锈蚀钢筋混凝土板柱节点冲切破坏机理与评估方法研究

The catastrophic consequence of entire collapse of flat slab structures caused by the corrosion of reinforcements indicated that rebar corrosion may detriment the punching shear resistance of aging RC flat slabs significantly and increase the collapse risk of the structures. To reveal the effects of corrosion on the safety of RC flat slab structures, it is necessary to carry out experimental, analytical, and numerical studies to deeply investigate the load resisting mechanisms of local slab-column connections to resist punching shear failure. The main objectives of the study are including: 1) To systematically investigate the failure modes and load resisting mechanisms of the slab-column connections to mitigate punching shear failure and to quantify the effects of corrosion ratio and horizontal constraints on the punching shear and post-punching behavior of the slab-column connections; 2) To generate the load resisting function of the corroded slab-column connections and to propose a novel RC slab-column macro-model, which can incorporate the effects of rebar corrosion effectively, and to quantify the controlling parameters through massive parametric studies. 3) Based on forementioned experimental and analytical studies, from the levels of evaluation of local slab-column connection to entire structure, to generate an effective evaluation method for ensure the safety of RC flat slab structures.

由于钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土板柱结构整体倒塌灾害表明，钢筋锈蚀会显著降低RC板柱节点的抗冲切破坏能力，从而增加结构发生整体倒塌的潜在风险。为揭示钢筋锈蚀对RC板柱结构安全性的影响，拟采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，对锈蚀板柱结构抗冲切机理进行深入剖析。主要研究内容包括：1）通过开展锈损RC板柱节点的拟静力加载试验，系统研究锈损RC板柱节点抗冲切破坏模式与抗力机理，获得钢筋锈蚀率和水平约束对局部节点抗冲切性能与残余性能的影响规律. 2）获得锈损钢筋混凝土板柱节点的恢复力模型, 建立考虑钢筋锈蚀的RC板柱节点宏单元，通过数值模拟确定决定锈损板柱节点冲切性能的主要控制因素；3）基于上述试验和理论研究，建立局部节点和整体结构两个层次估计锈损RC板柱结构安全性的评估方法。

由于钢筋锈蚀导致的钢筋混凝土板柱结构整体倒塌灾害表明，钢筋锈蚀会显著降低RC板柱节点的抗冲切破坏能力，从而增加结构发生整体倒塌的潜在风险。为揭示钢筋锈蚀对RC板柱结构安全性的影响，本项目采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法，对锈蚀板柱结构抗冲切机理进行深入剖析。主要研究了锈损RC板柱节点的抗冲切破坏模式和抗力机理，发现对于低配筋率RC板柱节点锈损后破坏模式可能由冲切破坏转为弯冲破坏，反而提高其延性，但是对于高配筋率RC板柱节点钢筋锈蚀会显著降低其抗冲切承载力和延性。研究发现冲切破坏发生后抗弯钢筋及拉结钢筋共同通过悬索作用提供抗力，拉结钢筋对冲切承载力影响很小，但是对残余承载力影响显著，冲切破坏发生后，锈蚀导致冲切破坏后的残余承载力下降明显，通过理论分析建立了锈损RC板柱节点的冲切承载力理论计算模型，可以准确评估其抗冲切承载力。通过分析建立了考虑钢筋锈蚀的RC板柱节点宏单元，通过数值模拟确定了锈损板柱节点冲切性能的主要控制因素。基于上述宏模型，分析了锈损板柱结构的冲切破坏水平传递规律和荷载重分布规律及可能的竖向倒塌规律，发现有拉结钢筋板柱结构发生连续倒塌概率低，建议板柱结构设计时关注拉结钢筋布置。