锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值分析

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1、·84·重型机械2O15No．5锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值分析赵健，李成，闫鑫(1．陕西冶金设计研究院有限公司陕西西安710032；2．西安科技大学陕西西安710054)摘要：借助于ANSYS平台，在混凝土单元与钢筋单元间插入3组相互垂直的非线性弹簧单元combin39来考虑锈蚀后钢筋一混凝土粘结滑移性能变化，开展了10组锈蚀率为0～20％的钢筋混凝土梁抗弯性能数值分析，研究发现：锈蚀程度越高，梁的承载力越低，锈蚀程度对梁的初始刚度没有影响，当受拉区混凝土开裂后，梁的刚度发生突变，锈蚀率不大于10％的梁在达到屈服荷载以前刚度退化不明显，而锈蚀率为15％、2

2、0％的两组梁在受拉区开裂后出现了明显的刚度退化；锈蚀导致钢筋与混凝土的相对滑移值以及滑移分布规律发生改变，随着锈蚀程度增加，混凝土裂缝趋于向跨中区域集中，构件的破坏形态由适筋破坏向少筋破坏转变。关键词：锈蚀；粘结滑移；数值分析；承载性能中图分类号：TG386文献标识码：A文章编号：1001—196X(2015)05—0084—05NumericalanalysisofbendingperformanceofcorrodedRCbeamZHAOJian，LICheng，YANXin(1．ShaanxiMetallurgicalDesign&ResearchIn

3、stituteCo．，Ltd．，Xi’an710032，China；2．Xi’anUniversityofScience&Technology，Xi’an710054，China)Abstract：Thebondperformancebetweencorodedbarsandconcreteweresimulatedbyinserted3setsofmu—tuallyorthogonalnonlinearspringelementscombin39intheconcreteandsteelelements，10FEmodelsofsim—plysuppose

4、dbeamweresimulatedbyANSYS．thecorrosionratiosofsteelbarswas0—20％．TheresultSHOWSthatwiththeincreaseofcorrosionratio，thebeam’Sbearingcapacitydecreased，theinitialstiffnessofthebeamremainunchanged，stiffnesssuddenchangedwiththeconcretecracking，beforereachingtheyieldload，thestiffnessdegra

5、dationofbeamswithalittlecorosionrate(<10％)isnotobvious，whilethethecorrosionratereached15％and20％，thebeamsstifnessappearedjustdegradedsignificantly，withthecorosionratioin—creased，theslipvalueandtheslipdistributionrulechanged，theconcretecrackstendtoconcentratedinthemid—span，failurefor

6、msofmemberschangedfrombalancedfailuretobrittlefailure．Keywords：corosion；bond—slip；numericalanalysis；bearingcapacityMehtaPKLl将钢筋锈蚀作为导致混凝土结构破0引言坏的最主要原因排在第一位。钢筋锈蚀对构件承对钢筋混凝土结构而言，一般大气环境下混载力的影响主要体现在锈蚀会导致钢筋有效截面凝土的碳化以及海洋环境下氯离子的侵蚀作用等面积损失，锈蚀的不均匀性会导致钢筋的力学性都可能导致混凝土内部的钢筋发生锈蚀。在能指标如强度、塑性变形能力等发生退化

7、，同时1991年召开的第二届国际混凝土耐久性会议上，锈蚀到一定程度时锈蚀产物的体积膨胀还会导致混凝土保护层的开裂甚至剥落以及钢筋一混凝土间的粘结滑移性能的退化。目前国内外对于锈蚀收稿日期：2015—05—25；修订日期：2015—06—18作者简介：赵健(1967一)，男，高级工程师，从事建筑结构设钢筋混凝土结构承载性能退化的研究主要有试验计工作。2015NO．5重型机械·85·研究]、理论研究坨以及数值分析"。迎曙等_1给出的锈蚀钢筋力学性能退化模型(图试验研究的试件来源主要有三类：快速锈蚀试2)。其基本假定：(1)锈蚀钢筋的应力一应变曲件_6l8]、自然

8、暴露试件l2以及实际工程中替换线服从双折线形式，不考