锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化有限元模拟研究

论文摘要

混凝土中钢筋的锈蚀已成为影响结构使用寿命和安全的主要因素之一,近年来,钢筋锈蚀所引发的耐久性问题越发突出,由此,也愈来愈受到世界各国学术机构、学者和工程技术人员的重视,并进行了钢筋锈蚀方面的耐久性研究。本人对钢筋锈蚀耐久性这一课题很感兴趣,运用了有限元程序对锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化做了部分研究,主要内容包括：首先对锈后钢筋力学性能的退化机理和规律进行理论分析,然后采用ANSYS对锈蚀钢筋的拉伸试验进行模拟,研究锈蚀钢筋受拉时锈坑对应力分布的影响,分析锈蚀在不同深度的锈坑下力学性能的退化规律。基于现有的粘结性能退化的研究成果,运用有限元对锈蚀压弯构件进行计算分析,把得到的计算结果与实验结果进行对比,计算结果与实验结果吻合很好,验证有限元模型的可靠性,在此有限元模型的基础上,对不同锈蚀率的压弯构件进行力学性能分析,得到了一些有用的结果。钢筋锈蚀使混凝土产生顺筋裂缝,导致钢筋与混凝土的协调工作能力下降和截面的几何损伤,进而导致锈蚀压弯构件承载能力下降,本文立足现行的计算理论,通过引入协同工作系数和几何截面损伤系数,建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的承载力退化模型,为耐久性评估提供了科学依据。图[35]表[3]参[79]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.2 混凝土耐久性研究的发展动态
• 1.3 耐久性退化的研究现状
• 1.3.1 锈蚀钢筋材料力学性能研究现状
• 1.3.2 锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究现状
• 1.3.3 锈蚀钢筋混凝土压弯构件基本性能研究现状
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 2 钢筋混凝土材料锈蚀后的力学性能退化研究
• 2.1 引言
• 2.2 钢筋锈蚀机理
• 2.2.1 钝化膜
• 2.2.2 腐蚀电池
• 2.3 影响钢筋锈蚀的因素
• 2.3.1 内部因素
• 2.3.2 外部因素
• 2.4 钢筋锈蚀量计算模型
• 2.5 锈蚀钢筋力学性能退化
• 2.5.1 锈蚀钢筋力学性能退化的原因
• 2.5.2 锈蚀钢筋的屈服强度和极限强度
• 2.5.3 锈蚀钢筋的延性
• 2.6 混凝土的腐蚀机理
• 2.6.1 水化反应
• 2.6.2 混凝土腐蚀类别
• 2.7 影响混凝土腐蚀的因素
• 2.8 混凝土力学性能退化研究
• 2.8.1 混凝土力学性能退化的原因
• 2.8.2 混凝土力学性能退化模型
• 3 锈蚀钢筋混凝土的粘结性能退化研究
• 3.1 粘结力作用与组成
• 3.2 粘结机理
• 3.3 锈蚀钢筋混凝土粘结性能的影响因素
• 3.4 粘结滑移关系
• 4 锈蚀混凝土试验构件受力性能的有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 试验简介
• 4.3 混凝土结构有限元分析模型
• 4.4 单元选取
• 4.5 材料参数模型的选取
• 4.6 大偏心受压构件有限元模型的建立与计算分析
• 4.7 小偏心受压构件有限元模型的建立与计算分析
• 4.8 本章小结
• 5 锈蚀钢筋混凝土承载力计算模型
• 5.1 引言
• 5.2 承载力分析
• 5.3 承载力计算
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果