锈蚀钢筋混凝土柱的抗剪机理及概率抗剪承载力研究

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钢筋混凝土(RC)柱是建筑、桥梁等工程结构的重要受力构件。受外部腐蚀性环境作用的侵蚀,在役钢筋混凝土结构的RC柱时常发生箍筋和纵筋锈蚀、混凝土保护层开裂和剥落等耐久性劣化现象,降低RC柱的承载能力,严重的甚至导致RC柱的破坏模式从延性的弯曲破坏向脆性的剪切破坏转变。同时,锈蚀RC柱的抗剪机理复杂,影响因素较多且存在显著的不确定性。因此,开展锈蚀RC柱的概率抗剪承载力分析对于在役钢筋混凝土结构的安全性评估具有重要意义。鉴于此,本文的主要研究内容包括:(1)基于变角桁架模型,通过引入轴压比修正系数来考虑轴压力对RC柱临界斜裂缝倾角的影响,建立了RC柱的修正临界斜裂缝倾角模型,进而结合贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡洛法,考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,建立了RC柱的概率临界斜裂缝倾角模型,不仅能够合理地描述RC柱临界斜裂缝倾角的概率分布特性,而且为RC柱的抗剪承载力分析奠定了基础。(2)基于变角桁架拱模型,结合RC柱的修正临界斜裂缝倾角模型和变角桁架拱模型的变形协调条件,建立了考虑轴压比影响的RC柱确定性抗剪承载力模型,进而结合贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡洛法,建立了RC柱的概率抗剪承载力模型,不仅可以合理地描述RC柱抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准现有确定性模型的置信水平,并且可以根据预定的置信水平确定RC柱的抗剪承载力特征值。(3)综合考虑钢筋锈蚀对RC柱有效抗剪截面面积、箍筋屈服强度、钢筋有效截面面积及RC柱临界斜裂缝角等因素的影响,揭示了锈蚀RC柱的抗剪机理;基于未锈蚀RC柱的抗剪承载力模型,通过引入钢筋截面锈损率、轴压比修正系数等参数,建立了锈蚀RC柱的抗剪承载力模型;进而结合贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡洛法,建立了锈蚀RC柱的概率抗剪承载力模型,从而为锈蚀RC柱的抗剪性能评估提供了依据。
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