不同部位锈蚀钢筋混凝土柱地震损伤机理及性能指标研究

The seismic performance of corroded RC members is difficult to be accurately predicted due to the nonuniformly corrosion of steel reinforcement in different locations. The influence of location of reinforcement corrosion on seismic performance of RC members is still rarely reported. The present study focuses on the basic problem of seismic damage mechanism and performance indexes of RC columns corroded in different locations. Quasi-static tests will be carried out on corroded RC columns, with emphasis on the influence of corrosion location(i.e. corner longitudinal reinforcement, unilateral longitudinal reinforcement, all longitudinal reinforcement, transverse reinforcement), corrosion ratio and axial compressive load ratio on the damage evolution, seismic failure mode, strength, stiffness, hysteretic characteristic, deformation performance and energy dissipation capacity of corroded RC columns. Finite element (FE) models of corroded RC columns will be established. Parametric analysis will be further conducted to evaluate the influence of main parameters, such as corrosion location, corrosion ratio, longitudinal reinforcement ratio, stirrup reinforcement ratio, shear-span ratio, and axial compressive load ratio, on the seismic performance and failure mechanism of RC columns. With comprehensively considering the influence of reinforcement corrosion in different locations, the criterion of seismic failure modes and performance levels of nonuniformly corroded RC columns will be clarified, the deformation calculation expression and seismic damage evaluation model will be established, and the limit value of seismic performance indexes of corroded RC columns will be proposed. The research project is of great importance to life-cycle oriented performance-based seismic design and seismic performance evaluation of RC structures.

钢筋混凝土构件中不同部位的钢筋锈蚀程度不一致，导致其抗震性能难以准确评估。目前尚缺乏针对不同部位锈蚀钢筋混凝土构件抗震性能的研究。本项目围绕不同部位锈蚀钢筋混凝土柱的地震损伤机理及抗震性能指标等基础问题展开研究。对锈蚀钢筋混凝土柱进行拟静力试验，重点考察钢筋锈蚀部位（角部纵筋、单侧纵筋、全部纵筋、箍筋）、锈蚀率及轴压比对钢筋混凝土柱损伤发展、地震破坏模式、强度、刚度、滞回特性、变形性能及耗能能力的影响；建立锈蚀钢筋混凝土柱有限元模型，考虑锈蚀部位、锈蚀率、配筋率、配箍率、剪跨比和轴压比等参数，系统研究钢筋混凝土柱抗震性能及破坏机理；综合考虑各部位钢筋锈蚀程度的影响，提出锈蚀分布不均匀钢筋混凝土柱地震破坏模式判别方法及抗震性能等级划分准则，建立变形计算模型及地震损伤评估模型，确定锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能指标限值。本项目的研究对于钢筋混凝土结构全寿命性能化抗震设计及抗震性能评估具有重要意义。

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能劣化的主要原因之一。受混凝土保护层厚度、钢筋直径、构件受力状态以及局部环境等因素的影响，结构中不同部位的钢筋锈蚀程度不同，导致锈蚀钢筋混凝土构件及结构的抗震性能难以准确评估。本项目围绕不同部位锈蚀钢筋混凝土柱的受力性能、地震损伤机理及抗震性能指标等基础问题展开研究。.对锈蚀钢筋混凝土柱进行轴压性能试验，设计并制作了11个足尺钢筋混凝土柱试件，并对其中9个试件进行全浸泡通电加速锈蚀，重点分析了纵筋锈蚀和箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱轴压破坏形态和承载力的影响机理。研究表明，随着锈蚀率增大，纵筋更容易发生受压屈曲，导致试件损伤加速。随着箍筋锈蚀率的增大，钢筋混凝土柱发生轴压破坏时的脆性特征更加明显。.进行了不同部位锈蚀钢筋混凝土柱的拟静力加载试验，设计并制作了11个足尺的钢筋混凝土悬臂柱，重点考察钢筋锈蚀部位（角部纵筋、单侧纵筋、全部纵筋）、锈蚀率及轴压比对钢筋混凝土柱损伤发展、地震破坏模式、强度、刚度、滞回特性、变形性能及耗能能力的影响。研究表明，钢筋锈蚀对试件的承载力影响较小，对极限变形能力影响显著。对于单侧锈蚀的试件，试件的抗震性能存在明显的不对称性。在加载中期，由于锈蚀侧混凝土压碎、剥落等现象导致强度退化出现不对称性。在加载后期，由于锈蚀钢筋较早发生断裂，导致承载力和变形能力均出现不对称性。.建立锈蚀钢筋混凝土柱有限元模型，考虑锈蚀率、配筋率、配箍率、剪跨比和轴压比等参数，系统研究钢筋混凝土柱抗震性能及破坏机理。综合考虑各部位钢筋锈蚀程度的影响，建立了锈蚀不均匀钢筋混凝土柱的承载力计算模型及恢复力模型，提出了锈蚀钢筋混凝土柱屈服变形和极限变形的评估模型。同时，建议了钢筋混凝土柱对应于不同抗震性能等级的变形限值。本项目的研究成果可用于钢筋混凝土结构全寿命性能化抗震设计及抗震性能评估。