钢筋混凝土保护层初始开裂研究及仿真模拟

摘要

钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构破坏造成巨大的经济损失与人员伤亡，引起了工程界的广泛关注。目前，各国学者已纷纷投入研究，并取得一定的成果，但因混凝土结构本身材料的离散性、复杂性等属性，使理论研究和试验研究的结果与实际情况有一定偏差，钢筋混凝土结构的损伤及破坏行为还有待进一步深入研究。
　　钢筋锈蚀时，对周围的混凝土产生挤压，当混凝土的受拉应力超过其抗拉强度，混凝土保护层将会出现径向或顺筋开裂，使外界离子更易侵入钢筋表层，进一步加剧钢筋锈蚀。当钢筋锈蚀到一定程度时，裂缝贯穿整个混凝土保护层，最终导致构件或结构的破坏，严重影响结构的耐久性和在役寿命，研究钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂具有重要意义。本文主要研究内容如下：
　　（1）将钢筋锈蚀引起的混凝土结构破坏模型简化为一个厚壁圆环，采用弹塑性力学的方法对简化模型的受力情况进行分析，并得到力学计算模型；
　　（2）比较了现有的锈胀力和锈蚀率计算模型，通过选择合理的模型参数，对各计算模型进行对比，指出了各模型存在差异；
　　（3）使用ANSYS有限元软件，模拟钢筋均匀锈蚀的情况，考虑到单根钢筋、相邻钢筋和角区位置钢筋的情况，设定模型参数，计算出混凝土保护层初始开裂时锈胀力，并对各个影响因素作了详细分析，应用Matlab软件对计算结果进行拟合，建立了混凝土保护层初始开裂时的计算模型；
　　（4）基于有限元计算结果，建立了混凝土保护层初始开裂时锈胀力与锈蚀率的关系式，并得到混凝土保护层初始开裂时间的计算式。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 存在的问题

1.4 本文的主要研究内容

第二章 钢筋混凝土锈胀开裂的理论分析

2.1 引言

2.2 混凝土保护层开裂弹塑性力学分析

2.3 现有计算模型

2.4 本章小结

第三章 钢筋锈蚀引起的保护层开裂有限元分析

3.1 引言

3.2 模型选择

3.3 有限元分析模型

3.4 有限元仿真计算结果

3.5 本章小结

第四章 保护层初始开裂时刻锈蚀率与锈胀力研究

4.1 引言

4.3 混凝土保护层初始开裂时间的确定

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

研究生期间公开发表的论文和参加科研情况