[发明专利]锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式判定方法

说明书

一种锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式判定方法，包括如下步骤：(1)测量锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数；(2)计算“受拉锈蚀纵筋刚开始屈服，受压混凝土即压碎”界限I对应的纵筋锈蚀率；(3)计算“受拉锈蚀纵筋刚开始强化，受压混凝土即压碎”界限II对应的纵筋锈蚀率；(4)计算“受拉锈蚀纵筋刚拉断，受压混凝土即压碎”界限III对应的纵筋锈蚀率；(5)判定锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式。本发明提供的采用受拉纵筋锈蚀率提前预判锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式的方法，概念清晰、计算简便，解决了锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式难以准确预测的难题，可为服役钢筋混凝土结构的安全性评定提供支持。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，涉及锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式判定方法。

背景技术

在环境中侵蚀介质的长期作用下，混凝土结构中的钢筋会发生锈蚀。钢筋锈蚀导致混凝土结构性能退化，引起混凝土结构过早失效，给国民经济和社会发展带来巨大负担。据估计，2014年我国腐蚀成本约占当年GDP的3.34％。如此重大的经济损失是混凝土结构建设之初始料未及的。因此，混凝土结构全寿命周期设计与维护理论引发国内外学术界和工程界的广泛关注。为实现这一目标，准确把握锈蚀钢筋混凝土结构构件的受力性能成为重中之重。

作为常见的钢筋混凝土结构构件，钢筋混凝土梁的受弯性能被国内外学者大量研究。根据正截面受弯破坏模式的差异，钢筋混凝土梁通常分为三种：适筋梁、超筋梁及少筋梁。对于适度配筋的钢筋混凝土梁(适筋梁)，其正截面受弯破坏特征为：受拉纵筋先屈服，然后受压区混凝土压碎，破坏前有较大变形。对于过度配筋的钢筋混凝土梁(超筋梁)，其正截面受弯破坏特征为：受拉纵筋未屈服，受压区混凝土先压碎，破坏前变形较小。对于配筋较少的钢筋混凝土梁(少筋梁)，其正截面受弯破坏特征为：受拉区混凝土一开裂，钢筋即屈服/拉断，破坏突然。这说明，不同类型的钢筋混凝土梁的力学性能有显著差异。因此，正截面受弯破坏模式的判定，是评价钢筋混凝土梁受弯性能的必要条件。

研究表明，随着锈蚀率增大，钢筋的屈服强度、屈服应变、极限强度及极限应变都变小，屈服平台不断缩短甚至消失。如此，对于初始超筋、适筋或少筋的钢筋混凝土梁，随着其受拉纵筋的锈蚀率增大，其受弯失效时受压区混凝土可能压碎，但受拉锈蚀纵筋可能未屈服、已屈服或已强化。或者，锈蚀严重时，受压区混凝土还未压碎，受拉锈蚀纵筋已拉断。这说明，受拉纵筋锈蚀可能导致初始超筋、适筋或少筋的钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式发生改变。因此，准确判定锈蚀钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式，对于评价锈蚀钢筋混凝土梁安全性至关重要。

国内外大量学者对锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯性能开展了试验研究和理论分析。部分学者虽然发现或指出随着受拉纵筋锈蚀率的增大，锈蚀钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式特征有所变化，但尚未给出定量分析以准确预判锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式判定方法，可准确判定已知受拉纵筋锈蚀率的锈蚀钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式判定方法，包括如下步骤：

(1)测量锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数

所述锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数包括：截面宽度b、截面有效高度h₀；混凝土抗压强度f_c；光圆或变形的钢筋类型、受拉纵向钢筋平均锈蚀率η_s、与钢筋根数n及直径d相关的初始配筋面积A_s0；未锈蚀钢筋弹性模量E_s0、屈服强度f_y0、极限强度f_u0、屈服应变ε_y0、强化应变ε_sh0、极限应变ε_u0。

(2)计算界限I锈蚀率