保护层锈胀开裂力学模型的圆形截面假设分析

摘要

在描述保护层锈胀开裂过程的力学模型中,混凝土截面往往简化成受均匀内压的厚壁圆筒.该假设无法考虑圆筒外混凝土的约束作用,因此本文采用细观刚体弹簧元法分别建立了混凝土矩形截面模型和对应的圆筒模型,通过对比两种模型的开裂过程和力学反应来分析圆筒外混凝土的作用.结果表明,矩形截面模型将沿保护层厚度最小的路径开裂,而圆筒模型由于保护层厚度相等,开裂路径具有随机性.两种模型在保护层开裂前锈胀压力分布都较为均匀,开裂后分布不再均匀,并且裂缝附近单元锈胀压力降低幅度较大.矩形截面模型的平均锈胀压力峰值比圆筒模型高约15％,对应的径向位移也略大于圆筒模型.说明圆筒外混凝土对圆筒混凝土有一定的约束作用,采用圆形截面假设的理论模型开裂荷载和径向位移计算值要略低于实际情况.