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研究生: 葉勁宏
Ching-hung Yeh
論文名稱: 梁主筋腐蝕位置對桿件韌性行為之影響
Corrosion Location Effects on Seismic Behavior of Corroded RC Beams
指導教授: 歐昱辰
Yu-chen Ou
口試委員: 陳正誠
Cheng-Cheng Chen
周中哲
Chung-Che Chou
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 222
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土梁腐蝕縱向鋼筋反覆載重腐蝕位置
外文關鍵詞: Reinforced concrete beams, corrosion, longitudinal reinforcement, cyclic loading, residual shear strength
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  • 本研究透過全尺梁反覆載重試驗,探討僅下排鋼筋腐蝕、上下排鋼筋皆腐蝕、及過渡區鋼筋腐蝕對梁耐震行為之影響。鋼筋腐蝕方法採用外加電流電化學腐蝕方式,共試驗七組不同通電時間的試體,其中包含五組單獨腐蝕塑鉸區下排縱向鋼筋、一組塑鉸區上下排縱向鋼筋腐蝕、及一組過渡區上下排縱向鋼筋腐蝕之梁試體。
    每組腐蝕試體包含兩個受相同通電時間的試體,一為梁試體,另一為腐蝕觀察試體,其中梁試體在腐蝕試驗後進行反覆載重試驗,腐蝕觀察試體則於腐蝕試驗後敲除混凝土,以調查鋼筋腐蝕情況。本研究發現,當腐蝕鋼筋為拉力筋時,對梁的強度有顯著負面影響;極限位移則隨腐蝕程度之增加而增加,但至腐蝕後期,因鋼筋孔蝕過早斷裂之故而產生大幅下降。當腐蝕鋼筋為壓力筋時,對梁強度影響不顯著,極限位移則於腐蝕初期增加,但很快因壓力筋面積減少之故而轉成下降之趨勢。


    This research examined the seismic performance of corroded beams using large-scale specimens. Three locations of corrosion were examined: corrosion only in the bottom layer of longitudinal reinforcement, corrosion in both the top and bottom layers of longitudinal reinforcement, and corrosion in the transition region that covers plastic hinge and non-plastic hinge region of a beam. Accelerated corrosion using electrochemical method was used to impose corrosion to longitudinal reinforcement. Each corroded beam was accompanied by a specimen for corrosion observation. The specimen for corrosion observation was intended to simulate the corrosion condition of the beam. After the corrosion process, the beam was tested using cyclic loading to examine the seismic performance. The specimen for corrosion observation was demolished to investigate the corrosion condition of steel reinforcement. Cyclic test results showed that when the corroded reinforcement was subjected to tension, the beam flexural strength decreased significantly. The ultimate displacement was increased in the low to moderate corrosion levels and decreased significantly at high corrosion levels due to premature fracture of corroded reinforcement due to severe pitting corrosion. On the other hand, when the corroded reinforcement was subjected to compression, the beam flexural strength was not significantly affected. As the corrosion level increased, the ultimate displacement was first increased and then decreased.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 目錄 IV 表次 VI 圖次 IX 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究背景 1 1.3研究目的 2 第二章 文獻回顧 5 2.1腐蝕機理 5 2.2鋼筋腐蝕對保護層混凝土抗壓強度與韌性的影響 7 2.3裂縫與鋼筋腐蝕之循環關係 8 2.4通電腐蝕方法與腐蝕量預測 10 2.5鋼筋腐蝕對梁構件耐震行為之影響 11 2.6橫向鋼筋腐蝕對梁構件耐震性能之影響 12 2.7鋼筋混凝土梁腐蝕之剪力行為評估與縱向鋼筋之耐震行為 20 第三章 腐蝕梁實驗流程 27 3.1腐蝕梁試體製作 27 3.1.1試體製作規劃 27 3.2梁試體設計方法與檢核 29 3.2.1檢核材料強度 29 3.2.2設計梁斷面 29 3.2.3潛在塑鉸區剪力設計 31 3.3全、縮尺寸試體製作程序 35 3.3.1試體製作及加工程序 35 3.4梁試體材料強度試驗 38 3.4.1鋼筋抗拉強度試驗 38 3.4.2混凝土抗壓強度試驗 39 3.5梁試體通電加速腐蝕 40 3.5.1試體腐蝕區域控制方法 40 3.5.2試體腐蝕區域控制方法 41 3.5.3試體腐蝕通電程序 43 3.6梁腐蝕試體架設流程 45 3.6.1試體清理及腐蝕裂縫繪製 45 3.6.2試體架設及儀器設置 46 3.6.3試驗前之準備流程 47 3.7梁腐蝕試體反覆載重試驗 49 3.7.1試驗方法 49 3.7.2試驗儀器與裝置 49 3.7.3 NDI光學測點配置 50 3.7.4載重歷程 51 3.7.5試驗程序 52 第四章 腐蝕梁試驗結果與分析 53 4.1通電腐蝕觀測 53 4.1.1通電與重量損失 53 4.1.2通電腐蝕量之計算公式修正 54 4.2腐蝕鋼筋觀測 56 4.2.1腐蝕鋼筋量測定義與計算 56 4.2.2腐蝕鋼筋量測結果 58 4.3混凝土腐蝕裂縫觀測 62 4.3.1梁腐蝕裂縫展開圖 62 4.3.2梁總腐蝕裂縫寬度量測 66 4.3.3梁腐蝕裂縫寬度計算公式推導 68 4.4試體破壞行為與裂縫觀察 75 4.5遲滯迴圈 79 4.6曲率及剪應變 84 4.7耐震性能分析 89 4.7.1降伏位移與降伏強度 89 4.7.2極限位移與極限強度 89 4.7.3韌性與塑性轉角 90 4.7.4耐震性能指標 90 4.8剩餘剪力強度分析 93 4.8.1橫向鋼筋剩餘剪力強度 93 4.8.2混凝土剩餘剪力強度 96 4.8.3綜合剩餘剪力強度分析 103 4.8.4塑性剪力強度與塑性轉角分析 107 第五章 結論與建議 111 5.1試驗與分析結論 111 5.2相關建議 112 參考文獻 113 附錄A 鋼筋腐蝕量測紀錄表 115 附錄B 梁腐蝕試體表面裂縫照 143 附錄C 梁試體反覆載重試驗裂縫發展照 157 附錄D 梁試體鋼筋腐蝕照 177

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