[發(fā)明專利]老化鋼筋混凝土梁橋抗剪承載力評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811248803.3
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109190309B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬亞飛;魯保勇;張建仁;王磊
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F17/11;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 贛州捷信協(xié)利專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36141
• 代理人: 陳先海

本發(fā)明公開的老化鋼筋混凝土梁橋抗剪承載力評價方法，基于Fick第二擴(kuò)散定律得到混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕初始時間，考慮銹蝕鋼筋截面積減小和鋼筋屈服強(qiáng)度的降低，得到剪切斜裂縫處鋼筋的作用力；由平截面假定得到梁頂荷載作用位置處的壓應(yīng)變；根據(jù)梁剪壓區(qū)段受力平衡方程，建立臨界斜裂縫頂端混凝土受壓區(qū)高度計算公式，通過對受壓區(qū)高度積分，得到未開裂混凝土截面水平作用力大小，由力矩關(guān)系確定其作用位置；基于極限抗剪平衡理論，由梁剪壓區(qū)段隔離體單元平衡關(guān)系，提出老化鋼筋混凝土梁橋的抗剪承載力計算方法。本發(fā)明預(yù)測方法合理，推廣性強(qiáng)，可為服役混凝土梁橋的安全評估提供技術(shù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及服役橋梁安全評估領(lǐng)域，特別涉及一種老化鋼筋混凝土梁橋抗剪承載力評價方法。

背景技術(shù)

銹蝕會減小鋼筋截面積和鋼筋強(qiáng)度，銹蝕產(chǎn)物體積增大產(chǎn)生的膨脹力會導(dǎo)致混凝土銹脹開裂，降低鋼筋與混凝土間的粘結(jié)性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力退化。現(xiàn)有對鋼筋銹蝕影響的研究多集中在結(jié)構(gòu)抗彎性能方面，在抗剪性能方面的研究相對較少。由于受剪鋼筋處于鋼筋骨架的最外層，更易發(fā)生銹蝕；同時，與受彎鋼筋相比，受剪鋼筋的直徑相對較小，因此，銹蝕率相對較高。隨銹蝕水平的增長，鋼筋混凝土梁的破壞形式可能從正截面彎曲破壞轉(zhuǎn)為斜截面剪切破壞，受剪破壞為脆性破壞，其后果比抗彎破壞更為嚴(yán)重。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗剪機(jī)理復(fù)雜，影響因素多，目前尚無普適的抗剪理論計算分析方法，現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對有腹筋梁抗剪承載力的計算仍采用半經(jīng)驗半理論模型。

針對上述技術(shù)問題，一些學(xué)者通過試驗研究了銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗剪性能退化規(guī)律，提出了相應(yīng)的計算方法，但主要針對無腹筋或僅箍筋銹蝕梁。我國早期修建的一些鋼筋混凝土梁橋中配有斜筋，亟需開展老化鋼筋混凝土梁橋的抗剪承載力統(tǒng)一計算方法，進(jìn)而提出該類橋梁的安全性評價方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種老化鋼筋混凝土梁橋抗剪承載力評價方法，有效解決上述技術(shù)問題。

為有效解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

老化鋼筋混凝土梁橋抗剪承載力評價方法，該方法包括以下步驟：

(1)基于Fick第二擴(kuò)散定律，計算混凝土內(nèi)鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到臨界氯離子濃度的時間，確定鋼筋銹蝕初始時間，結(jié)合銹蝕后鋼筋截面積減小和屈服強(qiáng)度的降低，計算銹蝕鋼筋強(qiáng)度；

(2)根據(jù)剪壓區(qū)段受力平衡方程，由混凝土受壓的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，獲得臨界斜裂縫頂端混凝土受壓區(qū)高度，通過對受壓區(qū)高度積分，得到未開裂混凝土截面水平作用力，由力矩關(guān)系確定其作用位置；

(3)對剪壓區(qū)段隔離體進(jìn)行受力分析，由斜裂縫上、下側(cè)混凝土隔離體單元力矩平衡方程，得到老化鋼筋混凝土梁橋的抗剪承載力計算公式。

特別的，所述步驟(1)還包括以下步驟：

(1-1)基于Fick第二擴(kuò)散定律，將鋼筋表面氯離子濃度達(dá)到臨界氯離子濃度的時間作為銹蝕初始時間，銹蝕初始時間表示為：

/

式中，T_i為鋼筋銹蝕初始時間；D_c為擴(kuò)散系數(shù)；C₀為混凝土表面氯離子濃度；erf為誤差函數(shù)；X為保護(hù)層厚度；C_cr為臨界氯離子濃度；

經(jīng)t年后，鋼筋混凝土梁中鋼筋直徑D(t)為：

D(t)＝D₀-0.0232(t-T_i)i_corr(t) (2)

式中，D₀為鋼筋初始直徑；i_corr(t)為銹蝕電流密度；

銹蝕鋼筋的平均截面積A(t)可表示為：

A(t)＝πD²(t)/4 (3)