考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件承载力演化试验研究

辛景舟¹，周建庭¹，周应新^2,3，苏欣^1,4，冉文兴¹

1. 重庆交通大学土木工程学院2. 云南交投集团投资有限公司4. 邢台职业技术学院

摘 要：拱、柱等压弯构件作为一种基本构件形式,常应用于高层建筑、大型空间结构和大跨桥梁中。随着服役年限的延长,其不可避免地会遭受锈蚀、碳化等。基于结构的安全性角度出发,其承载力的演化一直是学界与工程界最为关注的问题之一。为研究锈蚀对钢筋混凝土(RC)压弯构件极限承载力的影响,本工作以RC拱桥为基本研究对象,设计制作了15片同截面尺寸的RC柱,基于法拉第定律获取锈蚀构件,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀柱的裂缝发展、跨中变形和应变、极限承载力及破坏形态。基于数字图像相关技术,揭示了锈损RC压弯构件破坏全过程应变场演化规律。结果表明:(1)随着锈蚀率的增加,锈胀裂缝分布范围、宽度、长度呈增长趋势,RC柱纵向/横向刚度降低,压缩位移/挠度增大,承载能力下降,承载力最大下降40%;(2)偏心距较小的锈蚀柱在荷载作用下的截面应变仍基本符合平截面假定,随着偏心距的增大,平截面假定存在失效趋势;(3)锈胀未改变偏压的失效模式,所有压弯构件均为受压侧脆性破坏,锈蚀损伤改变了压弯构件初始偏心距,小偏心构件存在向大偏心破坏演变的可能;(4)因锈胀裂缝影响,横向应变分层明显。本工作系统描述了锈损RC压弯构件承载力演化行为,可为基于等效梁柱法的RC拱桥承载力衰变分析奠定基础。

关键词：锈蚀;钢筋混凝土构件;承载力演化;数字图像相关技术;拱桥;