钢筋腐蚀疲劳共同作用机理与寿命预测

黄滢; 卫军; 董荣珍; 王陈贵生

钢筋腐蚀疲劳共同作用机理与寿命预测

1.
中南大学土木工程学院，湖南长沙
2.
江西科技师范大学建筑工程学院，江西南昌

基金项目:

国家自然科学基金面上项目(51174291, 51278495, 51378501);高速铁路建造技术国家工程实验室开放基金资助项目(HSR2013011);江西省教育厅科学技术研究青年项目(GJJ14597)

详细信息

中图分类号: TU511.3+2

A study of corrosion-fatigue interaction and service life prediction of reinforcement

1.
School of Civil Engineering, Central South University, Changsha
2.
College of Architecture and Civil Engineering, Jiangxi Science & Technology Normal University, Nanchang

摘要: 为了准确计算钢筋腐蚀疲劳寿命，依据金属力学、电化学、断裂力学的基本原理，对混凝土中脱钝钢筋的腐蚀介质和疲劳荷载共同作用交互机理进行研究，建立脱钝后钢筋在疲劳荷载作用下同时考虑弹性变形、塑性变形和电化学作用的钢筋腐蚀速率模型，在此基础上构建了圆柱形钢筋腐蚀疲劳应力强度因子幅值的计算模型。定量分析了腐蚀疲劳裂纹扩展门槛值的理论计算模型以及钢筋腐蚀疲劳裂纹扩展模型，提出了腐蚀介质和疲劳荷载共同作用下钢筋寿命预测模式。利用已有文献中钢棒腐蚀疲劳试验结果对本文提出的模型以及寿命预测模式进行验证，结果表明，pH=2.5~12时钢棒腐蚀疲劳寿命计算值与试验值吻合较好，还揭示了疲劳荷载对钢筋腐蚀速度影响规律。
- 钢筋腐蚀疲劳 /
- 钢筋腐蚀速率模型 /
- 寿命预测
Abstract: Based on the basic principles of metal mechanics, electrochemistry, and fracture mechanics， studies of the interaction mechanism of corrosion medium and fatigue load of dispassivated reinforcement in the concrete structure have been carried out in order to accurately calculate the service life of the corroded reinforcement. A dispassivated reinforcement corrosion rate model considering the elastic deformation, plastic deformation and electrochemical action is established under the conditions of fatigue loads. On this basis, the calculation model for corrosion fatigue stress intensity factor amplitude of the cylindrical reinforcement is developed. The theoretical model for corrosion fatigue cracking propagation threshold and a reinforcement corrosion fatigue crack growth model are quantitatively analyzed. The reinforcement service life prediction model with corrosive medium and service loads is developed. The service life of the corroded reinforcement in the fatigue condition is calculated. Accoding to the steel bar corrosion fatigue test data in the references, the models and the method of the service life prediction are validated and the calculated results of steel bar corrosion fatigue life agree well with the test data when pH=2.5~12. The influence law of the fatigue loads on the steel corrosion rate is revealed through calculation and analysis of the service life.
- reinforcement corrosion fatigue /
- reinforcement corrosion rate model /
- service life prediction

[1]	孙红尧, 张兴铎, 杜恒, 徐雪峰, 徐宁, 蒲朋朋. 钢筋表面掺石墨烯水性导电防腐蚀涂料的研究 . 水利水运工程学报, 2021, (2): 138-144. doi: 10.12170/20200331004
[2]	张军, 金伟良, 张凯, 毛江鸿, 李强. 混凝土结构内锈蚀钢筋的疲劳研究综述 . 水利水运工程学报, 2019, (6): 22-30. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.06.003
[3]	刘荣桂, 徐洁, 陈素碧, 高远. 基于相似理论的海工预应力混凝土构件寿命预测 . 水利水运工程学报, 2015, (3): 18-23.
[4]	冯云芬, 贡金鑫, 杨国平, 李荣庆. 钢筋锈蚀率的概率模型及时变可靠度分析 . 水利水运工程学报, 2014, (1): 24-32.
[5]	陈迅捷. 不同环境中杂散电流对钢筋混凝土腐蚀影响 . 水利水运工程学报, 2014, (2): 33-37.
[6]	韩林峰, 王平义, 刘怀汉, 杜飞. 洪水作用下丁坝可靠度分析及剩余寿命预测 . 水利水运工程学报, 2013, (6): 54-60.
[7]	李炜,李华军,郑永明,周永. 海上风电基础结构疲劳寿命分析 . 水利水运工程学报, 2011, (3): -.
[8]	强晟,张扬. 水工钢筋混凝土数值模型与应用综述 . 水利水运工程学报, 2007, (3): 77-80.
[9]	邢士波,许斌,田清波. 杜拉纤维对混凝土中钢筋腐蚀性能的影响 . 水利水运工程学报, 2007, (3): 70-72.
[10]	王立成. 氯盐环境下钢筋混凝土结构使用寿命评价的研究进展 . 水利水运工程学报, 2004, (4): 54-60.
[11]	李岩,朱雅仙,方璟. 混凝土中钢筋腐蚀的氯离子临界浓度试验研究 . 水利水运工程学报, 2004, (1): 24-28.
[12]	朱雅仙,朱锡昶,葛燕,武世翔,朱秀娟. 用半电池电位评估钢筋混凝土构件中钢筋腐蚀状态 . 水利水运工程学报, 2003, (4): 41-44.
[13]	武世翔,朱雅仙,朱锡昶,葛燕,朱秀娟. 电脉冲信号暂态响应法评定钢筋腐蚀状态 . 水利水运工程学报, 2001, (1): 55-61.
[14]	林宝玉,蔡跃波. 南方海港浪溅区钢筋混凝土设计使用寿命达到50年的对策 . 水利水运工程学报, 1998, (3): -.
[15]	朱雅仙,武世翔,洪定海,朱秀娟. 砼构件中钢筋腐蚀速度的检测 . 水利水运工程学报, 1996, (2): -.
[16]	王昌义,王家顺. 独流减河防潮闸三桥钢筋砼的防腐蚀设计 . 水利水运工程学报, 1995, (1): -.
[17]	朱雅仙,洪定海,朱秀娟. 快速评定砂浆配方对钢筋腐蚀的影响 . 水利水运工程学报, 1995, (2): -.
[18]	朱雅仙,洪定海,朱秀娟. 钢筋/混凝土(砂浆)体系中钢筋腐蚀速率的电化学测试 . 水利水运工程学报, 1990, (1): -.
[19]	戴永寿. 海工钢筋混凝土构筑物的腐蚀与防护 . 水利水运工程学报, 1984, (3): -.
[20]	王昌义. 海工混凝土中钢筋加速腐蚀试验方法(盐水浸烘循环试验) . 水利水运工程学报, 1979, (1): -.

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