锈蚀钢筋疲劳断裂性能研究

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在有害介质侵蚀环境下钢筋混凝土构件的疲劳性能,是研究工程结构耐久性问题的一个重要方面。在锈蚀与疲劳复合作用下,钢筋混凝土构件的破坏往往是锈蚀钢筋的疲劳断裂。本文基于裸露钢筋的腐蚀试验和钢筋锈蚀后静力拉伸与疲劳试验,探讨钢筋的点蚀演化规律及锈蚀后的力学性能变化规律,分析锈蚀对钢筋疲劳寿命的影响。主要研究工作如下:(1)对钢筋试件进行了自然锈蚀试验,试验结果表明:钢筋的蚀坑形貌由为窄而深的半椭球体渐渐发展为浅而宽的长椭球体,个别蚀坑可发展为浅宽的凹槽体。(2)对锈蚀后构件进行了静力拉伸、疲劳拉伸试验及断口分析。对于锈蚀钢筋,其静力性能发生了退化且锈蚀对疲劳寿命有显著的降低作用;静力拉伸断口可分为正断和切断,疲劳拉伸断口可分为疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区,疲劳裂纹萌生于试样近表面的材料蚀坑根部,并呈扇形向四周扩展。(3)通过腐蚀后裂尖的应力场分析得到锈蚀钢筋疲劳裂纹扩展门槛值变化规律,结合混凝土中钢筋的点蚀演变规律,定量分析了混凝土中钢筋的疲劳裂纹扩展门槛值。(4)依据Paris公式推导出锈蚀钢筋疲劳寿命模型,对锈蚀钢筋疲劳试验进行实例计算,计算结果表明:钢筋疲劳寿命对材料的断裂韧性并不敏感,其值主要取决于裂纹扩展前的初始长度与形状参数。基于锈蚀钢筋的疲劳试验,提出侵蚀环境下钢筋混凝土结构疲劳寿命的预测模式。图45幅,表17个,参考文献77篇
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