锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的分析与研究

摘 要：钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构的构建耐久性降低的一个重要因素。在这一过程中的锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移是其结构耐久性理论研究的核心，基于此本文则主要针对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的相关问题进行详细分析，希望通过此次的理论研究能对实际的发展有所裨益。

关键词：钢筋混凝土；锈蚀；性能

0 引言

钢筋混凝土结构在实际的建筑工程当中有了广泛的应用，这也是最为主要的一种结构形式，由于混凝土有着较好的耐久性，钢筋虽比较容易发生锈蚀现象，但其埋入混凝土当中受到了相应的保护。在传统观念当中，人们习惯性对混凝土的结构耐久性比较信任，对其寿命的期望值也很高，从而对其结构的耐久性问题没有得到重视，所以此次的理论研究就有着实际性意义。

1 锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能理论分析

1.1 对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究的意义分析

通过对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性的研究，能够揭示其潜在的危险，这样就能够及时进行对其拆除和维修的决定准确执行，能够对一些重大的伤亡损失情况得以避免。这些相关的理论研究成果不仅能够对实际的结构加固改造设计可直接应用。同时能够对设计的理论方法得以进一步完善，将结构的耐久性得到有效保障。由于钢筋锈蚀是对梁的耐久性以及损伤产生的重要因素，所以在这一方面加强研究能够解决实质性问题。

1.2 对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究的重要性分析

对混凝土结构的耐久性产生影响的因素是多样的，其中有冻融循环以及混凝土碳化等环境作用和结构设计的合理性比较缺乏方面。从实际情况来看我国的混凝土结构钢筋锈蚀的现象令人堪忧，所以从这一层面的发展就表明，针对混凝土构件的理论研究就有着其必要性和重要性，只有在理论研究上得到了加强，从而才能够更好的指导实际。具体研究过程中主要是将混凝土构件层次耐久性中钢筋锈蚀问题加以详细分析，然后对其承受力的变化情况进行探究，这是在整个混凝土构件疲劳性能研究中的关键环节[1]。通过这一理论性的研究能够将锈蚀钢筋混凝土的构件的安全得到预测，从而对整体安全级别的得以保证。

2 锈蚀钢筋混凝土梁疲劳特征分析

实际的工程构件在服役过程当中，由于受到承受力变动在和以及反复承受应力和应变的影响，会使得构件的材料发生断裂或者是失去力学性质。锈蚀钢筋混凝土试验随着钢筋锈蚀的程度以及应力水平增大，那么相对应的疲劳寿命以及强度会随之大幅的缩短。钢筋混凝土构件的刚度是衡量钢筋混凝土结构安全性能的重要指标，随着钢钎维体积率的增大，锈蚀钢筋钢纤维混凝土试件的刚度有着不同程度降低，其应力的水平愈大，那么下降的幅度也就愈大，这也从另一方面表明，掺入钢纤维后的实验梁的塑性提高刚度就会发生下降的情况[2]。

与此同时在跨中变形性能及特征方面，随着疲劳荷载的循环次数增加，各个试件的动挠度以及残余变形会呈现出比较明显的阶段，在初次阶段上的前二十万次前，各个实验梁动挠度都有着减小的现象，变化的曲线呈现出下降的态势，但在残余挠度方面略有增长，但是在具体的变化上并不是很明显，这一阶段的曲线主要是呈现相互平稳发展的一种趋势。然后就会随着循环次数增加，实验梁和残余变形都呈现出较快的增大趋势，在这一阶段的实验梁刚度性能也发生了退化。

3 锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能影响机理及设计建议分析

3.1 锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能影响机理

钢筋锈蚀是对梁疲劳性能产生影响的重要因素，在钢筋受损之后的构件受力性能研究是耐久性评估以及设计的重要基础。当钢筋发生了轻微的锈蚀的时候，这样就对混凝土与钢筋两者间的摩擦力得到了增加，故此从另一方面来看也对其粘结力得到了增加。随着进一步发生锈蚀，就会逐渐的出现裂缝，与此同时混凝土和钢筋间的粘结力就会在这一作用下大大的降低，并且会在局部存在比较严重的坑锈现象，如此一来就会在裂缝之间的纵向受到拉钢筋应变不均系数逐渐的增大，最终会对梁的疲劳性能大幅度降低[3]。从钢筋锈蚀开始到结束，主要经过了粘结力的增加、下降，最后直至完全的消失，当粘结力消失的时候这就对梁疲劳性能的影响最大化的得到体现。

除此之外，在钢筋的表面所存在的锈蚀坑也会逐渐的加重对钢筋的进一步锈蚀，这样在循环荷载的作用下，就会产生塑性的滑移最终由裂纹出现。从这一影响机理分析来看，蚀坑对钢筋的缺陷和应力的状态都产生了很大影响，并对裂纹的生成时间大大的缩短了，在裂纹的扩散速率上得到了加快，与此同时也减小了钢筋截面积。在一系列的作用下就对混凝土和钢筋的咬合力大大降低，从而对梁产生了破坏。

3.2 锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能设计建议

首先，在损伤容限的设计方面，这一设计设计方法主要是在一个接着一个检测环节作用下，进行对疲劳裂缝增长的情况进行检测，倘若出现了疲劳裂缝达到容限值，就说明构件产生了相应的疲劳破坏。

另外就是在无限寿命的设计方面，这一设计的主要目的就是能够让构件得到长期安全的使用，强度条件是构建工作应力和疲劳应力上限相等或者比其要小。这一设计的方法主要在按照标准荷载频谱受载构件方面有着很好的适应性。

最后就是再构件疲劳试验的设计方法，这主要是在没有具备足够强度数据以及裂缝增长的数据过程中，荷载历程没有明确或者是构件细部的构造相对较为复杂，可通过这一方法的应用，需要注意的是，在材料以及尺寸和制作的方法上要能够和原型得到有机的契合，如此才能够达到预期效果[4]。

4 结语

综上所述，锈蚀钢筋混凝土是对梁疲劳性能产生影响的重要因素，针对这一问题要能够结合实际进行分析，找到问题的根源所在针对性的采取有效措施进行应对。由于本文篇幅的限制，不能进一步的深入研究，希望此次努力能够起到抛砖引玉的作用，以待佳作对这一领域的理论研究理论进行完美优化。

参考文献：

[1]罗小勇，梁岩，张艳芳.重复拉伸荷载下锈蚀钢筋力学性能及本构关系研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2014（11）.

[2]江向阳.海洋环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤模型[J].重庆大学学报，2014（09）.

[3]刘会颖，张家生，孟飞，周正祥.主筋锈蚀对钢筋混凝土梁承载特性的影响[J].铁道科学与工程学报，2014（04）.

[4]王海超，何世钦，贡金鑫.腐蚀疲劳钢筋混凝土梁正截面应变分析[J].建筑结构学报，2013（03）.

作者简介：易燕飞（1987-），女，山西长治人，本科，中级职称，主要研究方向：土木工程。