銹蝕鋼筋混凝土框架地震損傷性能研究

劉小娟，蔣歡軍，郭子雄

(1.華僑大學 土木工程學院，福建 廈門，361021；2.華僑大學 福建省結構工程與防災重點實驗室，福建 廈門，361021；3.同濟大學 土木工程防災國家重點實驗室，上海，200092)

1 試件設計

1.1 試件設計與制作

共制作了5榀單層單跨鋼筋混凝土框架，縮尺比例為1:2。框架柱的設計軸壓比為0.1，實際施加軸力135 kN。5榀框架均不考慮箍筋銹蝕，其縱筋銹蝕率分別設計為0，5%，7.5%，10%和15%，試件編號依次為F1～F5。鋼筋的銹蝕率η表示為

式中：m為鋼筋的初始質量；Δm為銹蝕后鋼筋的質量損失。

試件的幾何尺寸和配筋示意圖如圖1所示。框架柱截面邊長為250 mm，框架梁的截面寬×高為150 mm×250 mm，框架水平合力點的位置距離柱底為1 700 mm。為保證框架實現梁鉸破壞機制，按照我國現行規范中“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的原則進行配筋設計，節點處的箍筋沿柱貫通布置。框架混凝土設計強度等級為C40，縱向受力鋼筋的設計強度等級為HRB400，箍筋的設計強度等級為HPB300。經材性試驗測試，混凝土的立方體抗壓強度為46 MPa，棱柱體抗壓強度為38.9 MPa，彈性模量為3.32×104MPa。鋼筋的實測力學性能見表1。

圖1 試件幾何尺寸及配筋示意圖Fig.1 Dimensions and reinforcement details of specimens

表1 鋼筋力學性能Table 1 Mechanical properties of steel bars

1.2 外加電流加速銹蝕

采用全浸泡外加電流加速銹蝕法對框架縱筋進行加速銹蝕，加速銹蝕裝置如圖2所示。將養護完成的試件平放在銹蝕池中，注入質量分數為5% NaCl 溶液，浸沒試件。試件在NaCl溶液中浸泡3 d后開始通電。將待銹縱筋并聯后接入直流電源的正極，將不銹鋼棒與直流電源的負極連接，形成電流回路。為方便控制直流電源的電流，框架梁和2個框架柱的縱筋分別與1 根不銹鋼棒連成電流回路，1 個試件共用3 個電流回路。……