銹蝕鋼筋混凝土柱地震滯回行為研究范文

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[關鍵詞]地震；鋼筋混凝土；耐久性；滯回行為

地震是當地殼的運動使其內部的巖石應變超過最大值時，其巖層發生斷裂而引起的地面震動。地震釋放的能量將會以地震波的形式發散和衰減，并且造成嚴重的破壞。而對于銹蝕的鋼筋混凝土柱而言，地震的影響更是致命的。

1針對地震中銹蝕鋼筋混凝土柱研究的必要性

鋼筋混凝土是目前世界上應用最廣的建筑材料，自問世以來因其成本的低下以及良好的實用性受到建筑行業的一致好評，但是隨著其使用年限的增加，由于其自身材料的限制導致耐久性的劇烈下降。鋼筋混凝土結構的生命周期分為三個階段：建造階段、使用階段和老化階段[1]。鋼筋結構的耐久性是老化階段的研究課題，其中影響鋼筋混凝土耐久性最重要的因素就是鋼筋銹蝕。在地震當中，混凝土柱是受地震影響最為嚴重的部分，由于地震而產生的剪切破壞、剪壓破壞等對于混凝土柱的耐久性的破壞是巨大的。我國位于環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，是處于地震多發的地區，目前一大批老舊建筑物耐久性下降是我國目前所勉勵的最重要的問題，所以針對地震中銹蝕鋼筋混凝土柱的研究是很有必要的。

2地震作用下銹蝕鋼筋混凝土柱的滯回試驗

試驗設計了9根試件，采用對比的方法分別測試相同軸壓比在不同的銹蝕率、不同軸壓比在相同銹蝕率下以及不同軸壓比在不同銹蝕率下的性能。其中混凝土采用的是標號C40的商品混凝土，通過電化學腐蝕的方法對試件進行腐蝕，最后對試件進行加載。試驗完畢之后，對于鋼筋進行除銹稱重，最后進行結果分析。通過分析試件銹蝕、屈服時試件裂縫分布、破壞方式、滯回曲線、骨架曲線、循環剛度、延性、耗能、彎曲變形，剪切變形以及根部滑移位移三部分分配比例來得到銹蝕鋼筋混凝土柱的性能曲線。

3往復載荷作用下筋端錨固區銹蝕鋼筋與混凝土粘結-劣化模型

根據徐有鄰[1]的試驗所建立的單調載荷作用下的模型，類比得出往復載荷作用下的模型[2]，其中根據實際情況做出了適當的推到以及修正，并且提出了一個概念：臨界滑移幅值。當在試件上加載的載荷使滑移幅值大于臨界滑移幅值時，應該采用的是劣化的銹蝕鋼筋與混凝土粘結-滑移外包線；當在試件上加載的載荷使滑移幅值小于臨界滑移幅值時，應該采用單調載荷下的粘結-滑移線作為銹蝕鋼筋混凝土粘結-滑移外包線。

4壓彎剪作用下銹蝕鋼筋混凝土柱載荷-彎曲變形模型

銹蝕鋼筋混凝土柱開裂之后的彎曲變形模型由兩部分組成，即彈性變形部分和非彈性變形部分[3]。壓彎剪作用下銹蝕鋼筋混凝土柱的載荷-彎曲模型是由屈服在和屈服彎曲變形以及抗彎強度、彎曲開裂載荷和開裂彎曲變形和極限彎曲變形三部分所構成的模型。模型對被銹蝕的壓彎剪構件和銹蝕受彎剪構件的相對滑移值采用了在完全無粘結構件和完全粘結構件的線性插值所決定。將上述結果和沒有被銹蝕的鋼筋混凝土柱作對比，證明模型是正確的。

5壓彎剪作用下銹蝕鋼筋混凝土柱載荷-剪切變形模型

該模型目前還屬于理論模型，是由抗剪強度和極限剪切變形、彎剪斜裂縫開裂載荷及開裂剪切變形以及屈服載荷和屈服剪切變形所組成的線性模型。通過與無銹蝕梁的彎剪斜裂縫的研究成果對比，對內力臂和拱效應進行考慮，并且對銹蝕產物膨脹所導致的混凝土保護層開裂從而需要進行銹蝕混凝土柱抗剪面積的修正。該模型的計算是在無銹蝕混凝土柱屈服下裂縫角度變形當中考慮銹蝕后裂縫交付變化而提出的修正模型，通過與理論結果相對比，證明該模型是可行的。

6地震作用下銹蝕鋼筋混凝土柱的滯回模型研究

目前國內對于地震作用下銹蝕鋼筋混凝土柱的滯回模型研究的成果還不是很多[4]。上述從不同的角度來研究了柱在地震下承受的彎曲變形、剪切變形以及柱內縱筋外拔導致的變形，并且鎖著壓軸比的不同，這三個部分的變形在總體的變形當中所占有的比例也不相同。滯回模型由外包線峰值前區段和峰值后區段組成。這兩個區段都采用上述的模型方法進行了驗證。在滯回模型內的滯回準則當中卸載剛度要采用試驗所出的修正后的卸載剛度模型，并且將模型的耗能與實驗的耗能做出對比，得到模型的可行性。

7結語

在地震下的銹蝕鋼筋混凝土柱的滯回特性是在研究鋼筋混凝土的耐久性問題中的重要問題。從二十世紀八十年代以來，我國開始對耐久性問題越來越加重視，大量的耐久性課題被提上日程，而對于耐久性問題中最重要的鋼筋銹蝕問題就更是重中之重。結合我國處于地震帶的情況，討論研究在地震下的銹蝕鋼筋混凝土柱的耐久性問題，就關乎到了我們至關重要的安全問題，如果解決了鋼筋混凝土的耐久性問題，對我們的社會安定將會起到很大的幫助。

【參考文獻】

[1]張鵬飛，冷玲倻.銹蝕對鋼筋混凝土框架結構抗震性能影響的研究[J].科學技術創新，2019(20).

[2]楊淑雁.銹蝕鋼筋混凝土柱在地震作用下的滯回行為研究[D].上海：上海交通大學，2014.

作者：張鵬飛 冷玲倻 單位：江西水利職業學院