酸雨環境下鋼筋混凝土框架節點抗震性能試驗研究

尚志剛 鄭山鎖 鄭淏 姜葉子 賀鈞 楊豐

摘 要：為研究酸雨腐蝕后 RC框架節點的抗震性能，采用人工氣候法模擬酸雨環境，對8 榀 RC梁柱節點試件進行加速腐蝕試驗，而后進行擬靜力試驗，觀察酸雨腐蝕后試件表觀現 象，并分析腐蝕循環次數、軸壓比及硫酸根離子濃度對節點與其核心區破壞特征、滯回性能、剪切性能、受剪承載力等的影響.在此基礎上，引入損傷指數，并確定損傷模型參數取值，進而 定量化揭示節點試件在加載過程中的損傷演化規律.試驗與分析結果表明：酸雨腐蝕雖會使 試件發生骨料外露、結晶析出、蝕洞形成等現象，但腐蝕后試件的核心區最大剪力仍小于現行規范計算的抗震受剪承載力閾值;隨著腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度的增加，試件梁端彎曲裂縫與核心區剪切裂縫出現較早且發展較快，節點承載能力、變形能力與耗能能力均逐漸 減小，而核心區剪切占比與損傷發展速率則不斷變大;具有較大軸壓比的試件，節點承載能力相對較大，但變形能力較差，核心區剪切占比及損傷發展速率較大.

關鍵詞：酸雨環境;RC梁柱節點;擬靜力試驗;滯回性能;剪切性能;損傷演化中圖分類號：TU375.4，TU317.1 文獻標志碼：A

Experimental Study on Seismic Behavior of RC Frame Joints under Acid Rain Environment

SHANG Zhigang1，2，ZHENG Shansuo1，2?，ZHENG Hao3，JIANG Yezi4，HE Jun4，YANG Feng4

（1.School of Civil Engineering，Xian University of Architecture and Technology，Xian 710055，China;

2.Key Laboratory of Structural Engineering and Earthquake Resistance of Ministry of Education（XAUAT），Xian 710055，China;

3.School of Combat Support，Rocket Force University of Engineering，Xian 710025，China;

4.China Qiyuan Engineering Corporation，Xian 710018，China）

Abstract：To study the seismic behavior of reinforced concrete（RC）frame joints affected by acid rain corro-sion，the artificial climate method was used to simulate the acid rain environment.The accelerated corrosion tests were conducted on eight RC beam-column joint specimens，and then quasi-static tests were carried out.The appar-ent phenomenon of the specimens corroded by acid rain was observed.The influence of corrosion cycles，axial com-pression ratio and sulfate ion concentration on the failure characteristics，hysteretic behavior，shear performance and shear capacity of the RC frame beam-column joints were analyzed.On this basis，the damage index was intro-duced，and the parameters of damage model were determined.Then，the damage evolution of the specimens during the loading process was revealed quantitatively.The results of test and analysis show that，aggregate exposure，crys-tal precipitation and eroded holes appear on the specimens due to acid rain corrosion，but the maximum shear force of corroded joint core area is still less than the threshold of the seismic shear capacity calculated by the current Chi-nese standard.With the increase of corrosion cycles and sulfate ion concentration，the bending cracks at the beam and the shear cracks at the core area appear earlier and develop rapidly，and the bearing capacity，deformation ca-pacity，energy dissipation capacity decreased gradually，while the shear proportion and damage development rate in-crease continuously.For the specimen with a larger axial compression ratio，the bearing capacity is relatively large，while the deformation capacity is poor，and the shear proportion and damage development rate increase are large.

Key words：acid rain environment;RC beam-column joints;quasi-static test;hysteretic behavior;shear perfor-mance;damage evolution

根據我國生態環境部發布的報告，截至2018年，我國長江以南— 云貴高原以東的部分地區仍屬于酸雨區，酸雨類型總體為硫酸型[1].處于酸雨環境中的鋼筋混凝土（Reinforced Concrete，RC）結構會受到H+、SO42-、NO3-等離子的侵蝕，進而造成其抗震性 能劣化[2-3].因此，研究并揭示受酸雨腐蝕后的RC結構抗震性能劣化規律尤為重要.

目前，RC結構酸雨腐蝕的研究多集中于混凝土 材料與構件力學性能方面.如鄭躍等[4]對箍筋約束 混凝土試件進行了酸雨腐蝕與軸壓試驗，研究了箍 筋銹蝕對約束混凝土破壞形態與力學性能的影響規 律.Xie等[5]采用硫酸、硝酸、硫酸銨混合溶液對混凝 土試塊進行了加速腐蝕試驗，模擬了試塊在酸雨作用下的不同劣化階段.Zha等[6]研究了酸雨環境下普 通混凝土和再生混凝土的質量損失、抗壓強度、中性化深度的差異.許開成等[7]以混凝土強度、預應力度及鋼絞線腐蝕率為變化參數，基于酸雨腐蝕和抗彎 試驗，研究了預應力混凝土梁在不同腐蝕狀態下的抗彎性能.陳夢成等[8]結合其課題組的研究成果，總結了酸雨環境下腐蝕鋼管混凝土構件的靜力性能退化規律.而關于酸雨環境下腐蝕 RC構件抗震性能的研究較少，鄭山鎖課題組[9-11]系統揭示了酸雨腐蝕 RC 框架梁、框架柱、剪力墻的抗震性能退化規律.Zheng等[2]在此基礎上，補充揭示了關鍵設計參數配 箍率對酸雨腐蝕 RC柱抗震性能的影響規律.但上述研究均未涉及框架節點部位.

鑒于此，本文采用人工氣候法模擬酸雨環境，對8榀 RC梁柱節點試件進行加速腐蝕試驗與擬靜力試 驗，揭示腐蝕循環次數、軸壓比及硫酸根離子濃度對試件表觀現象、破壞特征、滯回性能、剪切性能、受剪承載力等的影響規律.在此基礎上，引入損傷指數，量化試件在往復加載過程中的損傷發展狀況.

1試驗概況

1.1試件設計

RC框架結構在水平荷載作用下產生側向變形，此時節點上、下柱及左、右梁反彎點均位于相應梁柱構件的中點附近，且上、下柱與左、右梁反彎點可分別看作沿水平方向和豎直方向移動的鉸，因此，本文取梁柱反彎點間的節點為研究對象，如圖1所示.

參考文獻[12]，取設計參數滿足“配箍特征值ρ svfyv fc-剪壓比Vjhfc bj hj ”坐標系中的Ⅴ區要求（其中：ρsv為核心區體積配箍率;fyv為箍筋屈服強度;fc為混凝土軸心抗壓強度;Vjh為節點受剪承載力，按混凝 土規范[13]要求計算;bj、hj分別為核心區有效寬度和高度），故節點發生梁端先行屈服的“斜壓型剪切破 壞”.以此為設計原則，結合相關規范要求，制作了8 榀腐蝕 RC梁柱節點試件.試件主要設計變化參數為腐蝕循環次數、軸壓比與硫酸根離子濃度.各試件幾 何尺寸與結構細節均相同，梁截面尺寸為150mm×250mm，柱截面尺寸為200mm×200mm，保護層厚度為10mm.縱筋采用對稱配筋，梁構件每側配置3?12，柱構件每側配置3?16.節點核心區及梁柱非加密區箍筋配筋形式為?6@60，而梁端、柱端則進行箍筋加密布置，間距為30mm.試件具體設計參數見表1，尺寸和配筋形式如圖2所示.

采用P.O 42.5R水泥配制 C40混凝土，并在試件 制作的同時，澆筑尺寸為150mm×150mm×150mm的標準立方體試塊，按規范[14]測定混凝土 28 d的抗 壓 強度，試 驗 測得混 凝 土的立方體 抗 壓 強度fcu= 55.08 MPa，并取彈性模量Ec=3.25×104? MPa，軸心抗壓強度fc=0.76fcu=41.86 MPa，混凝土抗拉強度ft=0.1fc=4.19MPa.同時，為獲得鋼筋實際力學性能參數，按 照規范[15]要求對試件所用縱筋和箍筋進行材性試 驗，所得縱筋和箍筋的材性試驗結果見表2.

1.2 酸雨腐蝕方案

為真實有效地模擬自然條件下的環境作用，并加速鋼筋銹蝕過程，本文采用人工氣候法模擬酸雨 環境，對試件進行加速腐蝕試驗[16].參考文獻[10]，采用周期噴淋酸雨溶液的腐蝕方案，以實現酸雨環 境下的干濕循環過程，如圖3所示.單個腐蝕循環周 期為6 h，其中噴淋 4 h，間歇（升溫、烘干、降溫）2h.

考慮到我國酸雨的主要成分為SO-和NO，本文采用硫酸鈉（Na2SO4）控制酸雨溶液中的硫酸根離 子濃度，使其達到表1中的設定值，再用硝酸溶液（HNO3）將酸雨溶液 pH 值調整為3.0.

基于表1中各試件的設計腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度，選取相應的腐蝕溶液并設定氣候實驗室的參數，以獲得具有不同酸雨腐蝕程度的J-2～J-8 試件.J-1試件作為對比試件，未進行腐蝕.

在本文中，腐蝕循環次數是根據位于酸雨區的典型城市——重慶市的降水強度來確定的[2].該市年平均降水強度約為1100mm/a.在酸雨腐蝕試驗中，氣候模擬室的降水強度被設定為34.5mm/h，則 實際環境中重慶市30年、45年和60年的降水量分別等于加速腐蝕試驗中240次、360次和480次的腐蝕 循環次數.

1.3擬靜力加載與量測方案

參考規范[17]，對梁柱節點試件采用柱端循環加載方式，加載裝置如圖4所示.在柱頂端通過液壓千 斤頂施加軸向壓力，通過電液伺服作動器施加水平 往復荷載，柱下端及梁端分別通過空間球鉸、鏈桿與地面相連，并基于設置的傳感器實時控制豎向荷載及水平荷載與位移.

依據規范要求[17]，采用荷載-位移混合加載制度，如圖5所示.屈服前，按力控制加載，級差為5kN，每級循環1次.屈服后，按位移控制加載，第一次級差為0.25倍屈服位移，隨后級差均為0.5倍的屈服位移，每級循環3次，直至試件破壞，停止加載.

本次試驗主要通過柱頂水平傳感器量測作用于RC節點頂部的水平荷載，通過柱頂與柱底的位移計量測 RC節點頂部與底部水平位移，通過核心區的百分表量測 RC節點核心區的剪切變形，測點具體布置 如圖4所示.

2 試驗現象

2.1試件腐蝕表觀現象

不同腐蝕條件下的試件表觀現象如圖6所示.可以看出：不同腐蝕循環次數和硫酸根離子濃度下，RC節點試件表面表觀形態存在明顯差異，表明酸性 侵蝕介質會對混凝土造成較為嚴重的損害.

對比圖6（a）～（d）可知，硫酸根離子濃度不變時，試件經腐蝕循環 240次后，表面出現起砂、蜂窩麻面等現象，并伴有少量白色晶體（飽和析出的硫酸鈉和水化反應生成的石膏，見式（1））析出，表面局部泛 黃，此時混凝土質地略有疏松;試件經腐蝕循環360次后，起砂、蜂窩麻面等現象愈加嚴重，且混凝土骨 料顆粒外露，此時試件表面粗糙不平，蝕洞和粗糙度均較大，混凝土質地明顯疏松;試件經腐蝕循環 480次后，骨料外露加重，白色結晶覆蓋物增厚，此時試 件表面已形成蜂窩狀蝕洞，混凝土質地更加疏松.對比圖6（c）（e）（f）可知，腐蝕循環次數不變時，隨著硫 酸根離子濃度的升高，試件骨料外露、結晶析出、蝕洞生成等腐蝕現象愈加明顯，混凝土質地愈加疏松.

2.2 試件破壞過程

各節點試件在往復荷載作用下均發生“斜壓型剪切破壞”，其破壞過程可歸納為：近節點梁端出現水平裂縫→核心區出現斜裂縫→梁端先行屈服→核 心區剪切破壞.由此可見，酸雨腐蝕并未改變試件的設計破壞形態.試件裂縫產生的具體過程描述如下.加載過程中，試件在距節點核心區8～15 cm的梁下端混凝土受拉區首先出現肉眼可見的水平裂縫，并隨著加載的進行而不斷沿水平方向延伸，數量不斷增多，寬度不斷增大;當柱頂水平荷載達到30～50kN時，試件節點核心區陸續開裂，產生交叉斜裂縫.當水平荷載達到40～55kN時，各試件梁端受拉鋼筋屈 服，加載方式隨即改為位移控制.隨后，梁端彎曲裂 縫數量基本不再變化，但其寬度仍不斷增大，而節點 核心區斜裂縫則不斷增多、變寬.當試件水平位移達到25～30mm時，水平荷載達到峰值，此時多條斜裂 縫將核心區混凝土分隔成網格狀，龜裂后的保護層混凝土亦開始剝落.此后，試件進入破壞階段，剪切斜裂縫逐漸發展為寬度達1.5～2mm的主剪斜裂縫.當水平位移達到50～60mm時，核心區大量混凝土被 壓潰脫落，箍筋裸露明顯，節點試件發生梁端先行屈 服的“斜壓型剪切破壞”.各試件的最終破壞情況如圖7所示.

此外，由于腐蝕循環次數、軸壓比、硫酸根離子 濃度的不同，各試件的裂縫發展狀況又有一定差異，具體表現為：軸壓比與硫酸根離子濃度相同時，隨著 腐蝕循環次數的增加，試件梁端混凝土開裂與節點 核心區剪切斜裂縫出現時間越早、裂縫發展越迅速，核心區混凝土壓潰、脫落越快，剪切破壞程度越嚴 重，變形能力越差.表現為腐蝕循環次數較小的試件，其梁端彎曲裂縫和核心區剪切裂縫出現時對應的水平荷載整體偏小，在后續同一加載級下，其斜裂 縫數量與寬度均小于腐蝕循環次數較大的試件，破 壞時的水平位移亦偏小.腐蝕循環次數與硫酸根離 子濃度相同時，隨著軸壓比的增大，試件節點核心區剪切斜裂縫出現時間更晚、裂縫發展更緩慢，但對梁端開裂影響較小.腐蝕循環次數與軸壓比相同時，隨著硫酸根離子濃度的增大，試件梁端彎曲裂縫和核 心區剪切裂縫出現時對應的水平荷載越小，裂縫發展越快，破壞過程越短，破壞時剪切特征越明顯.

3試驗結果及分析

3.1酸化深度與鋼筋銹蝕率

試驗加載完成后，采用“鉆芯法”在節點核心區區域內取芯，并噴灑1%的酚酞溶液于芯樣表面，繼 而量測酸化深度[10]，見表1.而后，敲碎核心區的混凝 土，截取該區域的箍筋及縱筋各3根，并按規范要 求[18]，采用12% 鹽酸進行酸洗除銹，繼而按式（2）計算鋼筋銹蝕率ηs：

為減小測量誤差，以所截取縱筋和箍筋的銹蝕率均值作為試件相應類別鋼筋的實際銹蝕率，其結果如表1所示.由表1可以看出，硫酸根離子濃度相同時，縱筋及箍筋的平均銹蝕率均隨著腐蝕循環次數的增加而增大，且近似呈線性變化.腐蝕循環次數相同時，縱筋及箍筋的平均銹蝕率均隨著硫酸根離 子濃度的增加而呈非線性增大趨勢.同時，在相同腐 蝕循環次數和硫酸根離子濃度下，各試件縱筋銹蝕率明顯小于箍筋銹蝕率，約為其 20%～50%.分析其 原因為：①箍筋距離混凝土外表面較近，因此相對于縱筋較早開始銹蝕.②鋼筋銹蝕深度相同時，直徑越大，銹蝕率越小，因此直徑較小的箍筋，其銹蝕率大于直徑較大的縱筋.

3.2 滯回性能

往復加載過程中，測得的節點頂部水平荷載與位移的關系即為試件的P-Δ 滯回曲線，如圖8所示.

由圖8可以看出：

1）各試件滯回曲線具有一定的相似性.開裂前，滯回環近似為一條直線;開裂后，滯回環由直線逐漸 轉變為反 S形，其剛度發生退化，殘余變形與滯回環 面積不斷增大;峰值后，滯回環產生明顯的捏縮特 征，形狀亦由反 S形向Z形轉變，水平承載力顯著下降，強度、剛度退化明顯.

2）軸壓比與硫酸根離子濃度相同時，隨著腐蝕 循環次數的增加，試件的承載力、滯回環面積及破壞時水平位移均逐漸減小，且滯回環的捏縮特征更明 顯.造成腐蝕試件抗震性能降低的原因為：①銹蝕鋼 筋的截面面積減小與力學性能退化;②酸雨腐蝕使得試件表面產生蜂窩孔洞，造成混凝土性能劣化;③ 鋼筋銹蝕導致混凝土與鋼筋間的黏結性能降低，從而削弱了混凝土與鋼筋的協同工作能力.

3）腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度相同時，軸 壓比越大的試件，其峰值荷載越大、峰值后柱頂水平 荷載的下降速度越快、破壞時水平位移越小.分析其 原因為：軸壓比的增大能夠推遲節點核心區剪切斜裂縫的出現并一定程度減緩斜裂縫的發展速度，從而減小試件截面損傷，使試件承載能力得到提高.但 同時較大的軸壓比也會增加斜壓桿機構中的壓應力，從而造成核心區混凝土較早斜向壓潰，導致試件 破壞時水平位移減小.

4）腐蝕循環次數與軸壓比相同時，隨著硫酸根離子濃度的增大，試件酸化深度越大，鋼筋銹蝕程度越嚴重，因此，其滯回性能逐漸劣化，表現為峰值荷 載、破壞時水平位移、滯回環飽滿程度均不斷減小，這與不同腐蝕循環次數試件的抗震性能劣化規律一致.

3.3 骨架曲線與特征點

將滯回曲線各加載級第一圈循環的位移最大點相連即可得到試件骨架曲線[17]，如圖9所示.

由于酸雨腐蝕的不均勻性，各試件骨架曲線表現出一定的非對稱性，因此，取正負向骨架曲線的平 均值作為平均骨架曲線，以此來標定特征點.其中，節點核心區混凝土開裂所對應點為開裂點，能量等值法[19]確定的點為屈服點，荷載最大點為峰值點，最大荷載85%所對應點為極限點.基于特征點參數，可按式（3）計算各試件的位移延性系數μ[17]：

根據上述特征點定義及式（3），可計算各試件特 征點參數與位移延性系數，如表3所示.

由圖9、表3可以看出：

1）開裂前，各試件骨架曲線近似為直線;開裂 后，骨架曲線開始彎曲，斜率減小，表明試件剛度發生退化;峰值后，骨架曲線出現下降段，表明試件進入破壞階段，承載能力開始降低.

2）軸壓比與硫酸根離子濃度相同時，隨著腐蝕 循環次數的增加，各試件初始剛度變化不大.此外，腐蝕試件的骨架曲線整體被未腐蝕試件的骨架曲線所包圍，其上升段較短，下降段較陡，承載能力和變形能力均較小，且隨腐蝕循環次數增加而不斷降低.如相較于未腐蝕試件 J-1，腐蝕試件 J-2、J-3、J-4的峰值荷載分別降低了8.17%、14.93%、21.09%，延性系數分別減小了6.14%、18.43%、23.21%.

3）腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度相同時，相較于軸壓比較小的試件 J-6（n=0.05），J-3（n=0.35）、J-5（n=0.20）的骨架曲線初始剛度分別提高33.51%、11.59%，原因為軸壓比增大會使節點內梁筋在初期的黏結退化過程得到減緩，因此滑移所引起的柱頂總水平位移減小，即初始剛度會增大.同時，骨架曲線上升段變短，下降段變陡，承載能力增大，變形能力減弱，延性變差，表現為隨著軸壓比的增大，各特 征點荷載值均逐漸增大，而位移值與延性系數均不 斷減小.

4）腐蝕循環次數與軸壓比相同時，硫酸根離子 濃度較大的試件，其骨架曲線整體被硫酸根離子濃度較小的試件所包圍，且隨著硫酸根離子濃度的增大，試件骨架曲線上升段變短，下降段變陡，特征點 荷載值、位移值及位移延性系數均不斷減小，表明試 件承載力逐漸下降，延性變差.

3.4? 剪切性能

本文節點破壞模式為“斜壓型剪切破壞”.因此，有必要研究核心區的受剪性能.圖10（a）為框架節點受力分析簡圖.其中，Vc為柱端截面剪力;Tbl、Tbr分別為節點左、右梁受拉側縱筋所受拉力;Ccl、Csl、Ccr、Csr 分別為左、右梁受壓側混凝土和縱筋所受壓力.假定在地震作用下的框架結構梁柱反彎點處于構件的中點，且左、右梁端作用由梁端給節點的彎矩及剪力代 替，并近似認為梁端受壓區混凝土合力作用點與受壓梁筋合力作用點在同一位置，則由圖10（a）中平衡關系可知[12，20]：

根據擬靜力試驗測得的柱頂水平荷載和相應位移以及節點核心區兩對角線變形值，采用上述公式，計算得到各試件節點核心區在不同受力狀態下的剪力和剪切變形，如表4所示.其中，部分試件在最終 破壞時，混凝土剝落面積較大，此時百分表已脫落，測得的數據失真，因此，極限點的數據未給出.

由表4可以看出：

1）隨著加載的進行，節點核心區剪力、剪切變形及剪切占比均逐漸增大，表明試件剪切特征越來越 明顯.

2）軸壓比與硫酸根離子濃度相同時，隨著腐蝕 循環次數的增加，節點核心區不同受力狀態下的剪力與剪切變形均呈現減小趨勢，而剪切占比則呈現增大趨勢，分析原因可能為：酸雨腐蝕導致混凝土與鋼筋力學性能劣化，而相對于梁柱彎曲破壞，核心區剪切破壞對混凝土與鋼筋（尤其是箍筋）力學性能依 賴性更強.

3）腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度不變時，隨著軸壓比的增加，節點核心區不同受力狀態下的剪力與剪切占比呈增大趨勢，剪切變形呈減小趨勢，這是由于軸壓比在一定程度上增大可減緩試件剪切斜裂縫的發展，因此剪切變形減小.同時，其增大亦會減慢節點內梁筋的黏結退化過程，致使梁筋滑移減小，從而可能造成滑移變形減小幅度大于剪切變形 減小幅度，則剪切占比增大.

4）腐蝕循環次數與軸壓比不變時，隨著硫酸根離子濃度的增加，試件酸雨腐蝕程度加重，節點核心區剪力、剪切變形及剪切占比變化規律與改變腐蝕 循環次數一致.

3.5? 受剪承載力閾值

根據抗震規范[21]，RC 框架梁柱節點的抗震受剪承載力閾值Vjh 按式（9）計算.

4 損傷演化規律

結構的抗震性能是結構破壞過程的表述，而破 壞本質上就是損傷演變的體現.因此，為進一步定量化揭示腐蝕 RC節點的抗震性能退化規律，有必要分析其損傷演化過程.

對于式（12），有如下規定：構件屈服前，每個加載循環的最大變形 δmax，i 均等于屈服位移 δy，即忽略變形損傷，僅考慮耗能損傷.屈服后，當構件第i+1次加載循環的最大位移不大于前 i次加載循環經歷的最大位移時，忽略此次加載循環的變形損傷，僅考慮 耗能損傷.由于對上述加載循環最大變形的考慮，該模型能反映加載制度對損傷的影響，使損傷描述更 符合試驗破壞過程，因此在理論上較為合理.

試件屈服前，損傷發展較慢，因此認為單調加載與往復加載下的屈服位移近似相等.試件破壞時，損 傷已充分發展，此時往復加載下的極限位移比單調加載下的小[24]，不能假定二者相等.因此，參考文獻[25]，將節點在單調荷載作用下的極限位移 δu 定義為柱 破 壞時的層 間位移角與節 點所在層 層高的乘積：

式中：θu為柱破壞時的層間位移角，按式（14）、式（15）計算[26];H為層高，即節點上、下柱反彎點間的距離;Lc為柱計算長度;h為柱截面高度;α為箍筋約束系數;ρ sx為平行于加載方向的柱面積配箍率;sh為箍筋間距;bcor、hcor分別為柱截面寬度和高度方向上 最外側箍筋的中心線距離;bs為柱截面相鄰縱筋 間距.

對于腐蝕試件，本文假定在單調荷載和往復荷 載作用下，隨著腐蝕循環次數、軸壓比、硫酸根離子 濃度的變化，構件力學性能劣化規律一致.腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度均可用縱筋銹蝕率ηsl表征，因此，基于表3中各試件的極限位移，采用多元擬合 并考慮邊界條件，可得：

基于式（13）～式（16），計算得到各試件在單調荷 載作用下的極限位移，如表6所示.

參考文獻[27]，對于鋼筋混凝土構件，權重系數α 取0.25.則試驗參數c可通過試件破壞時，損傷指數D=1反演推出.各試件的試驗參數如表6所示.

以功比系數Iw 作為試件的加載歷程指標[25]，按 式（17）計算：

式中：Δi、Pi分別為第i次加載循環時的最大位移與相應荷載;Py、Δ y分別為屈服荷載和屈服位移;m為總循環次數.

基于上述分析，各試件在往復荷載作用下的損 傷演化過程如圖11所示.由圖11可以看出：

1）各試件加載初期，損傷接近于0;屈服后（Iw >3），開始產生較明顯損傷，并形成具有一定斜率的加載級“平臺”.隨著加載的進行，各試件損傷發展速度越來越快，表現為“平臺”段斜率越來越大，同時相鄰 “平臺”間的損傷指數差值亦呈增大趨勢.

2）軸壓比與硫酸根離子濃度不變時，隨著腐蝕 循環次數的增加，試件損傷發展加快，表現為腐蝕循 環次數越大的試件，其相同功比系數下的損傷指數越大，同一加載級的“平臺”段越陡，相鄰“平臺”間的損傷指數差值越大.

3）腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度不變時，具有較大軸壓比的試件，其損傷指數、“平臺”段斜率和相鄰“平臺”間的損傷指數差值均大于軸壓比較小的試件.上述現象表明，隨著軸壓比的增大，試件的損 傷程度逐漸增大，損傷發展速度不斷加快.

4）腐蝕循環次數與軸壓比不變時，隨著硫酸根離子濃度的增加，試件腐蝕程度越大，相同功比系數下，損傷指數越大，表明損傷發展速度越快.

5結論

1）隨著腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度的增加，RC節點試件表面侵蝕孔洞、析出結晶、骨料外露等腐蝕現象愈加嚴重，梁端彎曲裂縫與核心區剪切 裂縫出現較早且發展較快，但腐蝕后核心區最大剪力仍小于規范計算的抗震受剪承載力閾值;隨著軸 壓比的增大，試件核心區剪切裂縫出現較晚且發展較慢.

2）隨著腐蝕循環次數與硫酸根離子濃度的增大，節點承載能力、變形能力、耗能能力逐漸變差，而 核心區剪切占比則增大;隨著軸壓比的增大，節點承 載能力及核心區剪切占比均不斷增大，但變形能力減弱.

3）酸雨腐蝕與軸壓比均對試件損傷發展有較大影響，即隨著腐蝕循環次數、軸壓比與硫酸根離子濃度的增加，試件損傷發展速率越來越大，因而其破壞 過程越來越短.

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