腐蚀相关债券恶化和钢筋混凝土结构的抗震能力
Kivell1,a . Palermo1 Scott1
1土木和自然资源工程系,克赖斯特彻奇,8140年,新西兰坎特伯雷大学。
文摘
钢筋混凝土结构依靠钢筋,与混凝土一致,生产所需的必要的延性行为抵抗地震荷载。腐蚀是影响债券性能和足够的债券损失这两个材料引入了风险增加之间通过抗拔钢筋的脆性破坏。强化是通过结构的最大压力在塑性铰区域,详细的断裂之前撤出。这些地区的主要位置开裂破坏,加剧腐蚀敏感性后哪怕是轻微的地震。桥梁和码头在海洋环境中与这些关键地区特别容易恶化与高度积极的“浪溅区”。这变得特别重要,或设计不良结构已在塑性铰区域设计圈
本文将评估债券退化由于腐蚀的影响地震的行为。它遵循的一系列实验撤军循环测试进行腐蚀钢筋。测试评估两个参数;腐蚀的程度,从0%到25%不等截面损失,以及减少监禁与围钢的腐蚀。从这个测试数值粘结滑移模型开发,包括腐蚀和降低约束的影响。本文利用开发模型在一系列multi-spring模型,模拟钢筋的发展和桥梁桥墩塑性铰区域在不同水平的恶化。分析然后进行退化成键条件下确定地震的易感性。分析发现,夹杂物的腐蚀效应导致位移增加,强度降低,改变了延性和整体抗震性能降
介绍
钢筋混凝土结构在他们的生活恶化,特别是受到积极的环境设计师体谅加速恶化在这些环境中,以保证结构的耐久性。改善混凝土材料特性和额外的混凝土保护层通常用来增加对加强保护。尽管这些措施,开裂的结构在服务和自然灾害可以限制这些措施的有效性。
最终损害导致结构遭受腐蚀的加速率,影响其强度、刚度和延性。而降低强度可以松散与减少酒吧区、刚度和延性的影响与更复杂的机制,其中一个是债券恶化。钢筋混凝土的关键假设分析是钢筋和周围的混凝土之间完美的结合。包含债券由于腐蚀性能下降,债券变形可能成为部门和成员的一个重要因素响(Corronelli Mulas,2001)
腐蚀产物的累积影响周围的钢筋和混凝土之间的粘结。腐蚀性能影响显著的结构元素,如图所示由Al-Hammoud Souudki et al。(2010)。锈蚀混凝土构件的抗震性能研究实验(Ou齐藤,Oyado et al。2007年,蔡et al . 2010年)和数字(Biondini Camnasio et al . 2010年)减少力量但更重要的是延性,有时导致崩溃改变机制。
腐蚀结构在地震荷载作用下的性能可能受损,改变变形机制(Biondini、巴勒莫et al . 2011年)从下所需的容量设计原则(1992年集集大,普里斯特利)。退化的结合也会影响最近开发设计方面,依靠债券发展导致撤军而不是破裂嵌入式加固。
最近的实验调查,如那些由欧,蔡et al(2010),看着腐蚀列性能,发现由于更高的伤害水平横向钢筋,标本的失败从韧性剪切钢筋的弯曲未能与断裂不良管理最终的行为。
本文旨在调查债券恶化的影响由于腐蚀钢筋混凝土结构的抗震性能60单调和循环拉拔力测试腐蚀钢筋混凝土标本,与腐蚀水平从0%到25%不等的质量损失。除了这些,其他标本包括围钢量的变化来模拟损失约束与围钢的腐蚀。这些实验结果被用于开发一个腐蚀和监禁依赖粘结滑移模型。钢筋混凝土的数值multi-spring造型关节,模仿一个码头基础连接在塑性铰区域,进行全方位的恶化与备抵债券滑脱。
债券积极环境下测试
债券性能主要依赖许多因素:混凝土抗压强度、监禁和表面的栏(变形或圆)(1992年集集大,普里斯特利)。累积腐蚀产物会增加径向压力的增强,对加强最初增加摩擦应力,增加债券破裂压力可忽视地直到2 - 5%损失的部分(方舟子,朗格et al . 2004年)。在这些水平的腐蚀,循环荷载时,应力衰减随腐蚀由于径向压力结合机械行为增加开裂应力(方,2006)。
图1:情节单调拉拔力与水平下的键断裂应力腐蚀(凯威尔,2011);
损害周围的混凝土,通过破解,然后随腐蚀水平,缓解内部压力和减少债券能力循环和单调加载(凯威
尔,2011)。的一些将军发现凯威尔(2011)1和图2所示,腐蚀造成重大损失债券单调和循环加载条件下的性能。
图2:未腐蚀的腐蚀(灰色)和20%(虚线)循环债券表现。(凯威尔,2011)
微观模型
在1980年的研究（Eligehausen, Popov et al. 1983）开发了一个全面的模型为了循环债券未腐蚀的性能。这种循环模式将被用作分析的基础数据收集和基于使用封装的能量stress-slip关系确定债券的水平下降。
该循环仿制德国债券（Kivell, 2011）由两个主要部分，首先，单调的后盾”曲线。第二，环组件。如
图1所示。循环模型可以分为五个主要部分，我们可以看到在图1。这些部分的描述和他们的计算遵循下图。
图1:a)单调的后盾”模型;b)循环的一般组成债券模型
1， 单调的后盾”曲线：代表单调撤军行为和提供了最大的粘结应力,可以发生在一个给定的
滑，“后盾”曲线依赖于混凝土、钢和钢筋的几何属性和环境。包含在本文档是保障改变最初的“后盾”值取决于;腐蚀水平恶化和约束水平。
2， 损害影响单调信封：当债券应力超过90%的破裂和加载逆转，损害开始积累由于破碎和
周围混凝土的开裂。这种债券可以达到减少压力,减少单调——骨信封。确定损坏的损伤影响的方法单调信封为不同程度的腐蚀和监禁。 3， 初始卸载阶段：当加载逆转有一个初始阶段,有一个弹性混凝土钢筋肋前反弹。在当前的
数值模型区域的值将被0.8 MPa /毫米。第三阶段发生在逆转发生在任何其他阶段和持续的刚度“k”第一阶段的价值之前,2、4或5。类似地,如果完成卸货不发生那么加载将继续这条路到第1阶段,2、4或5。
4， 卸载滑动阶段:代表滑动的钢筋周围混凝土。这部分由压力值1。这取决于混凝土、钢和
钢筋的几何属性和环境。 5， 加载滑动阶段：实验结果显示现象,债券压力增加最大滑动接触。为了捕捉这行为采用幂
函数。
MULTI-SPRING循环抗拔模型
腐蚀影响债券所示性能,但其影响强化发展很难评估在实验室由于空间和材料的限制，根据这个推断是当选的实验结果来确定腐蚀的影响债券发展使用数值, multi-spring模型。所选模型示意图如下图2所示，在一系列的弹簧钢元素在相等的时间间隔有关债券春天元素连接到一个固定的基地。
图2:左:multi-spring撤军图模型;右:身体状况
该模型中实现Ruaumoko 3 d（Carr2010），基于NZS3101:2006开发长度，它被选为使用保税长度625毫米的模型,由125年5毫米泉。加载协议由非弹性10日周期的钢筋在97%（205 kN）超额的压力（212.1kN）（2006年新西兰标准），其次是增加负载,直到拉拔力或压力破裂了。
主变量追究其对债券发展腐蚀的影响水平，介于0%和20%之间,而限制这是完全封闭或无侧限。使
用未受腐蚀的分析, 完全局限在T0的粘结强度值30 MPa和20 MPa,然后按照腐蚀和减少限制状态。