地铁钢筋混凝土梁刚度衰减规律试验研究

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发布时间：2021-09-10

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地铁钢筋混凝土梁刚度衰减规律试验研究
陈梦成，秦臻，王凯，谢力
(华东交通大学土木建筑学院，330013，南昌)
摘要：采用四点弯曲疲劳试验，模拟研究了地铁钢筋混凝土梁疲劳刚度衰减劣化特点以及与疲劳荷载应
力水平闾的关系，试验同时还得到空气环境以及杂散电流和氯盐环境耦合环境下的腐蚀疲劳S一Ⅳ方程。研究表
明，在相同应力水平作用下，腐蚀疲劳构件和空白样的疲劳刚度衰减过程均呈典型的三阶段特征，相对空白样，
腐蚀疲劳构件表现出典型的腐蚀疲劳特征。同时还通过对比分析，得出不同应力水平下腐蚀疲劳构件的疲劳刚
度衰减过程总体上均呈现出三阶段特征，衰退速率会随应力水平增大而增加，并且当应力水平较大时衰减过程
可能会退化成二阶段。
关键词：地铁钢筋混凝土；疲劳刚度；应力水平；杂散电流；氯离子；疲劳寿命
中图分类号：TU528．01 文献标识码：A 文章编号：1000—4726(2013)04—0358—04
EXPER【M匮N I．AL RESEARCH ON STIFFNESS DE’rElUORA11IoN LAW S
oF SUBW AY REINFoRCED CoNCRETE BEAM
CHEN Meng-cheng，QIN Zhen，W ANG Kai，XIE Li
(School of Civil Engineering and Architecture，East China Jiaotong University，330013，Nanchar ，China)
Abstract： Through the four-point bending fatigue test， the fatigue stiffness degradation attenuation
characteristics of the subway reinforced concrete beams and the relationship between fatigue load and stress
level were studied on simulation．Corrosion fatigue equations of S—N under the coupled environment of stray
current and chlorine salt environment have also been presented in the experiments．The research showed that in
the same load leve1．fatigue stiffness attenuation processes 0f corrosion fatigue specimens and the contrast
specimens present the typical three stage characteristics．Compare to the contrast specimens，corosion fatigu e
specimens show the typical corosion fatigue feature． Through comparison and an alysis under diferent load
levels，fatigu e stifness attenuation process of corrosion fatigu e specimens show three stage characteristics on the
whole，the decay rate will increases as load level increases， and the attenuation process may degenerate into
two stages when the load level become bigger．
Key words：metro reinforced concrete；fatigue stiffness；load level；stray curent；chlorine salt；fatigue life
钢筋混凝土因为其自身具有较好的服役性能，在
基础工程建设中得以广泛应用。而对于采油平台、铁
路、桥梁等基础工程建设，其主体混凝土结构不但会受
到外部机械荷载作用，有时还会遇到腐蚀环境。目前国
内外许多学者对钢筋混凝土中多因素协同作用下其刚
度退化规律进行了大量研究，并获得了丰富成果。
刚度是体现结构构件承载力的重要指标，因此，
对复杂腐蚀环境中构件刚度变化规律的实际研究意
义重大。有文献也提出疲劳模量的概念，即施加的应
力和应变比值，疲劳模量的变化可看做材料刚度的变
化。疲劳模量作为衡量钢筋混凝土构件刚度大小的指
收稿日期：2013一O1—04
基金项目：国家“973”计划项目(2011CB612210，2009CB623203)；国家
自然科学基金项目(51002050，50968006)
作者简介：陈梦成(1962一)，男，江两高安人，教授，博士，主要研究方向
为重大土木工程安全性与耐久性，e—maihmengcheng_chen@yahoo．
Com ．cn ．
标，其数值与组成构件的材料特性、工作环境等有直
接关系。
当采用直流供电牵引方式的地铁列车在运行时，
会有部分电流泄漏到土壤中，这部分迷失电流专业术
语上称之为杂散电流，它将对土壤中的金属类结构，如
钢轨、埋地金属管线和地下工程混凝土主体结构内部
钢筋等造成严重的环境腐蚀，从而加速结构性能退化、
降低结构承载力、缩短结构服役寿命、增加结构维修费
用，严重影响了轨道结构的耐久性、安全性和经济性。
广州1和天津等地地铁均出现了因杂散电流腐蚀导致的
管道穿孔现象。由于地铁混凝土主体结构通常距离地
面较深，地下侵蚀介质如氯离子等含量丰富，若土壤透
水性较强．则氯离子极易通过混凝土渗透到钢筋表面，
诱发钢筋腐蚀，因此，地铁混凝土主体结构常会受到列
车运动荷载、杂散电流和氯离子等多种因素协同作用，
势必加剧结构的损伤劣化，给地下列车的安全运行造