文章编号l1001—

2、6864(2010)06—0027—03对于既有钢筋混凝土构件,当钢筋锈蚀以后,其强剩余面积之比,表达式为:度、变形性能以及钢筋与混凝土之间的粘结力都将下f一芝f一.—f一A(1一.,7。)一l一田。‘降,并进而导致钢筋混凝土构件塑性铰转动能力的下。降。而当钢筋锈蚀到达一定程度后,钢筋与混凝土之1.2锈蚀钢筋的变形能力间的粘结力会大幅度丧失,以至于在受弯构件中不出钢筋锈蚀后,不但其屈服强度和极限强度会下降,现塑性铰。这时构件的破坏形式将不是我们希望的延其伸长率和弹性模量也会下降,锈蚀钢筋弹性模量随性破坏,而变成没有预先征兆的脆性破坏。当钢筋锈锈蚀率的增大而减小,可有下面

3、公式:蚀率小于10%时,与一般钢筋混凝土受弯构件破坏类E。=(1—0.75"0。)E。(3)似,但承载力计算方法不同;当钢筋锈蚀率再高于一定式中,E。为钢筋未锈蚀时的弹性模量。值时,受弯梁因钢筋滑脱拉初而破坏⋯。钢筋的屈服应变有"-6,=/E。(4)1钢筋混凝土构件锈蚀后的力学性能1.3锈蚀钢筋与混凝土之间粘结能力1.1锈蚀钢筋强度的退化(1)粘结力降低系数:钢筋锈蚀后,胶着力被破强度的退化主要包括两个方面:①钢筋锈蚀使钢坏。粘结强度主要取决于摩擦力和机械咬合力。锈蚀量筋截面面积减小,锈蚀钢筋的力学性退化;②钢筋截面较小时,由于接触面变得粗糙,钢筋与混凝土之间的粘坑蚀所

4、引起的应力集中,造成钢筋强度降低。结力有所上升。但随着锈蚀量继续增大,其粘结力开始钢筋的名义屈服强度(厂")是指拉力(F,)与钢筋明显降低。粘结力降低系数卢由锈蚀率。得出,现给出锈蚀前的实际面积(A)之比,文献[2]给出了钢筋名其与锈蚀率之间的关系:义屈服强度的计算公式:=(1—1.077"0)(1)r1+56.25"0。一3375"0:+55625"0:其中,。为钢筋锈蚀率为钢筋未锈蚀时的屈服={一300000"0:。≤7%(5)to强度。.017538"0~·。瑚叼。>7%钢筋的实际屈服强度是指拉力与钢筋锈蚀后的[基金项目】国家“十一五”科技支撑计划(2006BAJ

5、03A10)地方风情民俗文化,突出寒地特有的艺术特色,彰显大术,2004,(1):20-21.庆作为资源城市独特的优势。[4]邹晓英,张明伟·浅谈寒地城市休闲空间环境建设.低温建筑技术,2009,(1).参考文献[1]李琳.探析寒地城市广场的设计现状及对策【J].中国科技[收稿日期】2010—01—19信息,2008,(19):297—298.【作者简介】贾娇娇(1982一),女,吉林人,在读硕士,研究方[2]冷红,袁青.发达国家寒地城市规划建设经验探讨[J].国外向:当代西方建筑思潮。城市规划,2003,(4):6O一66.[3]王哲.关于寒地城市生态设计的几点思考[

6、J】.低温建筑技低温建筑技术2010年第6期(总第144期)未锈蚀的钢筋应变与同一点处混凝土的应变是基本解得s。=0.0014。相同的。但锈蚀后,钢筋的应变要小于同一点混凝土的定义简化后的混凝土的弹性模量Ecj,即为上图应变。随着锈蚀率的增加,钢筋和混凝土之间的粘结应DA直线段的斜率:力逐渐丧失,钢筋和混凝土之间的应变不协调会逐渐(9)加大。可以用同一点处混凝土和钢筋应变比值m来表鲁:示钢筋应变的滞后程度。其表达式为:2.2截面曲率的计算m=/6。(6)塑性铰的转动能力主要取决于两个因素,即适筋式中,为混凝土虚拟平均应变,。为钢筋应变。梁纵筋刚开始屈服时的截面曲率,以及

7、达到截面极通过实验对m和散点数据进行回归得到计算公限承载力时的曲率咖式为:(1)咖的计算:在非锈蚀情况下,钢筋屈服时的m(卢)=1.1’(7)受力状态是Ⅱ阶段。但当考虑钢筋锈蚀时,由于钢筋2锈蚀后塑性铰的转动能力的应变滞后于混凝土,所以钢筋屈服时的受力状态可2.1混凝土本构关系的假定能是Ⅱ。阶段(内力近似成三角形分布)或者Ⅲ阶段混凝土本构关系的模型有很多,例如德国Ruseh(内力近似成梯形分布)。那么,在计算纵筋开始屈服建议的模型如图1所示。由于锈蚀后钢筋的应变有滞时的截面曲率咖时就需要考虑两种情况。后性,当钢筋开始屈服时,混凝土早已超过

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1、宋晓程等:钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响27圈钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响宋晓程。,张维君(1.天津大学建筑工程学院。天津300072;2.中铁电气化局集团北京建筑公司第七项目部.北京100039)【摘要】介绍了钢筋混凝土梁在钢筋锈蚀之后,其塑性铰的转动能力退化的情况。依据钢筋发生锈蚀后其受力性能的变化规律和钢筋混凝土结构的基本原理,推导出锈蚀率超过某一范围后,梁上将不出现塑性铰而产生脆性破坏。为分析钢筋混凝土构件在钢筋锈蚀后其延性的变化,提供了一定的帮助。【关键词】钢筋混凝土;钢筋锈蚀;塑性铰;锈蚀率【中图分类号】TU378.2【文献标识码】B【文章编号l1001—

2、6864(2010)06—0027—03对于既有钢筋混凝土构件,当钢筋锈蚀以后,其强剩余面积之比,表达式为:度、变形性能以及钢筋与混凝土之间的粘结力都将下f一芝f一.—f一A(1一.,7。)一l一田。‘降,并进而导致钢筋混凝土构件塑性铰转动能力的下。降。而当钢筋锈蚀到达一定程度后,钢筋与混凝土之1.2锈蚀钢筋的变形能力间的粘结力会大幅度丧失,以至于在受弯构件中不出钢筋锈蚀后,不但其屈服强度和极限强度会下降,现塑性铰。这时构件的破坏形式将不是我们希望的延其伸长率和弹性模量也会下降,锈蚀钢筋弹性模量随性破坏,而变成没有预先征兆的脆性破坏。当钢筋锈锈蚀率的增大而减小,可有下面

3、公式:蚀率小于10%时,与一般钢筋混凝土受弯构件破坏类E。=(1—0.75"0。)E。(3)似,但承载力计算方法不同;当钢筋锈蚀率再高于一定式中,E。为钢筋未锈蚀时的弹性模量。值时,受弯梁因钢筋滑脱拉初而破坏⋯。钢筋的屈服应变有"-6,=/E。(4)1钢筋混凝土构件锈蚀后的力学性能1.3锈蚀钢筋与混凝土之间粘结能力1.1锈蚀钢筋强度的退化(1)粘结力降低系数:钢筋锈蚀后,胶着力被破强度的退化主要包括两个方面:①钢筋锈蚀使钢坏。粘结强度主要取决于摩擦力和机械咬合力。锈蚀量筋截面面积减小,锈蚀钢筋的力学性退化;②钢筋截面较小时,由于接触面变得粗糙,钢筋与混凝土之间的粘坑蚀所

4、引起的应力集中,造成钢筋强度降低。结力有所上升。但随着锈蚀量继续增大,其粘结力开始钢筋的名义屈服强度(厂")是指拉力(F,)与钢筋明显降低。粘结力降低系数卢由锈蚀率。得出,现给出锈蚀前的实际面积(A)之比,文献[2]给出了钢筋名其与锈蚀率之间的关系:义屈服强度的计算公式:=(1—1.077"0)(1)r1+56.25"0。一3375"0:+55625"0:其中,。为钢筋锈蚀率为钢筋未锈蚀时的屈服={一300000"0:。≤7%(5)to强度。.017538"0~·。瑚叼。>7%钢筋的实际屈服强度是指拉力与钢筋锈蚀后的[基金项目】国家“十一五”科技支撑计划(2006BAJ

5、03A10)地方风情民俗文化,突出寒地特有的艺术特色,彰显大术,2004,(1):20-21.庆作为资源城市独特的优势。[4]邹晓英,张明伟·浅谈寒地城市休闲空间环境建设.低温建筑技术,2009,(1).参考文献[1]李琳.探析寒地城市广场的设计现状及对策【J].中国科技[收稿日期】2010—01—19信息,2008,(19):297—298.【作者简介】贾娇娇(1982一),女,吉林人,在读硕士,研究方[2]冷红,袁青.发达国家寒地城市规划建设经验探讨[J].国外向:当代西方建筑思潮。城市规划,2003,(4):6O一66.[3]王哲.关于寒地城市生态设计的几点思考[

6、J】.低温建筑技低温建筑技术2010年第6期(总第144期)未锈蚀的钢筋应变与同一点处混凝土的应变是基本解得s。=0.0014。相同的。但锈蚀后,钢筋的应变要小于同一点混凝土的定义简化后的混凝土的弹性模量Ecj,即为上图应变。随着锈蚀率的增加,钢筋和混凝土之间的粘结应DA直线段的斜率:力逐渐丧失,钢筋和混凝土之间的应变不协调会逐渐(9)加大。可以用同一点处混凝土和钢筋应变比值m来表鲁:示钢筋应变的滞后程度。其表达式为:2.2截面曲率的计算m=/6。(6)塑性铰的转动能力主要取决于两个因素,即适筋式中,为混凝土虚拟平均应变,。为钢筋应变。梁纵筋刚开始屈服时的截面曲率,以及

7、达到截面极通过实验对m和散点数据进行回归得到计算公限承载力时的曲率咖式为:(1)咖的计算:在非锈蚀情况下,钢筋屈服时的m(卢)=1.1’(7)受力状态是Ⅱ阶段。但当考虑钢筋锈蚀时,由于钢筋2锈蚀后塑性铰的转动能力的应变滞后于混凝土,所以钢筋屈服时的受力状态可2.1混凝土本构关系的假定能是Ⅱ。阶段(内力近似成三角形分布)或者Ⅲ阶段混凝土本构关系的模型有很多,例如德国Ruseh(内力近似成梯形分布)。那么,在计算纵筋开始屈服建议的模型如图1所示。由于锈蚀后钢筋的应变有滞时的截面曲率咖时就需要考虑两种情况。后性,当钢筋开始屈服时,混凝土早已超过

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