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1.完成了414个混凝土标准棱柱体试件单轴轴心抗压性能试验,揭示了两种侵蚀环境下(酸雨、低温海水)不同腐蚀程度的混凝土物理力学性能(外观、质量、抗压强度、弹性模量以及相对动弹性模量等)劣化规律,并应用复合材料细观损伤力学计算了受腐蚀混凝土静力抗压弹性模量,通过试验结果初步验证了弹性模量模型的适用性和有效性;完成了67个混凝土哑铃型试件在两种侵蚀环境下(酸雨、氯化钠)单轴轴心抗拉性能试验,揭示了不同腐蚀程度的混凝土抗拉力学性能(抗拉强度、弹性模量以及抗拉应力-应变曲线等)劣化规律。
2.提出以应变能损失率表征钢筋锈蚀程度,通过对本文和文献中几种类型的锈蚀钢筋(变形钢筋、光圆钢筋、钢绞线)进行力学性能分析,研究结果表明:应变能损失率较质量损失率和截面损失率对钢筋的锈蚀程度更为敏感,可合理反映钢筋锈蚀程度。
3.在假设钢筋均匀锈蚀的前提下,提出将c/d0(c为混凝土保护层厚度,d0为钢筋的原始直径)作为控制指标,分别基于弹性力学和断裂力学基本理论,建立了混凝土保护层开裂时刻钢筋临界锈蚀深度的理论计算模型。
受腐蚀混凝土力学性能劣化、钢筋锈蚀、受腐蚀钢筋混凝土之间粘结性能降低是钢筋混凝土结构提前发生破坏的原因。目前因腐蚀造成钢筋混凝土结构耐久性退化已经引起国内外学者的普遍关注,成为研究热点。本文在总结国内外有关受腐蚀钢筋混凝土材料以及其粘结性能基础上,在国家自然科学基金(编号50708010)资助下,进行了上述三方面研究工作,主要内容包括:
1.研究两种侵蚀环境(酸雨、低温海水)下混凝土单轴抗压力学性能的劣化规律。完成了414个混凝土标准棱柱体试件单轴轴心抗压性能试验,揭示了两种侵蚀环境下(酸雨、低温海水)不同腐蚀程度的混凝土物理力学性能(外观、质量、抗压强度、弹性模量以及相对动弹性模量等)劣化规律;应用复合材料细观损伤力学弹性模量理论模型,计算受腐蚀混凝土静力抗压弹性模量,通过对两种侵蚀环境下(酸雨、低温海水)受腐蚀混凝土的试验结果进行验证,研究结果表明:理论模型计算结果与试验数据吻合较好。
2.完成了两种侵蚀环境(酸雨、氯化钠)下67个混凝土哑铃型试件单轴轴心抗拉性能试验研究,得到了不同腐蚀程度混凝土的抗拉性能退化规律。
3.提出以应变能损失率表征钢筋锈蚀程度,通过对本文和文献中几种类型的锈蚀钢筋(变形钢筋、光圆钢筋、钢绞线)进行力学性能分析,研究结果表明:应变能损失率比质量损失率和截面损失率对钢筋锈蚀程度更为敏感。
4.在假设钢筋均匀锈蚀的前提下,提出将c/d0(c为混凝土保护层厚度,d0为钢筋原始直径)作为控制指标,分别基于弹塑性力学和断裂力学的基本理论,建立了混凝土保护层开裂时刻钢筋临界锈蚀深度的理论计算模型。通过国外文献的多组试验数据对计算模型进行验证,结果表明理论模型结果与试验结果吻合较好。
5.建立了考虑钢筋与混凝土之间粘结性能有限元模型,探讨了钢筋、混凝土及其粘结性能分别对钢筋混凝土构件力学性能的影响,给出了对锈蚀钢筋混凝土构件(结构)进行有限元分析时必须考虑钢筋与混凝土之间粘结性能变化的建议。