混凝土梁腐蚀环境下疲劳可靠性分析

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发布时间：2021-09-18

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混凝土梁腐蚀环境下疲劳可靠性分析
商艳，许波，陈华
(1．内蒙古大学鄂尔多斯学院土木工程系．内蒙古哪尔多斯017000；
2．哪尔多斯市东方路桥集团股份有限公司。内蒙古鄂尔多斯017000)
【摘要】在试验的基础上研究了腐蚀环境下预应力混凝土梁疲劳可靠度的影响因素，根据极限应力模式
提出了材料的极限状态方程并运用累积损伤理论和一次二阶矩法求解其疲劳可靠度指标。分析表明，预应力钢
筋的腐蚀率及疲劳荷载的应力比对预应力混凝土梁疲劳可靠度影响大。
【关键词】预应力混凝土梁；腐蚀；疲劳；可靠度指标
【中图分类号】TU378．2 【文献标识码】 A 【文章编号】 1001—6864(2012)11—0023-03
ANALYSIS oN FATIGUE RELIABILITY oF CoNCRETE BEAM
D CoRRoSI、1E ENVⅡtONM哐NT
SHANG Yan ， XU Bo ， CHEN Hua
(1．Department of Civil Engi．，Ordos college of Inner Mongolia Univ．，Inner Mongolia
Ordos 017000，China；2．DongFang Road—bridge Group Shares Limited Company，
Inner Mongolia Ordos 017000，China)
Abstract：Based on the experiment，this paper studies the problem of fatigue reliability of the struc—
ture of prestressed concrete beam in corrosive environment，brings up a material limit state equation ac—
cording to the material limit stress model and solves the fatigue reliability index witIl accumulate damage
theory method and LOSM method．The analysis showed that the corrosion rate of prestressed steel and
the stress ratio of fatigue loading have great efect on fatigu e reliabihty．
Key words：prestressed concrete beam；corrosion；fatigue；reliab ihty index
普通钢筋和预应力混凝土结构或构件，在工程结
构中大多除了受静态荷载外，还受反复荷载的作用。
结构或构件承受静态荷载时，其承载力主要来源于材
料的极限强度；当承受反复荷载时，结构将产生高度
疲劳，其内部将由于疲劳损伤累积而产生破坏，工程
上称之为疲劳破坏。
目前，工程上大多数结构是按极限状态设计法进
行静态设计的，同时验算其在反复荷载作用下的抗疲
劳能力⋯ 。结构的疲劳性能可用概率方法来描述，其
相应的可靠度为疲劳可靠度。国内外对于疲劳可靠
度已经有较多的研究，而对于预应力混凝土梁在腐
蚀环境下疲劳性能的研究较少，文中在试验的基础上
分析影响预应力混凝土梁腐蚀疲劳可靠性的因素，并
给出腐蚀环境预应力混凝土梁疲劳可靠度指标的计
算方法。
1 预应力混凝土梁疲劳可靠性受腐蚀环境的影响
[基金项目] 内蒙古大学院级项目($201011)
(1) 腐蚀环境下混凝土的疲劳性能。腐蚀环境
是指存在腐蚀介质能使预应力混凝土材料发生化学
或电化学反应的环境。研究表明受腐蚀疲劳作用的
高性能混凝土，将会损失氯离子的扩散系数，从而降
低抗渗性能。混凝土的碳化既能削弱结构的受力面
积，又可加速钢筋的锈蚀，并缩短混凝土结构的疲劳
寿命 ·引。
(2) 腐蚀环境下预应力钢绞线和普通钢筋的疲
劳性能。普通钢筋对锈蚀不如预应力钢绞线敏感，普
通钢筋锈蚀后其截面面积若有明显减小，其疲劳强度
会有明显的降低。反之，其疲劳强度没有明显的降
低。预应力筋在腐蚀环境下其表面将会产生锈