某锈蚀钢筋混凝土梁动力特性的数值分析

某锈蚀钢筋混凝土梁动力特性的数值分析

金巧兰

(1.河南省建筑职业技术学院

河南郑州

张彬2

450007;2.郑州新长城房地产有限公司

1

河南郑州450003)

【摘要】钢筋的锈蚀将使钢筋混凝土结构的性能发生退化,进而对结构的动力特性产生一定的影响。本文采用有限元模拟分析方法计算了某锈蚀钢筋混凝土梁的固有频率,探讨了锈蚀钢筋混凝土梁在不同锈蚀损伤状态下结构固有频率的变化情况。结果表明:结构的固有频率变化不但和锈损状态有关还和结构本身固有频率的阶数有关。

【关键词】锈蚀;钢筋混凝土梁;数值模拟;固有频率

1.引言

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构最普遍的耐久性损伤,也是导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一。目前对钢筋锈蚀后结构的动力特性变化的研究相对较少。结构的固有频率是结构动力特性的主要参数之一。本文采用ANSYS有限元分析软件,通过建立有限元模型分析部分锈蚀钢筋混凝土结构在不同程度的锈蚀损伤情况下的固有频率,并对其变化情况进行了分析。

2.有限元计算模型的建立

2.1结构模型基本材料属性

混凝土的弹性模量Ec=3.0×密度γ104N/mm2,泊松比μc=0.2,c=

352

2250kg/m。钢筋的弹性模量Ec=2.0×10N/mm,泊松比μs=0.25,密度γs=7800kg/m

2.2有限元分析模型

某钢筋混凝土框架梁跨度为5.0m,混凝土强度等级为C30,混凝土保护层为30mm,梁配筋如图1所示。梁模型采用分离式模型。

2.3计算工况

表2

3

图1梁截面配筋图

计算分析考虑不同位置钢筋出现局部锈蚀和不同的混凝土裂缝深度组合的8种工况,见表1

3.计算结果分析

3.1框架梁中纵向钢筋锈蚀对结构固有频率的影响分析

不同裂缝情况下结构前六阶频率(Hz)

裂缝组合

1

123

阶数

456

116.73164.78235.1217.09848.872111.02

217.09448.686111.00116.71164.71233.90

317.08947.562110.97116.70164.55230.98

417.08446.826110.90116.68164.31228.51

517.07749.673109.80116.84163.33236.42

617.05449.476109.13116.78162.50236.30

717.01949.116108.09116.68161.33236.04

816.98248.827107.00116.55160.30235.65

表1框架梁的横向裂缝工况表

裂缝位于四分之一跨锈蚀段0.105

0.156

0.207

0.258

剥落),在钢筋锈蚀区段将产生钢筋有效截面积减小、混凝土的粘结强度降低以及混凝土保护层的剥落等不利影响。在不考虑结构竖向荷载作用使结构出现裂缝的情况下,仅考虑上述影响因素时,由表2中计算结果可知,梁底局部范围内的纵向钢筋锈蚀对结构的固有频率的影响并不是十分明显(见图2)。

3.2锈蚀裂缝对钢筋混凝土框架结构固有频率的影响分析

当裂缝位置固定时,结构的各阶频率随着裂缝深度的增大而减小,表1中“工况1”至“工况4”体现了裂缝开裂深度逐步增大的过程,在此过程中,结构的各阶频率均发生了减小。其中,结构的第6阶频率在裂缝深度达到0.2m时,同完好结构相比下降了6.88Hz。可见,对一定位置的裂缝,其开裂深度对结构固有频率的影响是明显的(见图3)。

裂缝位于跨中锈蚀段

裂缝深度(m)工况组合

0.101

0.152

0.203

0.254

图2框架梁锈损情况下结构前六阶固有频率的变化值图3工况1-4结构

第6阶频率变化规律图

当框架梁中的纵向钢筋局部出现严重锈蚀时(混凝土保护层出现

图4工况4与完好结构各阶频率变化值对比图

(下转第488页)

479

科技信息○建筑与工程○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第26期

测量管理制度

王大庚

闫红宇

河南

南阳

(南阳市路通公路工程有限公司473000)

1.测量工作必须严格执行测量复核签认制,以保证测量工作质量,防止错误,提高测量工作效率。必须做到:

(1)在测量工作的各个程序中实行双检制:测量队应核对有关设计文件和监理工程师签认的控制网点测量资料,应由2人独立进行,核对结果应作记录并进行签认,成果经项目技术部门主管复核签认,总工程师审核签认后方可使用。测量外业工作必须有多余观测,并构成多余检测条件。控制测量、定位测量和重要的放样测量必须坚持采用两种不同的方法或不同的仪器或换人进行复核测量。利用已知点

(包括平面控制点、

方向点、高程点)进行引测、加点和施工防样,必须坚持“先检测后利用”的原则。测量后,测量成果必须采用两组独立平行计算进行互相校核,测量队长、测量组长对各自的测量成果进行复核签认。

(2)各工点、工序范围内的测量工作,测量组应自检复核签认,分工衔接上的测量工作测量队或测量组要进行互检复核和签认。

(3)项目测量队组织对控制网点和测量组设置的施工用桩及重大工程的放样进行复核测量,经项目技术部门主管现场进行检查签认,总工程师审核签认合格后,包驻地监理工程师审批认可。

2.项目经理部总工程师和技术部门负责人要对测量队、组执行测

量复核签认制进行检查,并做检查记录。测量队对测量组执行测量复核签认制进行检查,并做检查记录。

3.测量记录与资料必须分类整理、

妥善保管,作为竣工文件的组成部分归档。具体包括:项目交接桩资料,监理工程师提供的有关控制网点,放样数据变更文件。项目及各工点、各工序测量原始记录,观测

方案布置图、放样数据计算书。测量内业计算书,测量成果数据图表。计量器具周期检定文件等。4.控制测量、每项单位工程施工测量必须分别使用单项测量记录本。测量记录统一使用水平仪薄和经纬仪薄。

一切原始观测值和记录项目在现场记录清楚,不得涂改,不得凭记忆补记、补绘。

记录中不准连环修改,不合格时应重测。手薄必须填列页次,注明观测者、观测日期、其始时间、终止时间、气象条件、使用的仪器和觇标类型及编号,并详细记载观测时的特殊情况。凡划去的工作记录,应注明原因,予以保存,不得撕毁。

5.内业计算前应复查外业资料,核对起算数据。计算书书面整洁,计算清楚,格式统一。计算者、复核者要签认。采用计算机应用程序计算时,应使用正版软件。

6.测量队、组应设专人管理原始记录和资料,建立台帐,及时收

(上接第479页)结构在相同裂缝情况下,由于结构自振频率阶数的不同,裂缝的出现对结构该阶频率的影响也是不同的。由表2的计算结果得知,当裂缝出现在跨中锈蚀段时,结构的一阶频率随着裂缝

深度的增加并没有发生显著的变化,而结构的2阶和6阶频率的变化同一阶频率的变化相比却要显著的多。因此,结构上的裂缝出现后,振动频率的变化,不但有裂缝本身工况的影响,还和结构自振频率的阶数有关(见图4)。

4.结论

结构上出现裂缝后,其固有频率的变化,不但有裂缝本身工况的影响,还和结构固有频率的阶数有关。通过数值模拟分析钢筋锈蚀对结构固有频率的影响,可得结论如下:

(1)框架梁的混凝土保护层锈胀开裂甚至剥落,使结构的各阶固有频率的降低并不明显;

(2)在纵向钢筋的严重锈蚀情况下,混凝土框架梁横向裂缝的出现对结构固有频率有着明显的影响;

(3)混凝土框架中梁内钢筋锈蚀区段内的裂缝状况,对结构的固有频率有着不同的影响。在同一裂缝位置,结构的各阶固有频率裂缝

488

●

集,按控制测量、单位工程分项整理立卷。因人事变动所涉及的测量记录和资料,应由测量队、组长主持办理交接手续。重点工程竣工测量完成后,测量组应将全部测量记录资料整理上交测量队,经测量队检查

合格后,经理部方可验收工程。项目工程完工,线路贯通竣工测量完成之后,测量队应将项目全部记录和资料档案,分类整理装订成册,上交项目经理部技术部门,经验收合格后,双方办理交接手续。项目经理部按交工验收的要求将测量记录资料编入竣工文件。

7.测量仪器工具的使用和保管。

公路工程施工常用的测量仪器主要有:水准仪、经纬仪、光电测距仪、全站仪(包括觇标、水准尺等附属工具)。测量工具主要指量具尺、温度计、气压计。测量队、组对所配置的仪器工具具有使用权和负有保管责任。

对测量仪器的使用,应当符合下列要求:测量仪器工具使用人员,必须学习仪器说明书,熟悉各部分性能、操作方法和日常保养知识,了解各种仪器使用时必须具备的外部环境条件。仪器精度与性能应符合合同条件及规范要求,仪器的配置与使用范围应经项目总工程师签认确定。新购仪器、工具,在使用前应到国家法定计量技术鉴定机构鉴定。当测量仪器、工具出现下列情况均视为不合格:包括已经损坏、过载或误操作、显示不正常、功能出现了可疑、超过了规定的周检确认时间间隔、仪表封缄的完整性已被破坏。出现了这些不合格项的测量仪器、工具,必须停止使用,隔离存放,并做明显标记。只有排除不合格原因,再次鉴定确认合格,并经项目技术部门主管验证签认后,方可使用。此外测量仪器使用时,应采取有效措施,达到其要求的环境条件,

条件不具备时,不得架立、使用仪器。仪器架立后司仪人员应专心守护,不得擅自离开。测量仪器转站,严禁将带支架的仪器横扛肩上。经

纬仪、光电测距仪和全站仪转站必须装箱搬运,行走困难地段所有仪器必须护行搬运。测量收工必须按说明书规定擦拭仪器装箱。携带仪

器乘车必须将仪器放在座位上,或专人怀抱,不得无人监管或任其受振。

8.项目经理部的测量队应建立仪器总台帐,测量组也应建立相应的分帐,仪器档案由项目技术部门保存原件,测量队、组长保存复印件,复印件随仪器装箱。仪器使用者负责使用期间的仪器保管,应防止受潮和丢失。测量仪器应做到专人使用、专人保管。不得私自外借他人使用。科[责任编辑:韩铭]

的深度的增加而降低;当裂缝位于框架梁不同位置时,对结构固有频率的影响要因结构固有频率的阶数而定。科●

【

参考文献】[1]张伟平.混凝土结构的钢筋锈蚀损伤预测及其耐久性评估[D].上海:同济大

学,1999.

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[责任编辑:韩铭]