[发明专利]锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法

说明书

一种锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法，包括如下步骤：(1)测量并计算锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数；(2)判定正截面受弯破坏模式；(3)计算不同破坏模式下锈蚀钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。本发明提供的锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法，以判定正截面受弯破坏模式为基础，涉及求解的最高次方程为一元二次方程，具有概念清晰、计算简便的优点，方便本领域技术人员快速准确计算锈蚀钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力，为服役钢筋混凝土结构的安全性评定提供支持。

技术领域

本发明属于土木建筑工程技术领域，涉及锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法。

背景技术

在环境中侵蚀介质的长期作用下，混凝土结构中的钢筋会发生锈蚀。钢筋锈蚀导致混凝土结构性能退化，引起混凝土结构过早失效，给国民经济和社会发展带来巨大负担。据估计，2014年我国腐蚀成本约占当年GDP的3.34％。如此重大的经济损失是混凝土结构建设之初始料未及的。因此，把握混凝土结构性能演化规律，引发国内外学术界和工程界的广泛关注。

为此，国内外大量学者探究了锈蚀钢筋混凝土梁的受弯性能，并提出了其正截面抗弯承载力计算方法。现有锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式可分为两类：I)采用基于锈蚀率的函数修正初始未锈蚀时抗弯承载力获得的锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式；II)考虑锈蚀钢筋力学性能退化、锈蚀钢筋-混凝土粘结性能退化等因素，开展截面分析获得的锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式。第I类公式直接通过试验数据回归分析获得基于锈蚀率的修正函数，其形式虽然简单，但并未从根本上反映钢筋锈蚀引发钢筋混凝土梁正截面抗弯性能退化的机理，且其对试验数据依赖程度高，普适性存疑。第II类公式明确考虑钢筋锈蚀引发钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力退化的机理，其适用性更广，但是现有第II类公式多数主要针对受拉纵筋锈蚀后梁的破坏模式仍为适筋破坏的情况，或者并未区分正截面受弯破坏模式。

然而，随着锈蚀率增大，钢筋的屈服强度、屈服应变、极限强度及极限应变都变小，屈服平台不断缩短甚至消失。如此，锈蚀钢筋混凝土梁受弯失效时，受压区混凝土可能压碎，但受拉锈蚀纵筋可能未屈服、已屈服或已强化。或者，锈蚀严重时，受压区混凝土还未压碎，受拉锈蚀纵筋已拉断。这说明，受拉纵筋锈蚀可能导致钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式发生改变。然而，当前尚缺乏明确区分不同受弯破坏模式的锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法。

发明内容

针对背景技术中的不足，本发明提供了一种锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法，可方便准确计算不同破坏模式下锈蚀钢筋混凝土梁的正截面抗弯承载力。

本发明提供的锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力简化计算方法，包括如下步骤：

(1)测量并计算锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数

所述的锈蚀前后钢筋混凝土梁的基本参数包括截面宽度b、截面高度h、截面有效高度h₀、混凝土抗压强度f_c、混凝土抗拉强度f_t；变形或光圆的钢筋类型、受拉纵向钢筋平均锈蚀率η_s、与钢筋根数n及直径d相关的初始配筋面积A_s0；未锈蚀钢筋弹性模量E_s0、屈服强度f_y0、极限强度f_u0、屈服应变ε_y0、强化应变ε_sh0、极限应变ε_u0；计算界限I锈蚀率η_syb、界限II锈蚀率η_shb及界限III锈蚀率η_sub；计算界限I相对受压区高度ξ_yb、界限II相对受压区高度ξ_hb及界限III相对受压区高度ξ_ub。

(2)判定锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式

所述的锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式包括：