多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁疲劳损伤模型

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发布时间：2021-09-11

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多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁疲劳损伤模型
陈梦成凯，秦臻，谢力
(华东交通大学土木建筑学院，江西南昌 330013)
摘要：地铁、轻轨等城市轨道交通混凝土结构常处在杂散电流、氯离子与疲劳荷载共同作用下服役。针对这种典型服役条件下
钢筋混凝土疲劳损伤行为，开展了3O V杂散电流与3．5 氯离子多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁四点弯曲疲劳试验研究。基于弯
曲疲劳模量退化，建立用于这种典型服役条件下钢筋混凝土梁的非线性疲劳寿命预测和疲劳累积损伤模型。研究结果表明：杂散
电流和氯离子多环境腐蚀对钢筋混凝土梁疲劳损伤影响显著，且疲劳荷载越大影响越大。损伤过程分初始损伤、累积损伤和失效
破坏等3个阶段，破坏时无征兆。本文所建立的非线性疲劳损伤模型可描述这一损伤演化趋势，预测结果与实测值吻合较好。
关键词：钢筋混凝土梁；杂散电流；氯离子；疲劳损伤；损伤模型
中图分类号：TU375．1：TG174．3 文献标志码：A doi：10．3969／j．issn．1001—8361．2014．07．016
Fatigue Damage M odel of Reinforced Concrete Beams under
M ulti-environmental Corrosion
CHEN Meng—cheng， WANG Kai， QIN Zhen， XIE Li
(School of Civil Engineering and Architecture，East China Jiaotong University，Nanchang 330013，China)
Abstract：Such subway and light rail as urban rail transit，concrete structures often service in the coupling ac—
tions of stray current，chloride ions and fatigue load．According to the fatigue behaviors of the reinforced con—
crete(RC)beams，the four—point flexure fatigue experimental investigation of the RC beams under multi—envi—
ronment corrosion of stray current(30V)and chloride ions(3．5 )was carried out．The nonlinear fatigue life
prediction and fatigue accumulation damage models used for the RC beams under the multi—environmental cor—
rosion were established based on the fatigue modulus degradation．The results show as follows：The multi—en—
vironmental corrosion of stray current and chloride ions has important influence on the fatigue damage of RC
beams and the influence is greater with fatigue loads increase；the damage process can be divided into initial
damage stage，accumulation damage stage and failure stage；the failure occurs suddenly without any signs be—
forehand；the nonlinear fatigue damage models can describe the damage development of the RC beams under
the multi—environmental corrosion and the predictions are in good agreement with the experimental results．
Key words：reinforced concrete beam ；stray current；chloride ions；fatigue damage；damage model
钢筋混凝土是现代土木建筑结构主要构件形式，
钢筋锈蚀是造成其耐久性退化的主要因素。发展地
铁、轻轨等城市轨道交通已成为缓解日益繁重城市交
通压力的最有效措施之一。地铁、轻轨等城市轨道交
通运营过程中常有杂散电流产生，引发钢筋锈蚀并迫
收稿日期：
基金项目
第一作者
通讯作者
2O13一O4 15；修回El期：2o14-1O一13
：国家重点基础研究发展计划(973 计划)
(2009CB623200)；国家自然科学基金(51002050，
50968006)；江西省重点科技支撑计划
(2009BGA00500)
陈梦成(1962一)，男，江西高安人，教授，博士。
E—mail：cmcjob@163．tom
王凯(1975 )，男，河南信阳人，副教授，博士。
E—mail：wklab@ 163．corn
使服役环境中氯离子加速向钢筋表面迁移，从而严重
影响其轨道混凝土结构疲劳性能l】]。目前人们对一般
杂散电流或氯离子腐蚀条件下的混凝土结构疲劳性能
已进行了研究_2。]，取得了一定进展。但对杂散电流与
氯离子共存这种多环境腐蚀作用下的混凝土结构疲劳
性能研究较少。
本文在对杂散电流与氯离子共存多环境腐蚀作用
下钢筋混凝土梁开展四点弯曲疲劳试验的基础上，重
点讨论其疲劳损伤演变规律，建立相应的疲劳损伤模
型，为现代城市轨道交通钢筋混凝土结构疲劳服役寿
命评估提供理论依据。