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本文通过试验研究和数值模拟分析,对锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能及寿命预测作了相应的研究。
通过单轴拉伸疲劳试验,对比分析了自然锈蚀钢筋和加速锈蚀钢筋疲劳性能的退化规律,建立了相应锈蚀钢筋的等幅疲劳曲面方程,并给出了不同保证率下锈蚀钢筋疲劳强度的建议值。分析同批锈蚀钢筋的拉伸试验和疲劳试验结果,比较静力强度和疲劳性能对钢筋锈蚀的敏感性。借助扫描电镜对锈蚀钢筋的裂纹萌生部位和疲劳断口进行扫描观察,从微观上研究了锈蚀钢筋疲劳断裂的机理。
对系列外加电流加速锈蚀钢筋混凝土梁开展了弯曲疲劳试验,研究钢筋锈蚀发展对弯曲疲劳性能的综合影响。制作一组局部无粘结钢筋混凝土梁,以模拟锈后钢筋与混凝土之间粘结完全丧失的极端情况,探讨了粘结退化对弯曲疲劳性能退化的影响。
发展了基于BP神经网络的等幅疲劳荷载作用下锈蚀钢筋疲劳寿命预测模型。基于非线性疲劳损伤理论,把等幅疲劳荷载作用下锈蚀钢筋的疲劳寿命预测模型进一步发展成变幅疲劳荷载作用下的锈蚀钢筋疲劳寿命预测模型。
综合考虑锈后钢筋截面积的减少、静力强度和疲劳性能退化的影响,提出锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳损伤全过程分析的数值模拟方法。在利用锈蚀钢筋混凝土梁弯曲疲劳试验结果进行模型验证后,对荷载水平、配筋率、混凝土强度等参数的影响进行了模拟分析。