锈蚀钢筋混凝土受弯构件性能退化规律研究

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发布时间：2021-09-03

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锈蚀钢筋混凝土受弯构件性能退化规律研究
周效国，汪俊华，邹新祥。
(1．江苏科技大学船舶与海洋学院，镇江212003；2．江苏科技大学土木工程与建筑学院，
镇江212003；3．中交二航局第三工程有限公司，镇江212003)
摘要：对不同锈蚀程度下的试验梁进行了加载试验，并利用ABAQUS中的塑性损伤模型(Concrete Damaged
Plasticity)对锈蚀试验梁进行了数值分析。结果表明，由于钢筋的锈蚀作用使钢筋混凝土梁的截面受到损伤，钢筋的
有效截面减小以及钢筋和混凝土表面的粘结性能的降低造成了试验梁的极限承载能力、延性及截面刚度随锈蚀率
的增加而不断下降。通过分析得到锈蚀梁极限弯矩的计算公式，可为实际工程中的结构设计及结构加固提供依据。
关键词：锈蚀率；塑性损伤模型；承载力；挠度；延性
Abstract：Use the loading test and the numerical analysis method in the plastic damage model in ABAQUS(Concrete
Damaged Plasticity)to get the structure properties of the corroded reinforced concrete beam with different corosion
degrees．The analysis results indicate that the coroded function makes the damage of the section，the efective section of
reinforced steels decrease and the bond properties reduce between concrete and reinforced steels，all of these make the
ultimate bearing capacity，ductility and section stifness of the beams continue to drop with the corrosion rate increasing．
Through the analysis，the calculation formula about the ultimate bending moment of the corrosion beam is obtained，which
can provide a reliable basis for the structure design and structure strengthening in the actual engineering．
Key words：Corosion rate；Plastic damage model；Bearing capacity；Deflection；Ductility
中图分类号：TU525．9 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2013)04—46一O6
0 前言
无论是遥远的古罗马时代诸如斗兽场等建筑
群、古老的中国大地湾遗址的仰韶文化建筑群还是
当今的现代化混凝土建筑，混凝土作为一种经济耐
久的建筑材料都造就了无比璀璨的辉煌成就【l】。而
随着混凝土的长时间的使用，混凝土结构物出现了
大量的耐久性问题且造成了巨大的经济损失[2卅。
对于研究锈蚀钢筋混凝土构件承载力所采用
的试验方法，一是根据电化学原理进行通电方法加
速锈蚀，其操作简单，试验周期短[5-71，但与自然环境
中构件的实际锈蚀情况存在差距[8-9]；二是自然暴露
构件试验lloj，该方法试验周期过长；三是通过实际工
程拆下的损伤构件试验卜埘，但由于早期建造资料
的缺失使得不同工程中拆下的构件性能很难有可
比性。在有限元分析中，基本以弹性理论为主【l4】。本
文采用人工气候加速试验方法，对钢筋混凝土加速
锈蚀，探讨了锈胀裂缝对锈蚀钢筋混凝土受弯构件
承载能力的影响，研究了钢筋锈蚀率对钢筋混凝土
受弯构件刚度、延性及承载能力的影响。
直接的试验室试验研究可得到最为真实的数
据，但易受到试验条件的限制从而得不到理想的结
果。数值模拟相对较为简便且更容易得到试验不能
轻易得到的现象和数据。目前非线性分析是最为热
门的课题，但是由于钢筋混凝土结构材料参数的复
杂性，以及二者相互粘结关系模拟较为困难，所以
混凝土结构的有限元模拟不易得到合理的收敛结
果。但是将ABAQUS运用于钢筋混凝土结构非线性
分析中可以得到更精确的、更贴合实际的结果I 司。
1 试验[ 刀
1．1试验设计
试验梁尺寸为100mmx160mmx1500mm，底部
配2 12mm钢筋(配筋率1．41％)，屈服强度373．3
MPa；架立筋用2#08mm，箍筋dO6@150mm，屈服强度
360MPa。混凝土保护层厚度15mrn，如图1所示。用
P·0 32．5级普通硅酸盐水泥，粗骨料最大粒径16
mm，坍落度70inm，混凝土配合比为m水泥：nl砂：in石：
in水=1：1．75：2．98：0．55，28d标养强度为28MPa，弹性
模量E 为3．3xl04MPa