钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀对结构可靠性的影响分析

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发布时间：2022-07-17

资料介绍

摘要：研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土（RC）桥梁结构可靠性的影响具有重要的参考意义。以工程实际为例，先分析钢筋
锈蚀原理并预测钢筋锈蚀后屈服强度力学模型，然后借助ANASYS有限元软件中PDS可靠度分析模块，以钢筋锈蚀后屈
服强度为基本参数，分析出RC桥梁随时间发展的应力值、变形值，最后根据结构失效准则分析钢筋锈蚀对RC结构的号
响规律。研究成果可为桥梁加固维修提供数据参考。
关键词：钢筋混凝土（RC）桥梁；钢筋锈蚀；ANASYS有限元软件；可靠性
中图分类号：TU997
文献标志码: B
DOI: 10.14144//.cnki,jzsg.2016.02.038
Analysis of Impact of Reinforcement Corruption on Structural
Reliabllity in RC Bridge
WANG Xiangdong
China Railway 18th Bureau Group Co., Ltd. T
Tianjin 300222
1钢筋混凝土桥梁钢筋锈蚀的原因
Ala(to)、os(to)
一钢筋混凝土结构服役至第t,年时，
钢筋锈蚀原因主要分为以下3种：一是混凝土结构密实
钢筋锈蚀实际深度的平均值、标准差。
性差。混凝土施工时，由于混合料配合比不良、含水率较
由于钢筋锈蚀导致其直径较小，故其横断面有效面积
高、振捣不密实等造成结构硬化后内部含有较多孔隙，因
会发生变化，根据文献[1]，钢筋锈蚀后横截面有效面积随
此加快了腐蚀介质渗入速度；二是混凝土碳化反应。混凝
时间发展的规律如式（3）、式（4）所示。
土结构中碱性物质与腐蚀性气体反应，降低了钢筋表面的
A (0=4/La(()do-4na(o)d,
（3）
碱性保护层，从而加快了钢筋锈蚀速度；三是检测、维护
o .(0)= o fo[16/da-32ps(tyd.]
（4）
不到位。在桥梁结构运营中，若未定期对桥梁结构进行检
式中：do— 钢筋初始直径值。
测、维护加固，将导致结构破损处得不到及时修复，从而
由于钢筋屈服强度与截面积遵循一定规律，因此，若
使局部钢筋暴露而产生锈蚀。
钢筋锈蚀导致有效截面积随时间发展而减小，则可归纳出
其屈服强度平均值和标准差随时间发展的力学模型公式如
2 钢筋锈蚀的力学模型
式（5）、式（6）所示四。
研究发现，若混凝土内部钢筋出现锈蚀，则其有效面
A,(OFA),[0.986-1.038px(0)
（5）
积将变小，其屈服强度会降低，导致钢筋混凝土桥梁承载
os(l) = √[0.986 - 1.033 . +(1.038 a , ) a . ()
能力减小。
(6)
根据文献[1]，在钢筋表面发生锈蚀时，其锈蚀深度
式中：A1-
——钢筋的初始屈服强度平均值；
随时间发展而遵循一定的规律，具体公式如式（1）、式
"
-钢筋的初始屈服强度标准差，取0.05。
（2）所示。
As(0)FAs(to)x exp[0.000 4(t-t,门]
(1)
3钢筋混凝土桥梁可靠性分析准则
o s(r)= o s(c)[1+0.025(t-t.)
（2）
1）应力准则：根据《材料力学》中的构件应力容许
式中： 118（0）——钢筋锈蚀深度平均值；
准则，若结构构件内一点所承受的最大应力达到极限应力
。s(1)——锈蚀深度的标准差；
时，则可判断此构件在该点失效。
2）变形准则：根据结构设计原理，梁构件在外载荷作
作者借介：王向东（1982一），男，本科，工程师。
用下，其跨中最大变形应不大于最大容许值。其中，简支
通信地址：天津市河西区柳林东中铁十八局（300222）。
桥主梁的最大变形值为L/600。
收稿日期：2015-11-03
根据文献[3]，将0.85 β作为结构失效的临界值，即结