简介:关于对写作锈蚀钢筋论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文锈蚀钢筋论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
【摘 要】在地震作用下,混凝土中的钢筋会
受到重复拉伸荷载的作用,本文对锈蚀钢筋
进行了重复拉伸荷载试验,分析了锈蚀对钢
筋力学性能的影响,并以此为基础建立了锈
蚀钢筋本构关系模型,探讨了锈蚀钢筋的本
构关系.
【关键词】重复拉伸荷载；锈蚀钢筋；力学性
能；本构关系
前言：
钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的重要原
因,混凝土结构耐久性损伤后,其抗震能力会下
降,在腐蚀作用和地震作用下,不仅会影响居住
的舒适性,同时对混凝土结构的安全性和耐久性
也有着影响.当前对锈蚀钢筋力学性能的研究主
要集中在单调荷载方面,而在地震的作用下,混
凝土中的钢筋结构可能会受到重复荷载的作用.
基于以上,本文简要探讨了重复拉伸荷载下锈蚀
钢筋的力学性能及本构关系.
1.重复拉伸荷载试验
1.1 制作试件
采用十二根直径为16 毫米的HRB400 级钢
筋,其长度一致,锈蚀率分别为0、3%、6%、
9%等33%.在实验之前,实验前对钢筋进行
称重,将钢筋浇筑在混凝土板内,之后外加直流
电源进行加速腐蚀,以此达到实际工程锈蚀条件.
在锈蚀完成后去除锈蚀钢筋,按照性能和耐久性
实验方法标准来计算钢筋的锈蚀率,一般来说,
截面损失最严重的部位会发生界面破坏,因此本
文选取截面修饰率为主要研究对象.
1.2 试验方法
选取电液伺服材料试验机以及数据自动采集
仪为试验设备,采用力控制加载的方式来进行重
复拉伸加载试验,在钢筋达到屈服力以前,设定
荷载的增幅为定值,在钢筋达到屈服力之后,对
荷载增幅进行较少,直到钢筋破坏为止[1].采
用重复荷载加载机进行加载试验,通过钢筋实践
单调拉伸力学性能可以得出,没有锈蚀的钢筋其
屈服力为89.1kN,其极限荷载为113.3kN,在
受到锈蚀之后,其极限荷载会出现降低,因此设
置如下加载机制：如果程序荷载比60kN 小,设
定加载增幅为20kN,加载到60kN 后进行卸载,
卸载到0kN 之后加载,如果程序设定荷载超过
了60kN 时,将加载的增幅设定为5kN,当加载
到设定荷载之后进行卸载,之后继续加载,知道
钢筋拉断为止,循环和在最大值及完全卸载处将
持荷设定为6s,此时荷载处于稳定,对钢筋的
应变进行基隆路,并以锈蚀截面面积和荷载为基
础进行钢筋试件弹性模量的计算,钢筋试件拉断
之后用游标卡尺量取伸长量,计算钢筋试件的伸
长率[2].
1.3 结果分析
1.3.1 形态破坏
在钢筋试件断裂之后,没有出现锈蚀的钢筋
试件的断面出现了颈缩现象,而对于出现锈蚀的
钢筋试件来说,随着锈蚀率的提升,这种颈缩现
象逐渐不明显,钢筋试件的破坏为脆性破坏状态.
随着锈蚀程度的提升,混凝土板面会出现锈胀裂
缝,这些裂缝分布均匀,这使得钢筋试件出现不
均匀的锈蚀,从而产生坑蚀,在加载的过程中,
钢筋试件所受的应力集中,因此出现脆性破坏而
导致断裂.
1.3.2 荷载与变形
不同锈蚀的钢筋试件其荷载变形曲线是不尽
相同的,通过钢筋试件的滞回曲线能够得出其荷
载- 位移曲线骨架线,根据钢筋试件荷载- 位移
曲线骨架线可知,随着锈蚀率的提升,钢筋试件
的变形能力降低,而钢筋试件的极限荷载和屈服
荷载则随着锈蚀率的提升而逐渐减小,当锈蚀率
达到20% 左右的时候,屈服现象基本消失.
2.锈蚀钢筋力学性能分析
根据钢筋试件的力学性能汇总结果,对重复
荷载下钢筋力学性能进行分析,通过分析可知,
在重复荷载下,随着锈蚀程度的增加,钢筋试件
的屈服强度以、伸长率、弹性模量以及极限强度
逐渐降低,其中钢筋试件的实际屈服强度和极限
强度随锈蚀程度增加而降低的程度较小,但钢筋
的伸长率和屈服强度则随着锈蚀程度的增加而快
速退化,由此可见,在重复荷载下,锈蚀对钢筋
的延性有着较大的影响[3].对其原因进行分析,
在混凝土中,钢筋的锈蚀分布并不均匀,有的区
域还存在着坑蚀的现象,这种不均匀的分布以及
坑蚀深度的增加使得钢筋出现十分明显的延性退
化现象,此外,钢筋的锈蚀会导致其内部材料晶
格出现一定程度的变化,这也是导致锈蚀钢筋出
现脆性破坏的重要原因之一.
3.重复荷载下锈蚀钢筋本构关系分析
在重复荷载实验中,对没有锈蚀的钢筋试件
进行单调拉伸试验,将重复荷载骨架曲线与单调
荷载骨架曲线进行对比, 如图1 所示.
由钢筋荷载- 变形骨架曲线对比图可知,在
弹性阶段,重复荷载和单调荷载下的荷载位移曲
线基本一致,二者强化段斜率基本一致,此外,
相较于单调荷载下荷载位移曲线而言,重复荷载
下的曲线更早的进入到强化阶段,（如图1 中的
实线所示）,此外其屈服台阶段长度要更短以下,
破坏位移也要更小以下,在重复荷载下,钢筋试
件的延展性有着一定程度的降低.锈蚀钢筋在重
复荷载下,如果采用单调荷载下的本构关系进行
计算,则可能出现结构计算延性比实际值偏大的
问题,从而影响了安全性.
根据上文中分析的重复荷载实验力学性能变
化可知,钢筋在锈蚀之后,其力学性能出现退化
是客观存在的,锈蚀率越大,钢筋的变形能力退
化越严重,屈服平台缩短,当钢筋的修饰率达到
20% 的时候,屈服平台消失.根据锈蚀钢筋的
这一个特征,建立三折线模型[4].当钢筋锈蚀率
比20% 低的时候,选取图2 所示的模型,当钢
筋锈蚀率比20% 高的时候,选取图3 所示的模型. 当锈蚀率比20% 小的时候,可以假设屈服
平台长度与钢筋的锈蚀率成反比例线性变化,以
此来确定屈服平台长度,之后计算出强化应变,
20% 则为屈服平台消失的锈蚀率临界点,没有
修饰钢筋强化应变为屈服应变的四倍,屈服平台
应变为屈服应变的三倍,在钢筋出现锈蚀之后,
引入锈蚀率来分析锈蚀对钢筋的影响.通过重复
拉伸荷载试验结果可知,在加载的过程中,钢筋
的应变变化与钢筋的伸长率变化的趋势基本相
同,对于没有锈蚀的钢筋来说,其极限应变为屈
服应变的25 倍,在钢筋出现锈蚀之后,将锈蚀
率引进来修正锈蚀对钢筋的影响.
根据图2 及图3 的本构关系模型,以上述特
征参数确定方法为依据,可以得出钢筋应力- 应
变曲线随着锈蚀率变化的图形,如图4 所示.
钢筋锈蚀仪:杭州钱江三桥：塌前钢筋已锈蚀裂缝只用砖头塞住
从锈蚀钢筋应力- 应变曲线图中可知,当锈
蚀率小于20% 的时候,锈蚀率的增加会导致钢
筋变形性能降低,而屈服平台则随着锈蚀率的增
加逐渐减小,在锈蚀率达到20% 的时候,屈服
平台消失,这与重复拉伸荷载试验的结果相同,
此外,在锈蚀程度增加的过程中,屈服点会逐渐
变得模糊,越来越不明显,直到荷载达到钢筋极
限荷载的时候,钢筋会出现脆性断裂[5].
结语：
本文以锈蚀钢筋的重复拉伸荷载试验为基
础,对锈蚀钢筋的力学性能和本构关系进行了分
析,主要分析了锈蚀对钢筋力学性能的影响,以
及在锈蚀作用下,钢筋本构关系的变化,通过分
析主要得出以下结论：
（1）在混凝土中的钢筋,其出现的锈蚀分
布并不均匀,混凝土中的部分区域可能会出现坑
蚀的现象,这种不均匀的分布以及坑蚀的深度会
对钢筋的延性产生影响,分布的越不均匀,坑蚀
深度越大,则钢筋的延性退化表现的越明显.此
外,钢筋锈蚀会使得其内部材料晶格出现一定程
度的变化,这也是导致修饰钢筋出现脆性断裂的
一个重要原因.
（2）钢筋锈蚀会影响其变形能力,且屈服
平台会缩短,在破坏的过程中,随着屈服平台的
缩短,其颈缩现象逐渐不明显,钢筋的锈蚀率与
其力学性能和弹性模量有着一定的关系,锈蚀率
越大,锈蚀对钢筋力学性能的影响越大,弹性模
量降低的速度也越大,因此其对钢筋延性的影响
也就越大.此外,在重复拉伸荷载作用下,钢筋
锈蚀程度与其耗能性能有着一定的关系,随着锈
蚀程度的提升,钢筋耗能性能会逐渐降低,这就
使得结构转丧失存储能量的能力,影响了其抗震
性能,在地震发生的时候,钢筋很可能出现脆性
断裂的情况.
（3）本文以重复荷载试验为基础,建立了
锈蚀钢筋的本构关系模型,对钢筋的本构关系进
行了分析,分析结果与锈蚀钢筋的重复荷载试验
结果一致.
参考文献：
[1] 罗小勇, 梁岩, 张艳芳. 重复拉伸荷载下
锈蚀钢筋力学性能及本构关系研究[J]. 湖南大学
学报( 自然科学版),2014,（11）:81-86.
[2] 周正祥. 锈蚀钢筋疲劳力学性能研究[D].
中南大学,2013.
[3] 张艳芳. 反复荷载作用下锈蚀钢筋力学性
能研究[D]. 中南大学,2013.
[4] 张伟平, 顾祥林, 金贤玉, 等. 混凝土中
钢筋锈蚀机理及锈蚀钢筋力学性能研究[J]. 建筑
结构学报,2010,（S1）:327-332.
[5] 张伟平, 李崇凯, 顾祥林, 等. 锈蚀钢
筋的随机本构关系[J]. 建筑材料学报,2014,
（05）:920-926.
总结：关于免费锈蚀钢筋论文范文在这里免费下载与阅读。
钢筋锈蚀仪引用文献:
[1] 钢筋焊接论文题目范文 钢筋焊接论文题目如何定
[2] 经典钢筋混凝土论文选题 钢筋混凝土论文题目如何定
[3] 钢筋施工论文题目大全 钢筋施工论文题目哪个好
