混凝土内钢筋非均匀锈蚀及其锈胀开裂研究
发布时间：2021-04-11 20:51
混凝土结构中钢筋锈蚀是结构耐久性失效的主要原因之一。由于锈蚀产物较原始钢筋体积增加,将对周围混凝土产生锈胀应力,随着锈蚀程度的逐渐提高,锈胀裂缝产生、贯穿混凝土保护层并不断发展直至最终剥落。以往研究多采用均匀锈蚀进行分析,对于非均匀锈蚀导致的混凝土锈胀开裂过程研究较少,而实际混凝土工程中的钢筋锈蚀基本为非均匀锈蚀情况。本文通过实验研究结合理论分析、数值模拟,对混凝土内部钢筋非均匀锈蚀、非均匀锈蚀情况下锈胀开裂、锈胀裂缝形态发展进行了研究。具体研究内容如下:（1）通过改进干湿循环加速锈蚀方法对混凝土梁试件进行加速锈蚀,采用三维扫描方法测试并定量描述钢筋锈蚀沿纵向的分布情况,讨论了横向裂缝、箍筋对纵向钢筋锈蚀的影响;提出了基于高斯分布的纵向非均匀锈蚀分布模型,并对各参数意义进行分析;在此基础上,结合已有钢筋截面非均匀锈蚀模型,提出了混凝土内钢筋三维非均匀锈蚀模型。（2）综合考虑混凝土保护层约束情况及钢筋锈蚀边界条件,利用弹性力学复变函数方法建立非均匀钢筋锈蚀引起的混凝土锈胀开裂理论模型;给出了基于三角多项式逼近的非均匀锈蚀边界条件近似方法;基于该模型实现非均匀锈蚀情况锈胀开裂过程分析,比较...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２结构性能时变规律［１４５］??
Ｂｕｓｂａ［１－２６】为模拟钢筋非均匀锈蚀及其对结构锈胀开裂的影响，采用不同长??度耐腐蚀不锈钢与普通碳钢组合而成的钢筋作为纵筋，利用圆柱体试件进行通电??加速试验，如图１－６所示。研究结果表明，纵向均匀锈蚀会造成结构沿纵向开裂，??纵向局部锈蚀会造成结构对应的结构沿周向开裂，且锈胀开裂时刻对应的锈蚀程??度更高。??〇而他广「?上??Ｒｅｂａｒｓ?＇?｜?ａｏｍｍ??图１－６?ＢｕｓｂａＥ试件示意图［Ｎ２６］??Ｚｈａｎｇ等？对一批人工盐雾环境干湿循环加速锈蚀并对锚加载的３ｍ??长钢筋混凝土梁试件进行研究。对经过加速锈蚀的混凝土梁破形，取出内部锈蚀??钢筋，并进行酸洗称重，定性分析荷载、裂缝对沿钢筋纵向锈蚀分布的影响。试??验结果表明，受拉钢筋的锈蚀主要集中在弯矩最大的中部纯弯段以及加载点附近；??由于荷载裂缝常出现在箍筋位置附近以及服役过程中荷载裂缝出现自愈合造成??点蚀等局部锈蚀之间没有明显关系，最大锈蚀情况出现的位置往往出现在荷载裂??缝之间。??７??
１．２．２混凝土锈胀开裂理论研究??现有钢筋混凝土锈胀开裂理论模型大多以钢筋及其周围混凝土作为分析对??象，如图１－７所示，采用厚壁圆筒分析模型进行分析，将钢筋简化为厚壁圆筒内??部孔洞部分，混凝土简化为一定厚度的圆筒部分，将内部钢筋的锈胀作用等效为??作用在厚壁圆筒内部的内压作用，对于受均匀内压作用的厚壁圆筒问题，根据弹??性力学可知，其应力平衡方程为：??包＋?Ｈ?＝０?（１－１）??ｄｒ?ｒ??式中ｒ为厚壁圆筒内任意一点至圆心的距离，Ａ为厚壁圆筒内径向应力，％厚??壁圆筒内环向应力。??其位移平衡方程为：??ｄ２ｕ｛ｒ）＾ｄｕ｛ｒ）?ｕ（ｒ）?＿?〇?〇＿２）??ｄｒ１?ｒ?ｄｒ?ｒ２??式中ｗ（ｒ）为ｒ处混凝土对应的径向位移。??对应的径向应变、环向应变可以分别为：??ｄｗ（ｒ）??ｓｙ?＝——??ｄｒ?（１－３）??ｓｅＪ?（１－４）??ｒ??＂ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土构件锈胀开裂时刻的椭圆形非均匀锈胀应力分析[J]. 刘荣桂,喻孟雄,姜慧,陆春华. 硅酸盐通报. 2015(07)
[2]相邻钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂的细观数值模拟[J]. 张仁波,杜修力,金浏. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[3]混凝土中钢筋非均匀锈蚀的余弦函数模型的建立与理论分析[J]. 李德宝,耿欧,张毅. 四川建筑科学研究. 2013(05)
[4]钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述[J]. 赵羽习. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[5]混凝土结构锈胀开裂的扩展有限元数值分析[J]. 朱杰,方从启. 力学季刊. 2013(01)
[6]粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态试验研究[J]. 韩少渊,李春晖,尹利,赵教练. 水利与建筑工程学报. 2012(03)
[7]氯盐干湿环境下受弯横向裂缝对钢筋混凝土耐久性影响[J]. 陆春华,金伟良,延永东. 海洋工程. 2012(01)
[8]混凝土中钢筋锈蚀深度预测模型[J]. 徐港,费红芳,刘德富,王青,卫军. 建筑材料学报. 2011(06)
[9]锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型[J]. 陆春华,赵羽习,金伟良. 建筑结构学报. 2010(02)
[10]钢筋混凝土结构锈胀开裂及裂缝扩展试验研究[J]. 王显利,郑建军. 大连理工大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]钢筋混凝土锈裂损伤规律试验研究及理论分析[D]. 王巧平.河海大学 2004
[2]既有钢筋混凝土结构的耐久性评估方法研究[D]. 仲伟秋.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]混凝土角部钢筋锈胀开裂过程及锈胀开裂模型[D]. 李尧.浙江大学 2016
[2]带横向裂缝钢筋混凝土梁自然环境中锈裂机制研究[D]. 戴维.浙江大学 2016
[3]混凝土锈裂行为及铁锈填充机理研究[D]. 丁杭杰.浙江大学 2015
[4]基于DIC技术钢筋混凝土锈胀开裂全过程分析[D]. 童晶.浙江大学 2015
[5]荷载与环境作用下钢筋混凝土锈蚀粘结力及锈胀开裂研究[D]. 王雪松.浙江大学 2013
[6]混凝土结构锈裂二阶段理论及裂缝开展研究[D]. 吴瑛瑶.浙江大学 2013
[7]混凝土结构锈裂损伤分析与试验研究[D]. 余江.浙江大学 2011
[8]锈蚀钢筋与混凝土界面行为研究[D]. 胡秉偃.浙江大学 2011
[9]混凝土结构锈胀裂缝分析与钢筋锈蚀预测研究[D]. 袁立群.西安建筑科技大学 2007
本文编号：3131938
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２结构性能时变规律［１４５］??
Ｂｕｓｂａ［１－２６】为模拟钢筋非均匀锈蚀及其对结构锈胀开裂的影响，采用不同长??度耐腐蚀不锈钢与普通碳钢组合而成的钢筋作为纵筋，利用圆柱体试件进行通电??加速试验，如图１－６所示。研究结果表明，纵向均匀锈蚀会造成结构沿纵向开裂，??纵向局部锈蚀会造成结构对应的结构沿周向开裂，且锈胀开裂时刻对应的锈蚀程??度更高。??〇而他广「?上??Ｒｅｂａｒｓ?＇?｜?ａｏｍｍ??图１－６?ＢｕｓｂａＥ试件示意图［Ｎ２６］??Ｚｈａｎｇ等？对一批人工盐雾环境干湿循环加速锈蚀并对锚加载的３ｍ??长钢筋混凝土梁试件进行研究。对经过加速锈蚀的混凝土梁破形，取出内部锈蚀??钢筋，并进行酸洗称重，定性分析荷载、裂缝对沿钢筋纵向锈蚀分布的影响。试??验结果表明，受拉钢筋的锈蚀主要集中在弯矩最大的中部纯弯段以及加载点附近；??由于荷载裂缝常出现在箍筋位置附近以及服役过程中荷载裂缝出现自愈合造成??点蚀等局部锈蚀之间没有明显关系，最大锈蚀情况出现的位置往往出现在荷载裂??缝之间。??７??
１．２．２混凝土锈胀开裂理论研究??现有钢筋混凝土锈胀开裂理论模型大多以钢筋及其周围混凝土作为分析对??象，如图１－７所示，采用厚壁圆筒分析模型进行分析，将钢筋简化为厚壁圆筒内??部孔洞部分，混凝土简化为一定厚度的圆筒部分，将内部钢筋的锈胀作用等效为??作用在厚壁圆筒内部的内压作用，对于受均匀内压作用的厚壁圆筒问题，根据弹??性力学可知，其应力平衡方程为：??包＋?Ｈ?＝０?（１－１）??ｄｒ?ｒ??式中ｒ为厚壁圆筒内任意一点至圆心的距离，Ａ为厚壁圆筒内径向应力，％厚??壁圆筒内环向应力。??其位移平衡方程为：??ｄ２ｕ｛ｒ）＾ｄｕ｛ｒ）?ｕ（ｒ）?＿?〇?〇＿２）??ｄｒ１?ｒ?ｄｒ?ｒ２??式中ｗ（ｒ）为ｒ处混凝土对应的径向位移。??对应的径向应变、环向应变可以分别为：??ｄｗ（ｒ）??ｓｙ?＝——??ｄｒ?（１－３）??ｓｅＪ?（１－４）??ｒ??＂ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢筋混凝土构件锈胀开裂时刻的椭圆形非均匀锈胀应力分析[J]. 刘荣桂,喻孟雄,姜慧,陆春华. 硅酸盐通报. 2015(07)
[2]相邻钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂的细观数值模拟[J]. 张仁波,杜修力,金浏. 建筑科学与工程学报. 2014(03)
[3]混凝土中钢筋非均匀锈蚀的余弦函数模型的建立与理论分析[J]. 李德宝,耿欧,张毅. 四川建筑科学研究. 2013(05)
[4]钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述[J]. 赵羽习. 东南大学学报(自然科学版). 2013(05)
[5]混凝土结构锈胀开裂的扩展有限元数值分析[J]. 朱杰,方从启. 力学季刊. 2013(01)
[6]粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态试验研究[J]. 韩少渊,李春晖,尹利,赵教练. 水利与建筑工程学报. 2012(03)
[7]氯盐干湿环境下受弯横向裂缝对钢筋混凝土耐久性影响[J]. 陆春华,金伟良,延永东. 海洋工程. 2012(01)
[8]混凝土中钢筋锈蚀深度预测模型[J]. 徐港,费红芳,刘德富,王青,卫军. 建筑材料学报. 2011(06)
[9]锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型[J]. 陆春华,赵羽习,金伟良. 建筑结构学报. 2010(02)
[10]钢筋混凝土结构锈胀开裂及裂缝扩展试验研究[J]. 王显利,郑建军. 大连理工大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]钢筋混凝土锈裂损伤规律试验研究及理论分析[D]. 王巧平.河海大学 2004
[2]既有钢筋混凝土结构的耐久性评估方法研究[D]. 仲伟秋.大连理工大学 2003
硕士论文
[1]混凝土角部钢筋锈胀开裂过程及锈胀开裂模型[D]. 李尧.浙江大学 2016
[2]带横向裂缝钢筋混凝土梁自然环境中锈裂机制研究[D]. 戴维.浙江大学 2016
[3]混凝土锈裂行为及铁锈填充机理研究[D]. 丁杭杰.浙江大学 2015
[4]基于DIC技术钢筋混凝土锈胀开裂全过程分析[D]. 童晶.浙江大学 2015
[5]荷载与环境作用下钢筋混凝土锈蚀粘结力及锈胀开裂研究[D]. 王雪松.浙江大学 2013
[6]混凝土结构锈裂二阶段理论及裂缝开展研究[D]. 吴瑛瑶.浙江大学 2013
[7]混凝土结构锈裂损伤分析与试验研究[D]. 余江.浙江大学 2011
[8]锈蚀钢筋与混凝土界面行为研究[D]. 胡秉偃.浙江大学 2011
[9]混凝土结构锈胀裂缝分析与钢筋锈蚀预测研究[D]. 袁立群.西安建筑科技大学 2007
本文编号：3131938
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