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研究生: 陳厚亨
HOU-HENG CHEN
論文名稱: 含腐蝕橫向鋼筋之鋼筋混凝土梁耐震行為
Seismic Behavior of Reinforced Concrete Beams with Corroded Transverse Steel Reinforcement
指導教授: 歐昱辰
Yu-Chen Ou
口試委員: 陳正誠
Cheng-Cheng Chen
黃世建
Shyh-Jiann Hwang
李宏仁
Hung-Jen Lee
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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 136
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土梁橫向鋼筋電化學腐蝕反覆載重剪力強度撓剪破壞耐震
外文關鍵詞: transverse steel reinforcement
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本研究透過全尺梁反覆載重試驗,探討橫向鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土梁耐震行為的影響。箍筋腐蝕方法採用外加電流電化學腐蝕方式,除未通電的對照組試體外,共試驗六組不同通電時間的試體,每組包含兩個受相同通電時間的試體,一為全尺寸梁試體,另一為腐蝕觀察試體,其中全尺寸梁試體在強迫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,梁的極限強度、極限位移、消能、塑性轉角會隨著腐蝕程度的增加而下降。其中極限強度下降幅度並不顯著,而韌性則隨著腐蝕程度的增加,先微幅上升後呈現顯著下降;由於鋼筋腐蝕膨脹主要造成保護層混凝土之劣化,對核心混凝土較無影響,故腐蝕造成混凝土剪力強度之下降,並不像剪力筋之剪力強度下降來的明顯;同時考慮最小斷面積與重量損失率去估計剩餘剪力強度可得接近真實剪力強度的結果。


The seismic performance of reinforced concrete beams with corroded transverse reinforcement was examined using cyclic loading on full-scale specimens. Seven beams were constructed. One beam was used as control without corrosion. The other six beams were subjected to six different levels corrosion. The corrosion was induced by imposing a constant current on the transverse reinforcement in the potential plastic hinge region. 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 transverse reinforcement. Test results show that as the corrosion level increases, the failure mode changes from flexural-shear failure due to crushing of core concrete to flexural-shear failure due to fracture of transverse reinforcement. Corrosion of transverse reinforcement does not have a significant effect on the ultimate strength of the beams. However, it has a significant effect on the deformation capacity of the beams. The ultimate drift and plastic rotation capacities greatly decrease as the corrosion level increases. A shear strength model is proposed that considers the softening of cover concrete and reduction in the cross-sectional area of the transverse reinforcement due to corrosion. Comparison with the test results shows that the proposed model gives better prediction when both the minimum residual area and average corrosion weight loss of transverse reinforcement are considered in calculating the shear strength.

目錄 VII 表索引 IX 圖索引 XI 第一章 緒論 1 1.1. 研究動機與目的 1 1.2. 參考文獻 2 1.2.1. 腐蝕基本條件 2 1.2.2鋼筋腐蝕對保護層混凝土抗壓強度與韌性的影響 4 1.2.3 裂縫與鋼筋腐蝕之循環關係 6 1.2.4試體內部鋼筋腐蝕發展 7 1.2.5通電腐蝕方法與腐蝕量預測 8 1.2.6 梁耐震評估效能表 10 1.2.6 鋼筋腐蝕後性能衰減 11 1.3 研究內容及範圍 11 第二章 實驗流程 12 2.1前言 12 2.2前置實驗 12 2.2.1腐蝕用儀器工具簡介 12 2.2.2前置實驗1 13 2.2.3前置實驗2 16 2.3試體設計方法與檢核: 22 2.3.1檢核材料強度 22 2.3.2設計梁斷面 22 2.3.3潛在塑鉸區剪力設計 24 2.4腐蝕全尺寸梁試體製作 27 2.4.1試體製作規劃: 27 2.4.2腐蝕全尺寸梁試體製作過程: 28 2.5全尺寸梁試體電腐蝕程序 30 2.6全尺寸梁試驗裝置程序 31 2.6.1試驗裝置 31 2.6.2架設流程 31 2.6.3測計與其他試驗試驗設備裝置 34 2.6.4載重歷程 34 第三章 試驗結果與討論 36 3.1腐蝕試體觀察 36 3.2試驗觀察 44 3.2.1各式體測試觀察 44 3.2.2試體裂縫觀察 49 3.2.3保護層剝落程度 49 3.3遲滯迴圈 50 3.4消能容量 54 3.5耐震行為 56 3.5.1降伏位移與降伏強度 56 3.5.2極限位移與極限強度 57 3.5.3韌性及塑性轉角 57 3.6 近臨界斷面曲率與剪應變的變化 62 3.7 估計剩餘剪力強度 68 3.7.1混凝土預估強度 68 3.7.2箍筋預估強度 70 3.7.3剩餘撓曲強度 73 3.7.4斷面剪力強度 73 第四章 結論與建議 75 4.1結論 75 4.2建議 75 參考文獻 77 附錄A:腐蝕試體箍筋-量測記錄表 78 附錄B:電化學強迫腐蝕區箍筋-腐蝕前後照片比較 86 附錄C:電化學強迫腐蝕區-腐蝕後表面裂縫發展情況 93 附錄D:腐蝕試體反覆載重試驗-消散容量 106 附錄E:腐蝕試體反覆載重試驗-裂縫發展情況 114 附錄F:腐蝕試體箍筋斷裂位置 114

【1】 Belarbi, A., and Hsu, T.T.C. (1995). “Constitutive laws of softened concrete in biaxial tension compression.” ACI Structural Journal, 92(5), pp. 562-573
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【3】 Coronelli, D. and Gambarova, P. (2004). “Structural assessment of corroded reinforced concrete beams: modeling guidelines.” Journal of Structural Engineering, ASCE, 130(8), 1214-1224.
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【5】 徐勤威“利用電化學沉積法探討鋼筋混凝土修補成效之研究”碩士論文,國立台灣海洋大學河海工程所,台灣基隆(2007)123
【6】 何明錦, 邱建國, 歐昱辰, 蔡立倫, 何家維. (2009). “鋼筋腐蝕對於鋼筋混凝土建築構件耐震性能與生命週期之影響,” 內政部建築研究所協同研究報告, ISBN: 978-986-02-1769-8.
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【8】 黃然,楊仲家,張正忠,“腐蝕混凝土梁構件力學行為之研究”,碩士論文,國立台灣海洋大學河海工程所,台灣基隆(1995)
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【10】 中國土木水利工程學會,2007年,「混凝土工程設計規範與解說(土木401-96)」,科技圖書公司,台北市,台灣。

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