受腐蝕鋼筋混凝土墩柱抗側(cè)向沖擊性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的飛速發(fā)展，全國(guó)各地興建或規(guī)劃建設(shè)大量?jī)?nèi)河和跨海橋梁。對(duì)于大型橋梁，車輛、船舶或海上漂浮物撞擊橋墩的事故時(shí)有發(fā)生。同時(shí)，處于海洋環(huán)境中的跨海大橋橋墩受到氯離子的侵蝕導(dǎo)致混凝土構(gòu)件中的鋼筋腐蝕，耐久性退化而提前失效，其規(guī)律有待深入研究。因而研究受腐蝕鋼筋混凝土墩柱的抗側(cè)向沖擊性能具有重要的工程意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文通過快速腐蝕和落錘沖擊試驗(yàn)完成8根不同腐蝕率的鋼筋混凝土墩柱的抗側(cè)向沖擊性能的試驗(yàn)研究；通過考慮混凝土墩柱的

2、材料率效應(yīng)，鋼筋腐蝕力學(xué)性能退化，鋼筋混凝土腐蝕粘結(jié)性能退化以及沖擊侵徹性能，分析得到腐蝕鋼筋混凝土墩柱的極限狀態(tài)計(jì)算方法；利用ANS YS/LS-DYNA對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過鋼筋力學(xué)性能的退化模擬鋼筋腐蝕作用，綜合分析獲得腐蝕率對(duì)鋼混墩柱抗側(cè)向沖擊性能的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展，分析支座形式以及混凝土強(qiáng)度對(duì)其抗側(cè)沖擊性能的影響。得到以下主要結(jié)論：
　　(1)隨著腐蝕率的增加，鋼筋混凝土墩柱的初始銹脹裂縫寬度和長(zhǎng)度增加明顯。<

3、br>　　(2)不同腐蝕率試件在沖擊荷載作用下呈現(xiàn)不同破壞形態(tài)。低腐蝕率試件的破壞模式為沖擊處混凝土侵徹壓碎并由彎剪裂縫開展導(dǎo)致彎剪破壞，高腐蝕率試件破壞模式為沖擊處混凝土侵徹壓碎以及無預(yù)警的剪切脆性破壞。腐蝕率的增加降低墩柱抗側(cè)沖擊延性。
　　(3)高腐蝕率的混凝土墩柱的平均沖擊力和峰值沖擊力在低沖擊工況下大于低腐蝕率墩柱，在破壞工況下，高腐蝕率墩柱的平均沖擊力和峰值沖擊力均小于低腐蝕率試件，腐蝕率影響試件的最終破壞模式，同時(shí)降

4、低試件的沖擊承載力。
　　(4)高腐蝕率試件的拉區(qū)鋼筋的峰值應(yīng)變和平均應(yīng)變較低腐蝕率試件出現(xiàn)明顯降低。主要原因是鋼筋的腐蝕導(dǎo)致鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能退化，使鋼筋應(yīng)變滯后。使用鋼筋應(yīng)變滯后系數(shù)?考慮鋼筋腐蝕作用導(dǎo)致的應(yīng)變滯后，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果接近，誤差在6.8％。
　　(5)腐蝕鋼筋混凝土墩柱的沖擊極限狀態(tài)計(jì)算方法主要考慮材料的率效應(yīng)，腐蝕鋼筋的力學(xué)性能退化，腐蝕鋼筋的應(yīng)變滯后，沖擊區(qū)域的混凝土侵徹退化。計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果誤

5、差在5.27%。
　　(6)有限元分析中，觀察試件的沖擊主拉應(yīng)力分布可以發(fā)現(xiàn)兩端簡(jiǎn)支試件在沖擊部位兩側(cè)各1/3處為試件沖擊剪切破壞的薄弱部位；一端固支，一端簡(jiǎn)支的試件，主拉應(yīng)力集中區(qū)域偏向固支端，試件跨中沖擊區(qū)域靠近固支端側(cè)1/3跨處成為試件的薄弱部位。同時(shí)試件的墩帽角部為受壓薄弱部位。
　　(7)高強(qiáng)度的混凝土峰值沖擊力大于低強(qiáng)度的混凝土。由于混凝土材料的率敏感性，在沖擊速度較低時(shí)，混凝土的沖擊力漲幅較小，沖擊速度較高時(shí)，