局部区段锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究.pdf

2 0 1 0年第 6期 l 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUC I S 2 0l 0 No 6 De c e mbe r 局部区段锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究 李 冰 ， 高 向华 ， 王小 惠 ， 史荣飞 ( 1 上海交通大学土木工程系， 2 0 0 2 4 0 ； 2 常州平水置业有限公司， 2 1 3 0 0 3 ) 摘要 ： 根据实际工程构件中钢筋锈蚀 的不均匀性， 设计 了 l 4根钢筋 混凝 土梁 ， 并进行 了试验梁在两对称集 中荷载作用下的 抗剪性能试验 。通过对不同特征试验梁的裂缝分布 、 破坏模式和极 限承载力的对比分析 ， 研究 了一侧剪跨 内不 同长度局部 区段 内 不同的锈蚀特征对梁受力性能和承载力的影响。结果表明 ， 一侧剪跨局部区段无粘结梁 、 锈蚀梁 的力学性能与正常梁有很大的区 别 ： 因局部 区段 内的完全无粘结 ， 局部区段无粘结梁在无粘结一侧 的剪跨区内无斜裂缝 ， 梁可能发生粘结完好一侧的剪切破坏 ， 也 可能发生弯 曲破坏。对局部 区段锈蚀梁 ， 虽然所有的试件均因剪跨 内的锈蚀区段 而破坏 ， 但随着锈蚀 区段长度的增长和其 内钢筋 锈蚀率的增加 ， 梁呈现出较脆 的破坏模式和较低 的极限承载力。 关键词 ： 钢筋混凝 土梁 ； 抗剪承载力 ； 锈蚀 ； 完全无粘结 ； 局部区段 Ab s t r a c t ：Ac c o r d i n g t o i nh o mo g e n e i t y o f c o mp o n e n t s t e e l c o r r o s i o n i n p r a c t i c a l e n g i n e e rin g ，1 4 RC b e a ms a r e d e s i g n e d ， a n d u n d e r t h e r o l e s o f s y mme t ric a l c o n c e n t r a t e d l o a d i n g ，s h e ar p r o p e r t i e s t e s t s of t e s t i n g b e a ms are c o n du c t e dT h r o u g h c r a c k d i s t i n c t i o n s ， c o n t r a s t i v e a n a l y s i s o f d a ma g e mo d e s a nd l i mi t e d c a p a c i t y of d i ffe r e n t c h a r a c t e r i s t i c t e s t i n g b e a ms ，t h e i n flu e n c e s of d i ffe r e n t c o r r o s i o n c h a r a c t e r i s t i c o f t h e p a r t i a l s e c t i o n wi t h d i f f e ren t l e n g t h s i n o n e s i d e s h e ar s p an o n be am s me c h a n i c al p rop e rti e s a n d b e a rin g c a p a c i t y are r e s e arc h e d T h e r e s u hs i n d i c a t e t h a t me c h an i c al p r o p e r t i e s b e t e w e e n u n b o n d e d o r c o r r o d e d b e am s o f t h e p a r t i al s e c t i o n i n o n e s i d e s h e ar s p an a n d n o r ma l b e a ms h a v e a l o t o f d i ff e r e n c e s ：b e c a us e o f c o mp l e t e l y u n b o n d e d i n p a rti a l s e c t i o n u n be n d e d b e a ms o f t h e p a r t i al s e c t i o n i n u n b o n d e d s i d e s h e ar s p an h a v e n o d i a g o n al c r a c k s ，t h e r e f o r e ，b e am s ma y h a p p e n sh e ar d a ma g e i n g o o d b o n d e d s i d e o r wi l l h a p p e n b e n d i n g d a ma g e F o r t h e c o r r od e d b e am s i n p a r t i al s e c t i o n ，all s a mp l e s are d e s t r o y e d b e c a u s e o f c o r r o s i o n s e c t i o n i n s h e ar s p an ， h o w e v e r ,b y t h e l e n gth of c o r r o s i o n s e c t i o n i n c r e a s i n g and s t e e l c o rro s i o n r a t e i n s i d e i n c r e asi n g ，f r a g i l e d a ma g e mo de s a n d l o w l i mi t e d c a p a c i t y of b e a ms are p r e s e n t e d Ke y wo r ：Re i n f o r c e d c o n c r e t e b e am ； S h e ar c a p a c i t y ； Co r r o s i o n ； Co mp l e t e l y u n b o n d e d ； P a r t i al s e c t i o n 中图分类号： T U 5 1 1 3 2 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 O 一 4 6 3 7 ( 2 O 1 0 1 0 6 6 0 0 6 O前 言 实际工程 中的服役期钢筋混凝土梁 ，由于其受力 状态和所处的环境不 同 ，裂缝可能出现在梁 的不 同部 位 ， 从而使得出现裂缝 区段 内钢筋易被腐蚀 ， 且服役期 构件 内钢筋的锈蚀沿构件 长度分布是很不均 匀的 ， 有 的仅仅发生在构件的某一或某些局部区段 内 ；有 的仅 某一区段钢筋锈蚀严重 ，甚至引起混凝 土保护层严重 脱落 ， 受力钢筋外露。 目前 ， 国内外对锈 蚀钢筋混凝土 梁抗弯承载力 的试验 和理论研究 已经较多 ，而对其抗 剪承载力 的试验研究还较少 。一些学者通过在实验室 制作局 部区段 内钢筋外露或钢筋与混凝 土问的完全无 粘结钢筋混凝土试件 ， 进行静载试 验研究 ， 以获得静力 荷载作用下局部区段 内钢筋锈蚀严重致使混凝 土保护 层完全脱落 、钢筋与混凝土间粘结强度 完全丧失 的锈 蚀梁的抗 弯承载能力 、抗剪承载能力和相应 的力学性 能 】- S l 。 但实际上 ， 仅局部锈蚀区段 内钢筋外露或钢筋与 混凝土间的完全无粘结 ，并不能完全代 表局部 区段 内 钢筋严重锈蚀 的情形 。仅模拟局部区段 内钢筋 与混凝 土间粘结强度的丧失 而不考虑钢筋本身截 面面积和力 学性能 的下降 ，与实 际服役期梁 中钢筋 的锈蚀情况存 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 0 5 0 8 0 2 0 ) 。 一 6 0一 在一定差异 。 同时 ， 由于采用剪跨 内钢筋与混凝土间的 完全无粘结来模拟剪跨内钢筋锈蚀引起的粘结强度 丧 失 ， 使得较 大剪跨 比下梁的斜拉破坏不能发生 ， 梁抗 剪 机制 中的“ 拱作用 ” 加强 ， 剪跨 内局 部区段锈蚀钢筋 混 凝土梁的抗剪承载力反而较正 常钢筋混凝土梁有所 提 高 。 为反映局部 区段 内钢筋的不 同锈蚀程度对钢筋混 凝土梁抗剪承载力 的影响 ，设计 了 8 根一侧剪跨 内有 局部锈蚀区段 的梁 ；为比较相 同局部 区段 内完全无 粘 结梁 的力学性 能与局部锈蚀 区段 梁力学性能 的差 异 ， 设计 了 6 根局部 区段 内完全无粘结梁 ；另设计 了 2根 正常梁 作为参考梁。采用两点对称 集 中荷载加载 ， 对 1 4根钢筋混凝土梁进行 了抗剪承载力试验 。 1 试验介绍 1 1 试件 设计试 验梁的截 面尺寸 为 1 5 0 mm x l 8 0 m m，梁 全 长 1 8 0 0 m m， 跨长 1 2 0 0 m m( 如图 1 所 示 ) 。为确保纵 向 钢筋 的锚固长度足够 ， 两边距离 支座 3 0 0 mm。纵向受 拉钢筋采用 3根 级带肋 钢筋 ， 直 径采用 1 6 m m， 其屈 服强 度不小于 3 l 0 MP a( 实测强度 见后表 ) ； 架立钢筋 和箍筋均采用 I 级 6 m m光圆钢筋 ， 其 平均实测屈服强 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李冰 ， 高向华， 王小惠， 等 局部区段锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究 F P 2 F p 2 I 3 0 0 1 5 0 l 1 5 0 I ， 局 部 区段 I。 1 2 0 0 I l 1 8 0 0 。 ( a ) 剪跨比 2 0梁 F pf2 Pf2 l ， l 局 部区 段 ， l 1 2 0 0 一 I I 1 8 0 0I ( b ) 剪 跨 比 3 0梁 图 l 设计试验梁示意图( 单位 ： m i l1 ) 度 为 4 4 1 5 MP a 。混 凝土 强度 按 C 3 0设 计 ，水灰 比取 0 5 5 ，采用强度等级为 4 2 5的普 通硅酸盐水泥 、中砂 ( 黄砂 ， 细度模 数 2 3 - 3 0 ， 最 大粒径 小于 5 mm) 和 最大 粒径不大于 2 0 m m的碎石制作 。 设计试件时 ，选取 了 2 0和 3 0 两 种不同剪跨 比； 每种剪跨 比梁 中设置两 种不 同长度的局部 锈蚀 区段 ； 相同局部锈蚀 区段 内 ，考虑 了钢筋与混凝 土间不同的 粘结情 况 ： 完全 无粘结 ； 中等锈蚀 量 ( 1 0 左 右 ) ； 较 重 锈蚀量( 2 5 ) 。 所有局部区段梁 中， 设计 的局部区段均 仅位于一侧剪跨 ( 图 1 ) 。 综合考 虑以上 的设计 因素 ，给 出的设计试件如 表 1 所示 。 表 1 中梁的命名规则 如下 ： B代表梁 ， 接下来 的 数字分为三个部分 ， 第一部分指梁 的剪跨 比 ， 第 二部分 指梁的局部 区段长度 ，第三部分指局部 区段 内的粘结 情况 。例 ： 梁 B 2 0 3 0 0 1 0 ， 即梁的剪跨 比为 2 0 ； 局部 锈蚀区段长度为 3 0 0 ；局部锈蚀区段内钢筋的锈蚀率 为 1 0 。 表 1 局部 区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力试验试件 1 2 试 件的制作方法 钢筋混凝土梁采用平卧式浇筑 ，在浇筑混凝土 同 时 ， 给每根梁分别预 留 3块混凝 土标准立方体试块 ， 与 1 5 0 _ 试验 梁同期养护满 2 8 d后测其强度。 对所有梁中纵筋 ， 在其 两侧钢筋 的中心 位置上贴应变 片( 见图 2 ) 。在贴 有钢筋应变 片处 ， 需涂抗锈环氧树脂 ， 并包裹 防水绝缘 胶带 。 对局部无粘结 区段 ，在无粘结 区段 的中心部位预 埋应变 片( 图 2 ) ， 用塑料套管 ( 外径 2 6 mm、 内经 2 2 mm、 管厚 2 m m) 包裹 以模 拟完 全无粘 结 ， 然后 在两端 扎上 钢丝并用 防水绝缘胶带裹住 ， 以保证与外界隔绝 ， 无锈 蚀现象产生 。 对于局部锈蚀 区段 ， 在锈蚀 区段 的中心部 位预埋泡沫塑料 ( 加载前敲掉 ) ， 将露出的钢筋磨平 、 抛 光 ， 并粘贴电阻应变片 ， 再 用水泥砂浆填 补。 对正常梁和局部区段无粘结梁 ，梁 中箍筋 的应变 片位置和命名如图 2 所示 ； 对局 部区段锈蚀梁 ， 当梁整 个 剪跨 均 锈蚀 时 ，如梁 B 2 O 一 3 0 0 一 l 0 、 B 2 0 3 O 0 - 2 5 、 B 3 0 4 5 0 1 0和 B 3 0 4 5 0 2 5 ， 靠近支座处箍 筋不贴应 变片 ， 以防止应变片在锈 蚀过程中的破 坏。 1 - 3 钢筋 的加速锈蚀 试验中 ，用直 流稳压 电源来 加速局部区段 内钢筋 的锈蚀。 钢筋 端部连接稳压 电源 的正极 ， 铜条连接稳压 电源 的负极 ( 图 2 ) 。对需 锈蚀 区段 ， 在 锈蚀 通 电过 程 中， 采用海 绵块贴 附锈蚀侧 ， 并将海绵块 浸泡在浓度为 5 的 N a C 1 溶液 中。 锈蚀过程 中， 每 日定期观察 电流情 况 ， 并 在容器 中添加 同浓 度 N a C I 溶液 ， 以保证海绵 的 浸湿度和锈 蚀的正常进行 。 根据 电化学原理 ， 由通 电时 间 、 电流强度来控 制锈蚀 量。 1 4 试件的加载 加载试 验中 ， 采用 Q F型分 离式油压千斤 顶加载 ， 一 61一 撕 如 如 ： 一 ： T - 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 6期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 6期 1 5 O 1 5 O 卜 1 S T 3 蕴 ST6 - 1 5 0 浓度的 、 Na C l 钢 筋应 变片 1 5 0 I 。 、 铜 条 一 自流稳压 电源 I l 2 0 0 - 1 8 0 0 I I ( a ) 剪跨 比 2 0梁 ( b ) 剪跨 比 3 0梁 图 2 试验梁中应变片布置和钢筋锈蚀示意图 D H 3 8 1 6静态应变测量系统采集数据 。 分级加载 ， 观察 、 记 录试件的裂缝发展情况和相应荷载 。当钢筋应变接 近屈 服应变时 ， 采用小间距逐级加载 。 梁的中部受拉区和两端共布置 3个位 移计 ， 以测量梁的挠度 。 加载装 置见 图 3 ， 图中 d为施 加到试 验梁上两荷载之 间 的 距 离 ， 当 剪 跨 比 为 2 0时 为 6 0 0 m m，当剪跨 比为 3 0时为 3 0 0 m m。 为观察梁 中斜裂缝发展情况 ，布置 了 图示的混凝土应变片 ， 见 图 3 。 1 5 清洗 并观察 内部锈 蚀情况 加载试验结束后 ，敲开混凝 土保 护层 ， 观察和记 录柱 内钢筋锈 蚀情 况 ， 根据加载前标定 的长度标 定柱 内钢筋 长度并切割 。敲去锈蚀 钢筋 表面的混 凝土屑和 浮锈 ，配制浓度约为 l 0 的 稀盐 酸清 洗钢筋 ；清水 漂洗后 放入石 灰水 中中和 ， 再用清水漂洗。 待 干燥后 用 电子天平称重 ，确定 钢筋的平均锈 蚀率 。用游标 卡尺测量钢筋的最小剩 余直径 ， 确定钢筋 的最大截面损失率 。 2 试验 结果 2 1 试验梁原始尺寸 试验梁 的原 始尺寸 、钢筋屈服强 度 和混凝 土立方 体强 度如表 2所示 。 一 6 2一 在钢筋混凝土梁的浇筑过程 中， 因模 板有轻微变形 ， 导 致梁的形状有一定的离散性 ，从而造成有效高度与原 1 一 试验梁 ； 2 一 滚 动铰 支座 ； 3 - 固定 铰 支座 ； 4 一 支墩 ； 5 一 分 配梁滚 动铰 支座； 6 一 分配梁固定铰支座； 7 一 集 中荷载下垫板 ； 8 - 分配梁； 9 一 负荷 传 感器 ； l 0 一 千斤顶 ； 1 1 - 位 移传 感 器 ； l 2 一 混凝 土应变 片 图 3加载装置图 表 2 试验梁原始数据 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李冰， 高向华 ， 王小惠， 等 局部区段锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究 设计 有变 。 在实际试验 中， 为了避免 由模板 变形 引起 的 误差 ， 在加载前 ， 重新测量 、 确定 了梁的实际有效高度 ， 严格按设计 的剪跨 比来确定支座 的位置 。 2 2 钢筋的锈蚀率 锈蚀试件 中纵 向钢筋和箍筋的锈蚀情况如表 3和 4所示 。为较好地 反映纵 向钢筋 和箍筋 的锈蚀情况 ， 用 平均重量损失率和最大截面损失率分别反映纵 向钢筋 和箍 筋 的平 均锈蚀 和坑 状锈蚀 。 表 3中 ，纵 向钢筋 的命名规则为 ： 平卧浇筑时 ， 靠 近浇筑 面的受拉钢筋称 为 “ XO1 ” ， 反 面对称 的钢 筋则称 为“ XO2 ” ， 中间位 置的 纵 向钢筋称 为“ X m” 。对箍筋 的命名规 则为 ： 位于梁的 局部区段一侧 ， 从 荷载到支座 依次为 S T 1 、 S T 2 、 S T 3 。 在 试验过程中 ， 为保 证锈蚀 的长度 ， 海绵长 度要 略长于锈 蚀长度 ， 但 由于 N a C I 溶 液在混凝 土梁 中的渗透 ， 故表 3中各锈蚀梁 的实际锈蚀长度普遍 偏长 ；但纵 向钢筋 锈蚀 率的控制 基本符 合设 计要 求 。 表 4中 ，因箍筋 S T 2位 于锈蚀 区段的 中部 ，故所有锈蚀 梁 中的 S T 2 均 锈 断 ； S T 1 位 于锈蚀 区段端 部 ，锈 蚀也相 对严 重 。粱 B2 0- 2 0 01 0、B2 0 2 0 0- 2 5、B30 3 0 01 0、B3 0 3 0 0 2 5中 的S T 3与锈 蚀 区段 有一定 距离 ， 均 未锈蚀 ， 与原 设计相符 ；而 梁 B 2 0 3 0 0 1 0 、 B 2 0 3 0 0 2 5中的 s T 3位于锈蚀 区段端部 ， 梁 B 3 0 4 5 0 1 0 、 B 3 0 4 5 0 2 5 中的 S T 3 位 于锈蚀 区段 内部 ，故均受到不 同程度 的锈 蚀 。 表 3 锈蚀试件中纵向钢筋的实际锈蚀 长度和锈蚀率 2 3 试验梁裂缝分 布和破坏模式 典 型试验 梁 的裂缝 分布 和破坏 模 式如 图 4 6所 示 ， 图中粗实线 表示梁 的破坏 面。由于采用 Q F型分 离 式 油压千斤顶加 载 ，图 中的数字 为 S Y 一 1 型数字压力 测试仪所记 录的微应变值 ，该微应变值所对应 的荷 载 由标定 的应变一 荷载关 系式确定 。 典 型控制梁 的裂缝分 布和破坏 模式如 图 4所示 ， 其最终破坏模式为一侧剪跨区 内的剪切破坏 。当外荷 载达到极 限荷载 的 l 8 2 5 时 ， 在梁的下部表面开始 出现微小 的垂直弯 曲裂缝 ，初始裂缝往往是在梁 的中 心受拉 位置 出现 ， 裂 缝 长度一 般仅 为 1 0 - 3 0 m m， 随 着 荷 载的增加 ， 新 的裂缝不断产生 ， 原有裂缝也继续延伸 发展 ， 当外 荷载达 到极 限荷 载的 4 6 - 5 0 时 ， 剪跨 内 图 4 典型正常梁 BC 3 0的裂缝发展和破坏模式 开始出现初始斜裂缝 ， 随着外 荷载的进一步加大 ， 临界 斜裂缝形成 ， 斜裂缝条数增多 ， 当外荷 载达到极限斜裂 缝的 8 0 左右时 ， 一般不再有新 的裂缝 出现 ， 只是在原 有裂缝上的继续延伸与加宽。临近破 坏时临界裂缝会 一 63 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 6期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 6期 ( a ) 梁 B 2 0 3 0 0 - 0的裂缝 发展 和破坏 模式 ( b ) 梁 B 3 0 3 o o 一 0的裂缝 发展 和破坏 模式 图 5 典型局部 区段无粘结 梁的裂缝分布和破坏模式 ( a ) 梁 B 2 0 2 o o 一 1 0的裂缝发 展和 破坏模 式 ( b ) 梁 B 3 0 3 0 0 2 5的裂缝 发展 和破坏 模式 图 6 典型局部 区段锈蚀梁的裂缝发展和破坏模式 突然迅速加大 ， 最后破坏。 典型局部区段无粘结梁的裂缝分布和破坏模 式如 图 5 a 、 5 b所示 ， 其 中无粘结区段位于 图中左侧 。 该类梁 的最终破 坏模式 有可 能是粘结 完好一 侧的剪 切破 坏 ( 图 5 a ) ， 也可 能是抗弯 区段 内的弯 曲破坏 ( 图 5 b ) 。其 初始弯 曲裂缝 出现 的时间 比其他梁要早很多 ，一般当 外荷 载达到极 限承 载力 的 6 1 3 时就 开始 出现 ， 位 于无粘结区段一侧 的加载点附近。初始斜裂缝出现时 间也相对较早 ， 当外荷载达到极 限承载力的 2 7 3 9 时开始出现斜裂缝 。 但是 在加载过程中 ， 无粘结一侧未 产生斜剪裂缝 。 典型局部 区段锈蚀梁 的裂缝 分布如图 6 a 与 图 6 b 所示 ， 锈蚀 区段位于图中左侧 。除梁 B 3 0 4 5 0 2 5外 ， 该类梁最终破坏模式都为锈蚀 区段一侧剪跨区内的剪 切破坏 。轻度锈蚀 的梁如图 6 a 所示 ， 当外荷载达到极 限荷载的 1 8 - 2 7 时开始 出现初始弯 曲裂缝 ， 当外荷 载达到极限荷 载的 2 9 - 4 5 时开始 出现初始斜裂缝 ， 轻度 锈蚀 梁的 临界 斜裂缝 一般从 加载 处延伸 至支 座 处 ；而 局部 区段严 重锈 蚀 的梁 如 图 6 b所示 。除梁 B 3 0 4 5 0 2 5外 ，当外荷载达到极 限荷载的 2 4 3 0 时开始出现初始弯曲裂缝 ，当外荷载达到极 限荷 载的 3 4 - 4 0 时开始 出现初始斜裂缝 ， 严重锈蚀梁 的临界 斜裂缝一般从加载处延 伸至锈蚀区段的中间部位 。在 梁 B 3 0 - 4 5 0 2 5中 ， 三根箍筋 S T1 、 S T 2 、 S T 3均锈断 ， 且 其纵筋锈蚀严重 ， XO 2几乎锈 断 ， 故在初始斜裂缝 出现 一 6 4一 不久 ， 即发生脆性破坏 ， 相应的极限荷载也很低。 可见 ， 剪跨 内局部区段内箍筋 的锈断和纵向钢筋 的严重坑蚀 对梁的破坏模式有较 大影响 ，随剪跨 内局部 区段 的增 大和其 内锈蚀率的增加 ，锈蚀梁发生脆性破坏 的可能 性增大 。 2 4 试验 梁承载力 试 验梁 的极 限荷载 F 如表 5所示 。为 比较试验 梁承载力与相应完好梁 的承载力 ，对相应粘结完好梁 的抗弯与抗 剪承载力 进行 了计算 ( 表 5 ) ， 其 中相应粘 结完好梁 的定义为 ：与表 2中每根试验 梁相 同的截面 尺寸和配筋 、 相同的受拉钢筋混凝 土净保护层厚度 、 相 同的钢筋屈服强度和混凝土抗压强度 ；沿梁全长粘结 完好 。 在计算完好梁 的抗弯承载力 时， 考虑纵筋屈服和 受压区混凝土被压碎 ，分别确定对应 的屈 服荷载 F e f 和极 限荷载 F 。在确定极 限荷载 F 时 ， 考虑试验梁 中所用纵 向钢筋屈服后应变硬化的特点 ，把钢筋 的应 力一 应变关 系理 想化 为具 l 屈服后 应变 硬化 的线弹 塑性关 系 ， 以确定相应完好梁的极限荷载 。 与现有 的钢筋混凝土梁抗剪强度预测模 型相 比，选择具有较 好预测结果的 Z s u t t y 剪切强度来确定相应完好梁的抗 剪承载力l l 。 为反映试验梁极 限承载力 F 相 比于相应 完好梁的极限抗弯承载能力 的降低，表 5中给出 了试验梁极限承载力 与相应完好梁 的极 限抗 弯承 载能力 F 删 f 的比值 。 由表 5可见 ，相应于局部区段无粘 结梁和锈蚀梁 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李冰， 高向华 ， 王小惠 ， 等 局部区段锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪承载力试验研究 表 5 试件 的极 限荷载 的在试验 中表现 出的不 同性能 ，其相对承 载力 比也不 同。对局部 区段无粘结梁 ，当梁整个剪跨 内均无 粘结 时 ， 如梁 B 2 0 3 o o 一 0和 B 3 0 4 5 0 0， 其 相对 承载力 比 最大 ； 另一方 面 ， 当梁整个 剪跨 内均 锈蚀 ， 且 锈蚀 区段 内有最 大锈蚀 率时 ，如 梁 B 2 0 3 0 0 2 5和 B 3 0 4 5 0 2 5 ， 则相对承载力 比最小 。在文献 1 8 中 ， 根据严重锈 蚀 时钢筋与混凝土间粘结强度的破坏导致 的钢筋 与混 凝土 间的粘结力的完全丧失 ，对纵 向钢筋和混凝 土间 完全无粘结或受拉钢筋暴露 的钢筋混凝土梁 的力学性 能进行研究 ，以期获得严重锈蚀 钢筋混凝土梁 的力学 特性 。实际上 ， 从本文的试 验梁的裂缝 、 破坏模式分析 和承载力计算 中， 可以看出 ， 局部 区段无 粘结梁和局部 区段 锈蚀 梁 的力 学 特性 和极 限承载 力存 在较 大 的差 异 。 由于局部 区段 内纵筋 和与之连接箍筋 的锈蚀 ， 锈蚀 梁表现出较脆 的力 学特性 和较低 的承载能力 ，尤其是 在局部区段 内钢筋锈蚀程度较 高时。 因此 ， 忽视局部 区 段 内钢筋的锈蚀尤其是坑蚀 的影 响 ，而仅考 虑因锈蚀 引起的钢筋 与混凝 土问的粘结退化 ，可能导致 对锈蚀 钢筋混凝 土承载能力 的评估过高 ，忽视 因局部 区段 内 钢筋锈蚀 引起钢筋混凝土构件 突然脆性破坏 的危害 。 3结论 ( 1 ) 局部 区段无 粘结梁 的力学性 能与正 常梁有很 大的区别 ，局部区段无粘结梁在无粘结一侧 的剪跨 区 内无斜裂缝 ； 且 由于局部区段 内的完全无粘结 ， 局部 区 段无粘结梁 的破坏模式也发生较大 的变化 。与粘结完 好梁相 比， 当梁整个剪跨 内均无粘结时 ， 两种剪跨 比下 相应 的局部 区段无粘结梁均具有最高的相对承载 比。 ( 2 ) 对局部区段锈蚀 梁 ， 虽然所有的试件均 因剪跨 内的锈蚀 区段而发生沿斜截面的破坏 ，但随着锈蚀 区 段 长度 的增加和其 内钢筋锈蚀率 的提高 ，梁呈现 出较 脆的破坏模式和较低的极限承载力 。与粘结完好梁相 比， 当梁整个 剪跨内均锈蚀 时 ， 两种 剪跨 比下相应的局 部区段锈蚀梁均具有最低的相对承载 比。 ( 3 ) 当梁一 侧剪跨 内 的锈蚀 区段 内有 较高 的钢筋 锈蚀率时 ，如果纵筋 或与之接触 的箍筋被 锈蚀严重破 损甚至锈断 ， 那 么在很低荷载作用下 ， 梁就可能发生脆 性的断裂破坏 。这对 与生命 线相关 的建筑 物来说是非 常危险的。 ( 4 ) 在对锈 蚀钢筋混 凝土梁 的力学特 征和承 载能 力的试 验研究 中 ，忽视锈蚀尤其是坑蚀对纵 向受 力钢 筋和箍 筋的影 响而仅考虑 因锈蚀 引起 的钢 筋与混 凝土 间的粘结退化 ，用局部 区段无粘结梁来研究锈蚀 钢筋 混凝土梁 的力学特征 和承载 能力 ，可能会 导致对 局部 区段锈蚀钢筋混凝土梁承载 能力 的评估过 高 ，从 而忽 视 因局部 区段 内纵 向钢筋 的较大坑蚀 和箍筋 的锈 断引 起 的构件发生 突然脆性破坏 的危害 。 参考文献 ： 1 C a i r n s J a n d Z h a o Z B e h a v i o u r o f c o n c r e t e b e a m s w i t h e x p o s e d r e i n f o r c e me n t P r o c e e d i n g I n s t i t u t i o n o f Ci v i l En g i n e e r s ：S t r u c t u r e s B u i l d i n g 1 9 9 3 ， 9 9 ( 2 ) ： 1 4 1 - 1 5 4 2 】C a i r n s J S t r e n g t h i n s h e a r o f c o n c r e t e b e a ms w i t h e x p o s e d r e i n f o r c e me n t P r o c e e d i n g I n s t i t u t i o n o f Ci v i l En g i n e e r s ：S t ru c t u r e s B u i l d i n g 1 9 9 5 ， 1 1 0 ( 2 ) ： 1 7 6 1 8 5 3 R a o of Ma n d L i n Z S t ruc t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s of R C b e a ms w i t h e x p o s e d ma i n s t e e 1 P r o c e e d i n g I n s t i t u t i o n o f Ci v i l E n g i n e e r s ： S t r u c t u r e s B u i l d i n g 1 9 9 7 1 2 2 ( 1 ) ： 3 5 5 1 4 】K i m Wa n d Wh i t e R N S h e a r c r i t i c a l c r a c k i n g i n s l e n d e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m s A C I S t ruc t u r al J o u r n al 1 9 9 9 ， 9 6 ( 5 ) ，7 5 7 7 6 5 【 5 王庆霖 ， 池 永亮 ， 牛荻 涛 锈后无 粘结钢 筋混凝土 梁的模拟 试验 与分析 建筑结构 2 0 0 1 ， 3 1( 4 ) ： 5 1 - 5 3 6 】J e p p s s o n J a n d T h e l a n d e r s s o n S B e h a v i o r of r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a ms w i t h l o s s o f b o n d a t l o n git u d i n al r e i n f o r c e me n t J o u r n a l of S t r u c t u r a l E n g i n e e r i n g 2 0 0 3 ， 1 2 9 ( 1 0 ) ： 1 3 7 6 1 3 8 3 【 7 余瑶琛 锈蚀钢筋混凝土梁斜截面性能试验研究和分析 ( 硕 士学 位论文) 南京 ， 河海大学 ， 2 0 0 5 4 8 】 李春平 受拉钢筋暴露 的混凝土梁 正截 面承载力试 验研究 ( 硕 士 学位论文) 南京 ， 南京航空航天大学 ， 2 0 0 7 1 9 E I Ma a d d a w y T ， S o u d k i K ， T o p p e r T ( 2 0 0 5 ) An a l y t i c al mo d e l t o p r e d i c t n o n l i n e a r fl e x u r al b e h a v i o r o f c o r r o d e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m s A C I S t ruc t J 1 0 2 (4) ： 5 5 0 5 9 1 0 C h o i K- K ，P ark H- G ( 2 0 0 7 )Un i fi e d S h e a r S t r e n g t h Mo d e l f o r Re i n f o r c e d Co n c r e t e Be a ms - P a r t I I ： Ve r i fi c a t i o n a n d S i mp l i fi e d Me t h o d AC I S t ruc t J 1 0 4 ( 2 ) ： 1 5 3 6 1 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 9 2 6 作者 简介： 李 冰( 1 9 8 1 一 ) ， 男 ， 工 程师、 在读 硕士研究 生。 通讯 地址 ： 上海 闵行 区东川路 8 0 0号上海交通大学土木工程系 B 08 01 0 9 5班 联 系 电话 ： 1 5 1 2 1 0 3 5 6 6 8 Ema i l ： er y bn1 63 c om 一 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m