文档介绍：天津大学
博士学位论文
盐腐蚀钢筋混凝土构件力学性能试验研究
姓名:阎西康
申请学位级别:博士
专业:结构工程
指导教师:王铁成
20050401
摘要境绺哐渭钔寥赖条件下的混凝土结构容易遭受氯离子的侵蚀,导致结构较早沿海或近海地区的混凝土结构、需撤除冰盐的公路或城市道路桥梁以及恶劣环损坏,对结构的耐久性、安全性及可靠性带来极大危害。这一问题已引起人们的广泛关注,成为研究的一大热点。本文在国内外已有研究成果的基础上,结合国家自然科学基金项目,通过一系列受腐蚀构件的试验,采用试验及非线性有限元法,研究了受腐蚀构件的开裂、变形、破坏机理,主要作了以下几方面的工作。首先,研究了氯离子在混凝土中的扩散机理和侵蚀机理,以及氯离子对钢筋的去钝化和腐蚀机理。探讨了混凝±中氯离子扩散系数和钢筋锈蚀的影响因素,建立了混凝土内部氯离子结晶膨胀的应力计算模型和用于评估钢筋锈蚀程度的计算公式。总结了在混凝土中进行氯离子浓度、氯离子扩散性、钢筋锈蚀等的各种检测手段和测定方法。其次,详细讨论和总结了混凝土在复杂受力状况下的应力一应变本构关系,论述了钢筋与混凝土间的粘结破坏机理,提出了研究遭受盐腐蚀的钢筋混凝土构件的非线性分析方法,为钢筋混凝土构件的非线性有限元分析提供了力学基础。再次,通过对钢筋混凝土构件的促进腐蚀试验,研究了受腐蚀钢筋混凝土梁正、斜截面以及轴心受压短柱力学性能的变化,采用非线性有限元分析法对试验结果分析论证,在此基础上运用极限平衡理论建立了腐蚀钢筋混凝土受弯构件正、斜截面和轴心受压短柱的计算模型。最后,研究了氯离子在混凝土中的分布规律,根据试验测定的混凝土中的氯离子含量,推导了试验构件相当时间的计算公式。该公式的推导为在实验室研究在役构件遭受腐蚀后其力学性能的变化情况奠定了坚实的基础。关键词:钢筋混凝土机理氯离子腐蚀有限元
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学位敝作者虢闰面纰签字鼢厂年苦月哆日翩签名:碰,一位论文作者繇闽劾纽独创性声明学位论文版权使用授权书签字日期:加荒月蝗或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁建盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权基宣盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签,芦期:!9沩月≯本人声明所‘坏难宦畚氖潜救嗽诘际χ傅枷陆械难芯抗ぷ骱腿〉玫酬:究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中:了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向陶家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
第一章绪论研究课题的工程背景钢筋混凝土结构是我国土木工程中广泛应用的结构形式。现在和以后的一定时期内钢筋混凝土结构仍将作为一种主要结构形式长期在土木工程中发挥作用。但是在使用中,随着时间的延续,人们逐步认识到钢筋混凝土结构存在着耐久性不足的问题。所谓耐久性,是指在使用过程中,结构在内部或外界的,人为或自然的因素长期作用下,保持自身应有功能的能力,或者说结构在设计使用年限内抵抗外界环境或结构内部所产生的侵蚀破坏作用的能力。钢筋混凝土结构在各种可能导致材料性能劣化的环境因素作用下,往往会造成各种病害,影响其耐久性,造成的经济损失也很巨大。综合有关资料报道,,其中~亿平方米需维修加固才能正常使用。年共有亿平方米在役城镇房屋,有亿平方米需加固,其中亿平方米急需维修加固。年底我国公路危桥共有座,达延长米,每年实际需要维修费亿元。年底,我国共有钢筋混凝土铁路桥梁总数嘧渲存在耐久性问题。国外钢筋混凝土结构的耐久性问题也很严重。年美国交通部门的一份报告估计,由于撤除冰盐和海水侵蚀弓鸬闹菁涓咚俟非帕旱乃鸹担盟鹗Ц叽亿美元。美国仅为更换或修复因冷天撤除冰盐所引起的公路钢筋混凝土桥被腐蚀的面板,估计要耗资亿美元”。英国建造在海洋及有氯化物介质中的钢筋混凝土结构,因钢筋锈蚀而需修复的达%。英国每年用于修复钢筋混凝土结构的费用达谟鳌H毡驹加%的钢筋混凝土结构损坏是由钢筋腐蚀引起的,如日本运输省检查纸罨炷梁8勐胪纷纯觯⑾址彩怯昀返模加邢嗟贝蟮顺筋锈裂,需要修补。日本目前每年仅用于房屋结构维修的费用达谌赵!混凝土结构耐久性差造成的直接、间接损失之大,远远超出人们预料,给世界各国造成了严重的财政负担。著名的“五倍定律”指出钢筋混凝土结构在损伤发展过程中所需的维护费用呈指数的增长关系,即如果在设计过程中纠正偏差所消耗的费用是谑┕す讨芯榔牡姆延梦,在使用过程中及时发现问题,采取