不同环境钢筋混凝土受弯构件承载力退化计算

曹 茜

1 概述

混凝土桥梁结构耐久性设计问题实质上是环境和荷载共同作用下的混凝土材料乃至构件、结构性能退化问题。大量工程实践证明,在钢筋混凝土结构中,钢筋的锈蚀是影响服役结构耐久性的主要因素。

随着混凝土中钢筋锈蚀的发生与发展,钢筋锈蚀对受弯构件承载能力的影响程度不同,可以分为三类:

1)当保护层锈胀开裂前,钢筋的锈蚀率一般较小,在承载力计算时可不考虑钢筋锈蚀的影响;

2)锈胀裂缝出现后,当钢筋锈蚀率小于10%时,随着钢筋锈蚀发展,由于锈蚀钢筋力学性能的降低和钢筋与混凝土之间的粘结力退化,受弯构件的承载力明显降低;

3)当钢筋锈蚀率大于10%,混凝土保护层未脱落时,受弯构件可能发生适筋梁弯曲破坏,也可能发生超筋、少筋破坏,甚至发生粘结破坏和剪切破坏。

下面仅对第二类情况作进一步地分析。当钢筋锈蚀率小于10%时,锈后钢筋混凝土受弯构件截面的平均应变分布仍基本符合平截面假定。因此,仍可按照JDG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中正截面抗弯承载力计算公式计算。计算时,需考虑钢筋力学性能退化影响及钢筋与混凝土间粘结性能退化对承载能力的影响。

锈后钢筋混凝土受弯构件的正截面抗弯承载力计算公式为:

其中,RM′(t)为锈蚀梁在 t时刻的正截面抗弯承载力,kN;(t)为锈蚀钢筋在 t时刻的截面面积,mm2为锈蚀钢筋的屈服强度,MPa为腐蚀混凝土的轴心抗压强度,MPa;h0为截面有效高度,mm;b为截面宽度,mm。……