銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件抗震動(dòng)力性能研究*

梁　巖， 李　杰， 羅小勇， 劉　攀

(1.鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院 河南 鄭州450001；2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

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銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件抗震動(dòng)力性能研究*

梁巖1， 李杰1， 羅小勇2， 劉攀2

(1.鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院 河南 鄭州450001；2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

研究鋼筋銹蝕對(duì)混凝土構(gòu)件抗震動(dòng)力性能的影響，通過(guò)6個(gè)不同銹蝕率的大尺寸鋼筋混凝土構(gòu)件低周反復(fù)荷載試驗(yàn)及精細(xì)化有限元分析，得到不同銹蝕程度的各試件滯回曲線，分析了銹蝕率對(duì)試件承載力、剛度、延性、耗能能力等的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕在一定程度上改變了試件的失效模式和破壞形態(tài)，分析結(jié)果表明，隨鋼筋銹蝕率的增大，試件承載力下降，滯回曲線豐滿(mǎn)程度和滯回環(huán)面積逐漸減小，剛度、延性和耗能能力逐步降低。鋼筋銹蝕后，構(gòu)件各階自振頻率及振型最大位移隨銹蝕率的增大而降低，銹蝕對(duì)構(gòu)件高階模態(tài)影響更為顯著。

鋼筋混凝土； 抗震； 動(dòng)力性能； 銹蝕； 低周反復(fù)

引　言

結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)由于環(huán)境、荷載等因素的影響，必然會(huì)出現(xiàn)一定程度的損傷，其中最常見(jiàn)的是鋼筋銹蝕、混凝土碳化、凍融循環(huán)等，這些因素導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能降低。當(dāng)結(jié)構(gòu)耐久性退化后首先面臨的問(wèn)題可能是結(jié)構(gòu)抗震能力不足，日本阪神地震及其他地震的震害調(diào)查表明，建造年代久的建筑物一般震害較重，其原因除了早期設(shè)計(jì)不盡完善之外，就是環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)造成的累積損傷降低了結(jié)構(gòu)的抗震能力[1]。地震造成的傷亡主要原因一方面是由于現(xiàn)行抗震規(guī)范和計(jì)算理論還存在著不足之處[2]；另一方面則是結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于材料老化、不利環(huán)境及使用不當(dāng)?shù)仍斐山Y(jié)構(gòu)某種程度的損傷，這種損傷積累直接導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)承載力下降、耐久性降低、抗震性能退化[3]。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在銹蝕與地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)，直接影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性[4]。Chalk試驗(yàn)證明了鋼筋銹蝕后耗能性能下降[5]，指出:抗震設(shè)計(jì)和規(guī)范忽略了銹蝕鋼筋橫截面損失、鋼筋銹蝕程度及力學(xué)性能變化的不同程度的影響，在大地震中可能造成不可預(yù)知的后果[6]。Luisa Berto等指出鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力和延性會(huì)隨著鋼筋的銹蝕率增大而減小，在某些情況下，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)從塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐模@種作用對(duì)結(jié)構(gòu)尤其是地震區(qū)的結(jié)構(gòu)分析很有意義，這些區(qū)域延性特征和實(shí)際形成機(jī)理都是安全評(píng)估中的關(guān)鍵問(wèn)題[7]。對(duì)耐久性損傷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能研究起源于20世紀(jì)90年代，Kyioshi Okada等通過(guò)噴灑鹽水的方法使混凝土梁中的鋼筋銹蝕，進(jìn)行了低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，結(jié)果表明在循環(huán)荷載作用下結(jié)構(gòu)承載力較無(wú)銹蝕的降低速度快[8]。之后國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性損傷后的抗震性能進(jìn)行了大量的研究，但內(nèi)容多是結(jié)構(gòu)加固及其抗震性能的評(píng)估[9-10]，形式則多是理論分析[11-14]，試驗(yàn)研究則不多[15-16]。本文對(duì)不同銹蝕程度鋼筋混凝土大尺寸受彎構(gòu)件的低周反復(fù)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，探討銹蝕損傷程度對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件抗震動(dòng)力性能影響。

1　試驗(yàn)概況

1.1試件設(shè)計(jì)

試件共6個(gè)，各試件尺寸、配筋和加載形式相同，但鋼筋銹蝕程度不同，試件尺寸如圖1所示。鋼筋的材性試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

圖1　試件外形和尺寸(單位：mm)Fig.1　Outline and dimensions of specimen (Unit:mm)

各試件設(shè)計(jì)銹蝕率分別為0，3%，6%，9%，12%，15%，試驗(yàn)完成后從試件中取出銹蝕鋼筋，截取成30 cm試件，試驗(yàn)完成后破型取出銹蝕箍筋，由于試件根部承受荷載最大，也最先發(fā)生破壞，因此，重點(diǎn)選取根部30 cm范圍內(nèi)箍筋，測(cè)量其銹蝕程度，各試件鋼筋銹蝕率如表2所示。試件設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度C30，實(shí)測(cè)立方體抗壓強(qiáng)度為31.4 MPa。鋼筋快速銹蝕采用電化學(xué)銹蝕方法，電流密度0.55 mA/cm2。

表1　鋼筋材性試驗(yàn)結(jié)果

1.2試驗(yàn)裝置及加載制度

試驗(yàn)裝置采用MTS電液伺服試驗(yàn)機(jī)，試件兩端部鉸接，中部施加豎直反復(fù)荷載。

加載時(shí)首先采用荷載控制循環(huán)加載直至試件進(jìn)入屈服狀態(tài)，屈服后改用位移控制，首次加載的荷載取開(kāi)裂荷載的50%，位移控制時(shí)，第一級(jí)位移荷載取屈服位移Δy，此后各級(jí)位移荷載分別為：2Δy,3Δy,…，每級(jí)循環(huán)3次，直至試件發(fā)生破壞，加載機(jī)制如圖2所示。

2　試驗(yàn)現(xiàn)象

由于試件角部混凝土密實(shí)度較差，且氯離子在角部雙向滲透侵蝕，導(dǎo)致箍筋角部銹蝕程度相對(duì)嚴(yán)重。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，銹蝕產(chǎn)物膨脹導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，致使裂縫多產(chǎn)生于試件角部，且沿縱筋方向分布；試件轉(zhuǎn)角部位產(chǎn)生一條豎向主裂縫，盡管個(gè)別轉(zhuǎn)角部位的兩個(gè)側(cè)面均產(chǎn)生縱向裂縫，但其中一條裂縫寬度相對(duì)另一條豎向裂縫很小，這是由于混凝土澆筑方式及材質(zhì)不均勻等因素導(dǎo)致轉(zhuǎn)角的兩個(gè)側(cè)面中有一個(gè)相對(duì)薄弱面，當(dāng)銹脹應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí)，薄弱面首先出現(xiàn)開(kāi)裂，產(chǎn)生縱向主裂縫，另一側(cè)面則不出現(xiàn)裂縫或者裂縫寬度很小。

圖2　試驗(yàn)加載機(jī)制Fig.2　Test loading mechanism

銹蝕鋼筋混凝土梁低周反復(fù)性能試驗(yàn)主要成果如表2所示，表中屈服荷載、峰值荷載及極限荷載均考慮了結(jié)構(gòu)自重的影響。屈服荷載和位移根據(jù)能量等值法確定，極限荷載取峰值荷載下降15%所對(duì)應(yīng)的荷載。由于銹蝕過(guò)程的復(fù)雜性，各試件的銹蝕程度不均勻，表2列出的是縱筋的實(shí)測(cè)平均銹蝕率。

試件進(jìn)入屈服狀態(tài)后逐漸產(chǎn)生塑性絞，構(gòu)件變形主要靠塑性鉸區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)提供。同時(shí)，縱筋與混凝土間粘結(jié)破壞，使裂縫間受拉鋼筋應(yīng)力趨于均勻，最后受壓邊緣混凝土達(dá)到極限壓應(yīng)變，壓區(qū)混凝土壓碎，縱筋壓曲。試驗(yàn)過(guò)程中可發(fā)現(xiàn)箍筋銹蝕嚴(yán)重甚至銹斷，反復(fù)加載過(guò)程中梁根部部分箍筋發(fā)生拉斷破壞，導(dǎo)致箍筋對(duì)混凝土約束作用減弱，使得箍筋內(nèi)側(cè)部分混凝土剝落。銹蝕率較大的試件相對(duì)于銹蝕率較小或無(wú)銹蝕試件裂縫較少，且多集中于梁根部。銹蝕試件經(jīng)歷開(kāi)裂階段、屈服階段達(dá)到極限承載力后，混凝土逐漸被壓碎，部分縱筋外漏且變形明顯，最后混凝土成塊剝落，試件最終受壓破壞。隨著銹蝕率的增大，銹蝕試件在反復(fù)荷載下，試件的失效模式由因縱向鋼筋屈服引起的彎曲破壞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺澕羝茐摹?/p>

表2　試驗(yàn)結(jié)果

圖3　各試件滯回曲線Fig.3　Hysteresis curves of the specimens

3　試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1荷載-位移滯回曲線及骨架曲線

試件中部豎直荷載-位移滯回曲線如圖3所示，骨架曲線如圖4所示。各試件初始剛度差異較小，低銹蝕率試件(2.76%)承載力變化不大。隨著銹蝕率的逐漸增大，極限承載力及極限位移逐漸降低，試件破壞更加突然。

3.2承載力

各構(gòu)件承載力隨銹蝕率的增大變化如圖5所示，其中承載力退化系數(shù)取銹蝕構(gòu)件峰值荷載與未銹蝕構(gòu)件的比值。由圖5可知：隨銹蝕率的增大，構(gòu)件承載力總體上逐漸降低。當(dāng)銹蝕率達(dá)到10%時(shí)，構(gòu)件承載力降低約15%；若實(shí)際環(huán)境中結(jié)構(gòu)未采取任何修復(fù)措施，假定構(gòu)件中鋼筋銹蝕可無(wú)限制發(fā)展，則根據(jù)分析結(jié)果,當(dāng)銹蝕率達(dá)到60%時(shí)，構(gòu)件幾乎喪失承載能力。

圖4　試件骨架曲線Fig.4　Skeleton curves of the specimens

圖5　構(gòu)件承載力衰減曲線Fig.5　Decay curve of carrying capacity

3.3剛度

剛度退化是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件隨反復(fù)加載次數(shù)的增多剛度降低的特性，剛度退化也反映了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗震性能。根據(jù)各試件加載歷程，取每級(jí)循環(huán)荷載作用下，正、負(fù)方向荷載的絕對(duì)值之和除以相應(yīng)的正、負(fù)方向位移絕對(duì)值之和，作為每級(jí)循環(huán)的平均割線剛度，以Ki表示，試件荷載-位移曲線的初始剛度以K0表示，圖6是根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值得到的各試件割線剛度衰減曲線。

圖6　試件剛度衰減曲線Fig.6　Decay curve of specimen stiffness

由圖6可以看出，試件剛度衰減隨著位移的增大而增大；試件開(kāi)裂前剛度變化較小，開(kāi)裂后剛度逐漸減小，達(dá)到屈服荷載后剛度退化漸趨明顯。在達(dá)到峰值荷載之后，剛度的衰減趨于平緩。銹蝕試件由于裂縫發(fā)展和變形積累更為迅速，初始剛度相對(duì)較小，剛度衰減速率要大于未銹蝕試件；銹蝕試件與未銹蝕試件隨著位移的持續(xù)增大，剛度衰減速率減小，最終趨于穩(wěn)定。

3.4滯回性能

3.4.1耗能性能

結(jié)構(gòu)在承受地震往復(fù)荷載作用下發(fā)生彈塑性變形，消耗能量的能力是衡量其抗震性能的重要依據(jù)，耗能能力越大，對(duì)抗震越有利。結(jié)構(gòu)吸收和耗散能量的能力，可由滯回曲線所包圍的面積和形狀來(lái)衡量，如圖7所示，其中滯回環(huán)面積為各狀態(tài)下單個(gè)滯回環(huán)面積。

圖7　試件滯回耗能情況Fig.7　Energy dissipation of specimens

由圖7可看出：各試件隨著銹蝕率的增大，能量耗散系數(shù)總體上逐漸減少，耗能能力越差,銹蝕率為10%左右時(shí)，耗能性能約降低60%。

3.4.2延性

延性是評(píng)估結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)于有抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu)，若具有良好的延性，能夠有效吸收和耗散地震能量，降低結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)，減輕地震破壞，防止結(jié)構(gòu)倒塌。由圖4分析可知：各試件隨著銹蝕率的逐漸增大，其骨架曲線平直段逐漸變短，延性降低。未銹蝕試件在達(dá)到極限荷載之后，有較長(zhǎng)的平直段，具有較好的延性；此處平直段指試件屈服后骨架曲線上沒(méi)有明顯轉(zhuǎn)折的部分。銹蝕較嚴(yán)重的試件L-5和L-6，加載前已存在銹脹裂縫，結(jié)構(gòu)幾何損傷對(duì)延性的影響加大，屈服平臺(tái)逐漸縮短，脆性更為明顯。位移延性系數(shù)取為極限位移Δu與屈服位移Δy的比值，見(jiàn)下式

(1)

圖8　延性變化Fig.8　Variation trend of ductility

屈服位移確定的方法采用能量等值法，以極限位移及延性系數(shù)的退化來(lái)分析構(gòu)件銹蝕對(duì)構(gòu)件延性的影響，如圖8所示。隨著銹蝕率的增大，構(gòu)件延性逐漸降低。當(dāng)縱筋銹蝕率達(dá)到10%時(shí)，極限位移約降低40%，延性系數(shù)約降低9%，這是由于縱筋銹蝕率對(duì)構(gòu)件承載能力影響較大，試件達(dá)到峰值荷載后，荷載位移曲線下降段更為陡峭，極限位移隨銹蝕率的增大迅速減小。

由上述可知，鋼筋銹蝕對(duì)混凝土構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下的承載力和延性都有較大的影響，特別是銹蝕嚴(yán)重試件，在地震中更易表現(xiàn)為脆性破壞，因此，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮這一不利影響，以保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性，特別在強(qiáng)震或其他偶然作用下防止結(jié)構(gòu)突然倒塌的能力。

4　銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件動(dòng)力性能分析

4.1精細(xì)化有限元模型建立

采用ABAQUS有限元分析軟件進(jìn)行建模并對(duì)試件進(jìn)行模擬計(jì)算。混凝土選取塑性損傷本構(gòu)模型，采用C3D8R單元，鋼筋采用T3D2單元。鋼筋與混凝土聯(lián)結(jié)采用SPRING2彈簧單元，如圖9所示。彈簧單元1約束鋼筋單元節(jié)點(diǎn)與混凝土單元節(jié)點(diǎn)的水平位移，彈簧剛度由能量等值原理確定；彈簧單元2約束鋼筋單元節(jié)點(diǎn)與箍筋內(nèi)部混凝土單元節(jié)點(diǎn)的豎直位移，彈簧剛度取極大值。彈簧單元?jiǎng)偠鹊拇_定方法:能量等值法如圖10所示，根據(jù)第一節(jié)銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，使得SOABCD=SDEFG，其中，殘余段F點(diǎn)滑移值取下降段CG延長(zhǎng)線與滑移量坐標(biāo)軸交點(diǎn)H的滑移值，從而確定彈簧剛度K。

圖9　聯(lián)結(jié)單元Fig.9　Coupling unit

圖10　彈簧單元?jiǎng)偠菷ig.10　Coupling unit stiffness

為模擬箍筋對(duì)混凝土約束作用，將保護(hù)層與內(nèi)側(cè)混凝土分開(kāi)建模，并選取不同的本構(gòu)關(guān)系，考慮到荷載作用下箍筋外側(cè)混凝土壓碎后剝落，不再承受荷載，而箍筋內(nèi)部混凝土由于受到約束作用局部壓碎后仍可參與后續(xù)受力，故在建立混凝土本構(gòu)關(guān)系時(shí)考慮箍筋的約束，將混凝土分為核心混凝土和非核心混凝土，核心混凝土考慮橫向約束作用對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高。大氣環(huán)境下混凝土碳化深度通常未達(dá)到核心混凝土區(qū)域或?qū)诵幕炷羺^(qū)域影響較小，故考慮碳化對(duì)混凝土本構(gòu)關(guān)系的影響時(shí)，只考慮碳化對(duì)保護(hù)層非核心區(qū)域的影響。考慮到箍筋約束對(duì)混凝土受壓力學(xué)性能的影響，根據(jù)研究成果[17]，引入配箍特征值進(jìn)行修正。

根據(jù)文獻(xiàn)[18]，取構(gòu)件一般大氣環(huán)境下使用年限為0、30年、50年、70年及100年時(shí)鋼筋的銹蝕程度，箍筋銹蝕率分別為0, 7.43%, 21.16%, 33.79%, 50.66%；縱筋銹蝕率為0, 0.1%, 7.15%, 13.94%, 23.64%。銹蝕鋼筋本構(gòu)關(guān)系如圖11所示。

圖11　銹蝕鋼筋應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.11　Corrosion reinforced stress strain curve

箍筋內(nèi)側(cè)核心混凝土考慮箍筋銹蝕后約束作用減小對(duì)混凝土本構(gòu)關(guān)系的影響，箍筋外側(cè)保護(hù)層混凝土取其單軸受壓本構(gòu)關(guān)系，如圖12所示。

圖12　箍筋銹蝕后混凝土本構(gòu)關(guān)系Fig.12　Concrete stress-strain curve

為提高計(jì)算效率，根據(jù)對(duì)稱(chēng)性取試件中部一側(cè)進(jìn)行有限元分析。箍筋外側(cè)混凝土壓碎時(shí)剝落，不考慮其受壓恢復(fù)性能，但內(nèi)側(cè)混凝土壓碎后，由于箍筋約束作用而不至剝落，內(nèi)側(cè)混凝土受壓可以恢復(fù)。以試件L-1及L-5為例，有限元模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比如圖13所示。

圖13　試件骨架曲線對(duì)比Fig.13　Comparison of skeleton curve

通過(guò)對(duì)比分析可知，分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，但有限元模擬構(gòu)件剛度初期偏大而后期偏小。這一方面是由于有限元計(jì)算中參數(shù)選取的復(fù)雜性，有限元參數(shù)選取的誤差及試驗(yàn)中的誤差都可能導(dǎo)致二者結(jié)果存在差異；另一方面，雖然本文采用彈簧單元模擬鋼筋與混凝土的黏結(jié)滑移性能，但簡(jiǎn)化方法與真實(shí)情況有所差異。實(shí)際構(gòu)件加載過(guò)程中，鋼筋與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度隨滑移量的增大而增大，達(dá)到極限黏結(jié)強(qiáng)度后，隨滑移量的增大而減小，有限元模擬中采用能量法簡(jiǎn)化為剛度不變的彈簧單元，未能很好模擬再加載初期黏結(jié)滑移滯回曲線的平滑段。綜合分析認(rèn)為：有限元計(jì)算成果與試驗(yàn)總體上接近，骨架曲線與試驗(yàn)吻合較好。

4.2模態(tài)分析

由4.1節(jié)建立的精細(xì)化有限元模型，計(jì)算5種模態(tài)，以構(gòu)件使用50年為例，各模態(tài)振型如圖14所示。

構(gòu)件隨銹蝕率的變化自振頻率計(jì)算如表3所示，以未銹蝕構(gòu)件自振頻率為基準(zhǔn)，鋼筋銹蝕后各階自振頻率降低系數(shù)如圖15所示。

表3　構(gòu)件自振頻率

圖14　前5階振型Fig.14　The top 5 vibration modes

圖15　自振頻率降低系數(shù)Fig.15　Decreasing coefficient of natural vibration frequency

通過(guò)對(duì)構(gòu)件模態(tài)分析可知，鋼筋銹蝕后自振頻率及各階振型最大位移隨銹蝕率的增大而降低，低階頻率變化不顯著，但高銹蝕率試件高階模態(tài)變化明顯，鋼筋銹蝕對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能產(chǎn)生顯著的影響。這是由于鋼筋銹蝕后，截面面積減小，由于鋼筋的密度及剛度遠(yuǎn)大于混凝土，鋼筋銹蝕后構(gòu)件剛度與質(zhì)量比值發(fā)生變化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自振頻率發(fā)生改變；另外，鋼筋銹脹損傷后，混凝土保護(hù)層開(kāi)裂，開(kāi)裂部分混凝土退出工作，開(kāi)裂截面慣性矩減小，使得構(gòu)件剛度下降；銹蝕鋼筋與混凝土黏結(jié)強(qiáng)度降低，也使得構(gòu)件剛度退化，造成構(gòu)件自振頻率的下降。實(shí)際構(gòu)件或結(jié)構(gòu)耐久性損傷越嚴(yán)重，剛度下降越迅速，結(jié)構(gòu)自振頻率下降速度也越快。

5　結(jié)　論

通過(guò)對(duì)6根銹蝕鋼筋混凝土受彎構(gòu)件低周反復(fù)荷載試驗(yàn)及有限元分析，得出主要結(jié)論如下：

1) 鋼筋銹蝕對(duì)混凝土構(gòu)件抗震性能有較大的影響，反復(fù)荷載作用下各試件隨著銹蝕程度的增大，試件承載力、剛度、延性及耗能性能明顯降低，骨架曲線平直段逐漸變短，延性降低；當(dāng)銹蝕率達(dá)到10%左右時(shí)，承載力約降低15%，耗能性能約降低60%，極限位移約降低40%，延性系數(shù)約降低9%。

2) 鋼筋銹蝕在一定程度上改變了試件的破壞形態(tài)和失效模式。隨著銹蝕程度的增大，試件骨架曲線上屈服平臺(tái)逐漸縮短，銹蝕嚴(yán)重時(shí)，試件脆性特征更加明顯；試件的失效模式由因縱向鋼筋屈服引起的彎曲破壞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺澕羝茐摹?/p>

3) 鋼筋銹蝕后，構(gòu)件各階自振頻率及振型最大位移隨銹蝕率的增大而降低，銹蝕對(duì)構(gòu)件高階模態(tài)影響更為顯著。

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Study on anti-seismic dynamic property of corroded reinforced concrete member

LIANGYan1，LIJie1,LUOXiao-yong2,LIUPan2

(1.School of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001,China;2.School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075,China)

For the purpose of understanding the seismic dynamic characteristics of corroded full scale reinforced concrete structures under the earthquake, the hysteresis loops and skeleton curves of various degrees of corroded reinforced concrete specimens are obtained through the cyclic loading on six corroded flexural members, The effects of reinforcement corrosion on specimen bearing capacity, stiffness, ductility and energy dissipation are analyzed. It's revealed that the fullness and area of hysteresis loop, the bearing capacity, stiffness, ductility and energy dissipation will decrease as the corrosion rate of reinforcement increases. Tests found that the failure mode of the corroded specimen may translate from bending shear failure into bending failure caused by longitudinal bar yielding. The natural vibration frequency and vibration mode gradually decrease as the corrosion rate of reinforcement increases and the effect on high modal responses is more remarkable.

reinforced concrete; anti-seismic; dynamic property; corrosion; low-period cycle behaviour

2015-01-06；

2015-05-25

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51178470)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(16A560025)

TU375.1; P315.8

A

1004-4523(2016)01-0140-08

10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2016.01.018

梁巖(1986—),男,講師，博士。電話(huà):(0371)67781680;E-mail:LYFEEL555@163.COM