銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能的分析與研究

摘 要：鋼筋銹蝕是導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)建耐久性降低的一個(gè)重要因素。在這一過(guò)程中的銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件的粘結(jié)滑移是其結(jié)構(gòu)耐久性理論研究的核心，基于此本文則主要針對(duì)銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，希望通過(guò)此次的理論研究能對(duì)實(shí)際的發(fā)展有所裨益。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；銹蝕；性能

0 引言

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際的建筑工程當(dāng)中有了廣泛的應(yīng)用，這也是最為主要的一種結(jié)構(gòu)形式，由于混凝土有著較好的耐久性，鋼筋雖比較容易發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，但其埋入混凝土當(dāng)中受到了相應(yīng)的保護(hù)。在傳統(tǒng)觀念當(dāng)中，人們習(xí)慣性對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性比較信任，對(duì)其壽命的期望值也很高，從而對(duì)其結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題沒(méi)有得到重視，所以此次的理論研究就有著實(shí)際性意義。

1 銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能理論分析

1.1 對(duì)銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能研究的意義分析

通過(guò)對(duì)銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性的研究，能夠揭示其潛在的危險(xiǎn)，這樣就能夠及時(shí)進(jìn)行對(duì)其拆除和維修的決定準(zhǔn)確執(zhí)行，能夠?qū)σ恍┲卮蟮膫鰮p失情況得以避免。這些相關(guān)的理論研究成果不僅能夠?qū)?shí)際的結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)可直接應(yīng)用。同時(shí)能夠?qū)υO(shè)計(jì)的理論方法得以進(jìn)一步完善，將結(jié)構(gòu)的耐久性得到有效保障。由于鋼筋銹蝕是對(duì)梁的耐久性以及損傷產(chǎn)生的重要因素，所以在這一方面加強(qiáng)研究能夠解決實(shí)質(zhì)性問(wèn)題。

1.2 對(duì)銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能研究的重要性分析

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生影響的因素是多樣的，其中有凍融循環(huán)以及混凝土碳化等環(huán)境作用和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性比較缺乏方面。從實(shí)際情況來(lái)看我國(guó)的混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕的現(xiàn)象令人堪憂(yōu)，所以從這一層面的發(fā)展就表明，針對(duì)混凝土構(gòu)件的理論研究就有著其必要性和重要性，只有在理論研究上得到了加強(qiáng)，從而才能夠更好的指導(dǎo)實(shí)際。具體研究過(guò)程中主要是將混凝土構(gòu)件層次耐久性中鋼筋銹蝕問(wèn)題加以詳細(xì)分析，然后對(duì)其承受力的變化情況進(jìn)行探究，這是在整個(gè)混凝土構(gòu)件疲勞性能研究中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。通過(guò)這一理論性的研究能夠?qū)P蝕鋼筋混凝土的構(gòu)件的安全得到預(yù)測(cè)，從而對(duì)整體安全級(jí)別的得以保證。

2 銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞特征分析

實(shí)際的工程構(gòu)件在服役過(guò)程當(dāng)中，由于受到承受力變動(dòng)在和以及反復(fù)承受應(yīng)力和應(yīng)變的影響，會(huì)使得構(gòu)件的材料發(fā)生斷裂或者是失去力學(xué)性質(zhì)。銹蝕鋼筋混凝土試驗(yàn)隨著鋼筋銹蝕的程度以及應(yīng)力水平增大，那么相對(duì)應(yīng)的疲勞壽命以及強(qiáng)度會(huì)隨之大幅的縮短。鋼筋混凝土構(gòu)件的剛度是衡量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)安全性能的重要指標(biāo)，隨著鋼釬維體積率的增大，銹蝕鋼筋鋼纖維混凝土試件的剛度有著不同程度降低，其應(yīng)力的水平愈大，那么下降的幅度也就愈大，這也從另一方面表明，摻入鋼纖維后的實(shí)驗(yàn)梁的塑性提高剛度就會(huì)發(fā)生下降的情況[2]。

與此同時(shí)在跨中變形性能及特征方面，隨著疲勞荷載的循環(huán)次數(shù)增加，各個(gè)試件的動(dòng)撓度以及殘余變形會(huì)呈現(xiàn)出比較明顯的階段，在初次階段上的前二十萬(wàn)次前，各個(gè)實(shí)驗(yàn)梁動(dòng)撓度都有著減小的現(xiàn)象，變化的曲線(xiàn)呈現(xiàn)出下降的態(tài)勢(shì)，但在殘余撓度方面略有增長(zhǎng)，但是在具體的變化上并不是很明顯，這一階段的曲線(xiàn)主要是呈現(xiàn)相互平穩(wěn)發(fā)展的一種趨勢(shì)。然后就會(huì)隨著循環(huán)次數(shù)增加，實(shí)驗(yàn)梁和殘余變形都呈現(xiàn)出較快的增大趨勢(shì)，在這一階段的實(shí)驗(yàn)梁剛度性能也發(fā)生了退化。

3 銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能影響機(jī)理及設(shè)計(jì)建議分析

3.1 銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能影響機(jī)理

鋼筋銹蝕是對(duì)梁疲勞性能產(chǎn)生影響的重要因素，在鋼筋受損之后的構(gòu)件受力性能研究是耐久性評(píng)估以及設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)鋼筋發(fā)生了輕微的銹蝕的時(shí)候，這樣就對(duì)混凝土與鋼筋兩者間的摩擦力得到了增加，故此從另一方面來(lái)看也對(duì)其粘結(jié)力得到了增加。隨著進(jìn)一步發(fā)生銹蝕，就會(huì)逐漸的出現(xiàn)裂縫，與此同時(shí)混凝土和鋼筋間的粘結(jié)力就會(huì)在這一作用下大大的降低，并且會(huì)在局部存在比較嚴(yán)重的坑銹現(xiàn)象，如此一來(lái)就會(huì)在裂縫之間的縱向受到拉鋼筋應(yīng)變不均系數(shù)逐漸的增大，最終會(huì)對(duì)梁的疲勞性能大幅度降低[3]。從鋼筋銹蝕開(kāi)始到結(jié)束，主要經(jīng)過(guò)了粘結(jié)力的增加、下降，最后直至完全的消失，當(dāng)粘結(jié)力消失的時(shí)候這就對(duì)梁疲勞性能的影響最大化的得到體現(xiàn)。

除此之外，在鋼筋的表面所存在的銹蝕坑也會(huì)逐漸的加重對(duì)鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，這樣在循環(huán)荷載的作用下，就會(huì)產(chǎn)生塑性的滑移最終由裂紋出現(xiàn)。從這一影響機(jī)理分析來(lái)看，蝕坑對(duì)鋼筋的缺陷和應(yīng)力的狀態(tài)都產(chǎn)生了很大影響，并對(duì)裂紋的生成時(shí)間大大的縮短了，在裂紋的擴(kuò)散速率上得到了加快，與此同時(shí)也減小了鋼筋截面積。在一系列的作用下就對(duì)混凝土和鋼筋的咬合力大大降低，從而對(duì)梁產(chǎn)生了破壞。

3.2 銹蝕鋼筋混凝土梁疲勞性能設(shè)計(jì)建議

首先，在損傷容限的設(shè)計(jì)方面，這一設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法主要是在一個(gè)接著一個(gè)檢測(cè)環(huán)節(jié)作用下，進(jìn)行對(duì)疲勞裂縫增長(zhǎng)的情況進(jìn)行檢測(cè)，倘若出現(xiàn)了疲勞裂縫達(dá)到容限值，就說(shuō)明構(gòu)件產(chǎn)生了相應(yīng)的疲勞破壞。

另外就是在無(wú)限壽命的設(shè)計(jì)方面，這一設(shè)計(jì)的主要目的就是能夠讓構(gòu)件得到長(zhǎng)期安全的使用，強(qiáng)度條件是構(gòu)建工作應(yīng)力和疲勞應(yīng)力上限相等或者比其要小。這一設(shè)計(jì)的方法主要在按照標(biāo)準(zhǔn)荷載頻譜受載構(gòu)件方面有著很好的適應(yīng)性。

最后就是再構(gòu)件疲勞試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，這主要是在沒(méi)有具備足夠強(qiáng)度數(shù)據(jù)以及裂縫增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)過(guò)程中，荷載歷程沒(méi)有明確或者是構(gòu)件細(xì)部的構(gòu)造相對(duì)較為復(fù)雜，可通過(guò)這一方法的應(yīng)用，需要注意的是，在材料以及尺寸和制作的方法上要能夠和原型得到有機(jī)的契合，如此才能夠達(dá)到預(yù)期效果[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，銹蝕鋼筋混凝土是對(duì)梁疲勞性能產(chǎn)生影響的重要因素，針對(duì)這一問(wèn)題要能夠結(jié)合實(shí)際進(jìn)行分析，找到問(wèn)題的根源所在針對(duì)性的采取有效措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)。由于本文篇幅的限制，不能進(jìn)一步的深入研究，希望此次努力能夠起到拋磚引玉的作用，以待佳作對(duì)這一領(lǐng)域的理論研究理論進(jìn)行完美優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅小勇，梁巖，張艷芳.重復(fù)拉伸荷載下銹蝕鋼筋力學(xué)性能及本構(gòu)關(guān)系研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（11）.

[2]江向陽(yáng).海洋環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹裂損傷模型[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（09）.

[3]劉會(huì)穎，張家生，孟飛，周正祥.主筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土梁承載特性的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014（04）.

[4]王海超，何世欽，貢金鑫.腐蝕疲勞鋼筋混凝土梁正截面應(yīng)變分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2013（03）.

作者簡(jiǎn)介：易燕飛（1987-），女，山西長(zhǎng)治人，本科，中級(jí)職稱(chēng)，主要研究方向：土木工程。