锈蚀钢筋混凝土构件抗扭承载力分析-analysis of torsional bearing capacity of corroded reinforced concrete members.docxVIP

声 明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。 论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位 而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保 留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或 机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授 权沈阳建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索、交流。（如作者和导师同意网上交流，请在下方 签名；否则视为不同意。）学位论文作者签名：导师签名：日期：日期：第一章绪论 1.1 锈蚀问题研究的必要性 钢筋锈蚀引起混凝土结构的过早破坏，己成为世界各国普遍关注的一大灾害。目前， 钢筋混凝土结构在土木工程中得到了广泛的应用，是我国建筑行业的主流。然而钢筋锈蚀 问题己成为混凝土结构中的普遍现象，由于材料老化、不良使用条件(工业环境、海洋环 境等)、环境污染（酸雨频繁、CO2 浓度增高等）、不当使用方法（高速公路和桥梁桥面撒 盐除冰）等多种因素的影响，都能引起钢筋锈蚀，从而降低了结构的使用性和耐久性，甚 至导致结构失效。因此，钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的影响是不可忽视的，也是钢筋混凝 土结构(或构件)最具破坏性的因素之一。 混凝土钢筋锈蚀破坏，是世界范围内的严峻性课题。有关资料显示，美国每年由于氯 盐腐蚀所造成的经济损失，可占到 GDP 的 4％，仅桥梁一项，因腐蚀破坏所导致的修复费 就达 1550 亿美元。据调查，美国全年因各种腐蚀造成的损失为 700 多亿美元[1]，1985 年增至 1680 亿美元，1969 年一年用于修复因钢筋锈蚀而损坏公路桥面板的费用就高达 26 亿美元，1978 年增至 63 亿美元[2]。 英国为解决海洋环境下钢筋混凝土构筑物的腐蚀与防护问题，每年就花费将近 20 万英镑[3]。英国英格兰岛中部环形线的快车道上有 11 座混凝土高架桥，建造费为 2800 万英镑，从 1972 年建成两年后到 1989 年的 15 年间其修补费用己高达 4500 万英镑，估计以后 修补费还要继续增加。 日本为岛国，四周靠海，由于日本海的季风影响，大量含有盐分的水气被吹向岛内，使得架设在海岸附近的混凝土结构中的钢筋受到严重的侵蚀。有资料显示，日本大约有 21.4%的钢筋混凝土结构损伤是由钢筋锈蚀引起的。著名的新干线铁路投入使用不到 10 年，就出现大面积的混凝土开裂、剥落现象。 我国海岸线总长超过 3.2 万公里，内陆还有大范围的盐碱地，广大北方地区正在大量 使用氯盐作为化冰盐，混凝土结构的防腐蚀破坏不容乐观。1981 年调查的华南地区 18 座 海港、码头中，因钢筋锈蚀导致结构破坏的占 89%，基本完好的只有两座。1984 年调查的 在浙江沿海使用仅七年到十余年的 22 座钢筋混凝土水闸(构件共 967 件)，钢筋锈蚀使混 凝土顺筋胀裂、剥落、甚至钢筋锈断的构件占 56%。1986 年建成的连云港煤码头使用不到 4 年，也己出现钢筋锈胀裂缝[4]。我国交通水运有关部门对现有的码头损坏情况进行了调 查，不少码头仅使用了十几年，甚至有的码头使用了不到十年，就已经出现了大面积的主 要混凝土结构构件的严重锈蚀损坏。例如：对华东地区 1976 年后建成的两个泊位调查表 明，由于钢筋锈蚀造成码头主要受力构件的破坏数量高达近 70%。随着使用年限的增长， 码头的锈蚀破坏数量就越来越大，破坏程度越来越严重。为了保证码头的正常作业，港务管理部门每年都要投入越来越多的维修加固费用。对于腐蚀破坏非常严重的码头，不得不推倒重建。 美国学者曾用“五倍定律”形象地说明了耐久性(尤其是设计对耐久性)的重要性[5]， 设计中对新建项目在钢筋防护方面每节省一美元，就意味着发现钢筋锈蚀时采取措施多追 加维修费 5 美元；顺筋开裂时多追加维修费 25 美元；严重破坏时则多追加维修费 125 美 元。这一可怕的放大效应，使得各国纷纷投入大量人力、物力用于钢筋混凝土结构耐久性 及防护方面的研究。钢筋混凝土结构耐久性研究中最主要一个方面就是锈蚀钢筋混凝土结 构力学行为的研究。因此可见，对锈蚀的钢筋混凝土结构的力学行为研究能够带来巨大的 经济效益和社会效益。对现有锈蚀钢筋的钢筋混凝土结构的力学行为进行研究，可以揭示 潜在危险，及时做出维修或拆除决策，避免重大事故的发生。研究成果不仅可以直接应用 于现有钢筋混凝土结构加固改造设计，而且可以完善新建结构设计理论和方法，使新建结 构具有足够的耐久性，从而做到防患于未然。因此，锈蚀钢筋混凝土结构的力学行为研究 对于结构