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目前,由于锈蚀造成的钢筋混凝土结构性能退化已经成为当今土木工程界的一大灾害,尤其是在造价高、社会影响大的桥梁工程中。因此,对于锈蚀构件力学性能的研究已成为当前国内外土木工程学术界高度关注的一个重要课题。
首先,本文通过钢筋混凝土梁的快速锈蚀试验,对锈蚀梁的力学性能随锈蚀率变化的规律进行了研究。研究结果表明,与正常梁相比,锈蚀梁的裂缝间距和宽度均有较大增加;在保护层开裂之前,由于膨胀内应力作用,轻微锈蚀梁的挠度、开裂荷载与极限荷载都较大,保护层开裂之后,与正常梁相比,锈蚀梁的挠度增大,开裂荷载与极限荷载均降低。
其次,在快速锈蚀梁和实桥拆除构件的基础上,结合其他学者的研究结果,本文基于Matlab语言建立了能通过外观裂缝特征推测锈蚀梁构件各级荷载的BP神经网络模型,通过对仿真结果的分析,可以得知该模型误差较小,能对测试样本做出良好的反应,在已知材料基本性能及外观裂缝的宽度、间距的基础上,可以通过该模型判断梁构件当前所承受的荷载。
最后,本文以快速锈蚀试验梁和姜公桥实桥拆除构件试验为工程背景,并结合在国内外其他学者的研究,分别建立了R235、HRB335钢筋在自然条件锈蚀和快速锈蚀时抗拉强度变化规律之间的相关关系。分析了影响锈蚀梁极限承载力和挠度的各影响因素,建立预测梁极限承载力和挠度的BP神经网络模型,仿真结果与试验结果吻合较好,能用来预测梁的承载力和挠度,为锈蚀梁构件的极限承载力和挠度的计算提供了一种新方法。并在此基础上,分别研究了实际环境自然锈蚀梁与人为加速锈蚀梁之间极限承载力和挠度的相关关系。研究结果为利用快速锈蚀梁模拟自然锈蚀梁提供了理论参考。