锈蚀钢筋混凝土偏压构件抗弯刚度有限元模拟

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混凝土钢筋锈蚀损伤的三维数字模拟研究

混凝土钢筋锈蚀损伤的三维数字模拟研究一、研究背景混凝土钢筋锈蚀是混凝土结构中常见的一种损伤形式，它会导致结构的力学性能下降，进而影响结构的使用寿命。

因此，对混凝土钢筋锈蚀损伤的研究一直是结构工程领域的热点问题之一。

近年来，随着计算机技术和数字模拟技术的不断发展，利用三维数字模拟技术对混凝土钢筋锈蚀损伤进行研究已成为研究该领域的重要手段之一。

二、研究目的本研究旨在利用三维数字模拟技术，对混凝土钢筋锈蚀损伤进行研究，探究钢筋锈蚀对混凝土结构力学性能的影响规律，并为混凝土结构的设计和维护提供科学依据。

三、研究方法本研究采用有限元分析方法，利用三维数字模型对典型混凝土结构中钢筋锈蚀损伤进行模拟。

具体步骤如下：1.建立三维数字模型：根据实际情况，采用专业软件建立混凝土结构的三维数字模型，包括结构的几何形态、材料属性、截面尺寸等。

2.设定模拟条件：根据模拟的目的和要求，设定模拟条件，包括荷载、边界条件、材料性质等。

3.模拟钢筋锈蚀损伤：在建立好的三维数字模型中，通过设定特定的钢筋锈蚀损伤模型，模拟不同程度的钢筋锈蚀损伤。

4.进行有限元分析：将模拟好的三维数字模型导入有限元分析软件中，进行有限元分析，计算出结构在不同情况下的应力、应变、变形等力学性能指标。

5.分析结果：根据有限元分析结果，分析钢筋锈蚀对结构力学性能的影响规律，探究不同程度的钢筋锈蚀对结构的影响程度。

四、研究内容1.建立三维数字模型本研究以某高层建筑的柱子为研究对象，采用专业软件建立了柱子的三维数字模型。

模型采用混凝土C30，钢筋采用HRB400，截面尺寸为400m m×400mm，高度为5m。

2.设定模拟条件本研究设置了两种荷载情况，分别为自重荷载和垂直于柱子轴线方向的等静力荷载。

其中自重荷载为混凝土的重量，等静力荷载为1000kN。

边界条件采用固支约束。

混凝土材料的弹性模量为26.7GPa，泊松比为0.2；钢筋材料的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3。

锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能有限元分析

土梁受弯承载力计算方法。
关键词：锈蚀钢筋混凝土梁；限元；弯性能；弯承载力有受抗
中图分类号：Ｕ７．Ｔ３５１文献标识码：Ａ文章编号：６２—７５２０）２—０３ —０１７５Ｘ（０８００８５
ａｄｄｃｅｓｆｂｎｅａｉｒｉｔｅｍａｏａｔｒｏｈｅｒａｅｏｅｍｔｆｅｓｎｅｒａｅｏｏｄｂｈｖｏｓｈｊｒｆｃｏｎｔｅｄｃｅｓｆｂａｓｉｎｓ．Ａｎａｐｉａｌｆｐｌｂｅｃ
ｍａｏｆｅｃａｔｒｏｈａｅｒｇｃｐｃｔｒｈｒａａｄｐｏｅｔｆｃｒｏｅｔｅｂｒｊｒｉｌｎｅｆｃｏｎｔｅｌｄｂａｉａａｉａｅｔｅａｅｎｒｐｒｙｏｏｒｄｄｓｅｌａ，ｎｕｏｎｙ
ＦｉｉｅＥｌｍｅｔＡｎｌｓｓｏｅｕａｈｖｏｆＣｏｒｄｄｎｔｅｎａｙｉｆＦｌｘｒｌＢｅａｉｒｏｒｏｅＲｅｎｏｃｄＣｏｃｅｅＢｅｍｓｉｆｒｅｎｒｔａ
ＹＡＮＧｉｇＭｎ
ｃｐｃｔａａｉｙ
在锈蚀钢筋混凝土受弯构件中，钢筋的锈蚀引起钢筋的截面面积减少和力学性能的变化、混凝土保护层的开裂以及钢筋与混凝土间粘结性能的变
Ｊｎ．２０ｕ，０８
锈蚀钢筋混凝土梁受弯性能有限元分析
杨明
（京市市政设计研究院有限责任公司，南江苏南京２００）１０８

基于数值模拟的混凝土钢筋锈蚀损伤分析

基于数值模拟的混凝土钢筋锈蚀损伤分析一、研究背景混凝土结构是现代建筑中广泛使用的一种结构，而钢筋则是混凝土结构中的重要组成部分。

但是，在实际的使用过程中，混凝土结构可能会受到钢筋锈蚀的影响，从而导致结构的损坏和安全隐患。

因此，对混凝土钢筋锈蚀损伤进行数值模拟研究，对保障混凝土结构的安全性具有重要意义。

二、钢筋锈蚀损伤机理钢筋锈蚀是指钢筋表面被氧化物覆盖，从而导致钢筋表面出现裂纹、脱落等现象。

钢筋锈蚀是由于混凝土结构中的水、氧气和二氧化碳等物质与钢筋表面的铁离子反应产生的。

这种反应会导致钢筋表面的碱度下降，从而使得钢筋表面易受到氧化物的侵蚀。

三、数值模拟方法数值模拟是一种研究物理问题的有效方法。

在混凝土钢筋锈蚀损伤分析中，数值模拟可以通过计算机模拟混凝土结构中钢筋的锈蚀过程，从而预测钢筋锈蚀对混凝土结构的影响。

数值模拟方法可以分为有限元方法和离散元方法两种。

四、有限元方法有限元方法是一种常用的数值模拟方法，它将实际问题抽象成为一个由许多小单元构成的问题，每个小单元的行为可以通过简单的数学方程来描述。

在混凝土钢筋锈蚀损伤分析中，有限元方法可以通过建立混凝土结构的有限元模型，计算钢筋锈蚀对混凝土结构的影响。

五、离散元方法离散元方法是一种基于颗粒模型的数值模拟方法，它将物质看作是由颗粒组成的离散体系，通过对颗粒间相互作用力的计算来模拟物质的运动和变形。

在混凝土钢筋锈蚀损伤分析中，离散元方法可以通过建立混凝土结构的离散元模型，计算钢筋锈蚀对混凝土结构的影响。

六、模型建立在进行混凝土钢筋锈蚀损伤分析时，需要建立混凝土结构的数值模型。

模型建立的过程包括建立混凝土结构的几何模型、确定材料参数和边界条件等。

在建立混凝土结构的几何模型时，可以采用CAD软件进行建模。

七、结果分析通过数值模拟可以得到混凝土结构中钢筋锈蚀对结构的影响。

在结果分析中，可以将结构的应力、位移等参数与钢筋锈蚀的程度进行对比，从而分析钢筋锈蚀对结构的影响。

ANSYS锈蚀型钢混凝土构件数值模拟方法研究

面面积的方法．
２１２锈蚀型钢混凝土粘结滑移．．
笔者对部分轻度锈蚀型钢混凝土梁有限元数
值模拟全过程进行了研究，对模拟过程中所涉及
到的材料选择、元类型、型建立、结滑移模单模粘拟、约束及荷载加载、后处理等问题进行了全面而系统的分析．文将以一根下翼缘均匀锈蚀的型本
作者简介：王
பைடு நூலகம்
倩（９５）女，１８一，山东枣庄人，硕士
第２期
１２单元类型．
王倩：ＮＹ锈蚀型钢混ＡＳＳ
笪鲨堕塑至
・５・２
混凝土采用Ｓｌ６ｏｉ５单元，拟混凝土的开裂、ｄ模压碎、塑变及徐变．蚀及未锈蚀型钢均采用Ｓｌ锈ｏ —
中图分类号：Ｕ７Ｔ３５
文献标志码：Ａ
近些年来，钢混凝土结构因其承载力强、型刚
度大、震性好等特点得到广泛应用，型钢混凝抗但土耐久性的研究还较少．钢混凝土耐久性问题型已陆续出现，因此型钢混凝土的耐久性问题将受
质．
２有限元模型的建立
２１锈蚀单元建立．
２１１锈蚀型钢处理．．
图１块体分割示意图
同块体或线分配不同的单元属性，别生成纵筋、分
箍筋、型钢及混凝土；
通过ＸＩＥ命令进行单元尺寸设置或等分设ＳＺ置后，采用映射网格划分，生成的型钢和混凝土则单元均匀平行六面体单元，型钢和混凝土单元且节点在整体坐标上可以保证一一对应，图２所如

锈蚀钢筋压屈承载力试验研究及有限元分析

锈蚀钢筋压屈承载力试验研究及有限元分析石泉彬;周桂香【摘要】在实验室采用直流电源进行电化学加速锈蚀钢筋，从而获得不同直径、长径比和锈蚀率的锈蚀钢筋试件，然后在万能电子试验机上进行压屈试验，获得锈蚀钢筋压屈承栽力曲线。

经过统计分析，得到四种形态的锈蚀钢筋压屈承载力计算模型。

应用大型有限元分析软件ANSYS对锈蚀钢筋压屈承载力模型进行进一步验证。

%Corroded reinforcements, with various diameters, length-to-diameter ratios and corrosion rates, are obtained from the lab by using DC electrical sources to accelerate corrosion. The buckling capacity curves of corroded reinforcements are gained from electronic universal testing machine in the buckling test.The buckling capacity computational model of corroded reinforcement can be generalized in four types that are verified by the application of finite element analysis software ANASYS.【期刊名称】《泰州职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(011)005【总页数】5页(P43-47)【关键词】锈蚀钢筋;压屈承载力;试验;有限元【作者】石泉彬;周桂香【作者单位】泰州职业技术学院建筑工程系,江苏泰州225300;泰州职业技术学院建筑工程系,江苏泰州225300【正文语种】中文【中图分类】TU311;TU375在不利乃至恶劣环境的长期作用下，桥梁、海工、水工和工业厂房等建筑物的混凝土构件存在钢筋锈蚀致使承载力降低的现象。

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

（．ｈｏｆＣｖｌｎｒｈｔｔｒｇｎｅｉｇＮｏｔｅｓａｌＵｎｖｒｉ，ｉｎＪｌ３０２ｈｎ；１ＳｏｌｉｉａｄＡｃｉｃｕｅＥｎｉｅｒ。ｒｈａｔｃｏｅｎＤｉｎｉｉｅｓｙＪｌｉｎ１２１。Ｃｉａｔｉｉ
２ＳｈｏｆＣｉｉａｄＨｙｒｕｉｎｉｅｒｎ．ｃｏｌｖｌｎｄａｌＥｇｎｅｉｇ，ＤａｉｎＵｎｖｒｉｆＴｅｈｏｏｙ，ＤａｉｎＬｉｏｉｇ１６２ｏｃｌｉｅｓｔｏｃｎｌｇａｙｌａｎｎ１０３，ａ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｈｘｅｍｅｔｌｒｓｌｓｏｅｔｎａａｉｆｒｉｆｒｉｇｓｅｌｃｒｏｉｎｃｍｐｅｓｅｓｒｃ：ａｅｎｔｅｅｐｒｎａｅｕｔｆｂａｇｃｐｃｔｏｅｎｏｃｎｔｅｏｒｓｏｏｒｓｉｉｉｙｖｍｅｅｓｈｏｕａｉｎｍｏｅｆｃｒｏｅｅｎｏｃｄｉｐｔｆｒｒｙＡＮＳｏｔｒ．Ｔｅｆｉｌｍｅｔｍｂｒ．ｔｅｃｍｐｔｔｄｌｏｏｄｄｒｉｆｒｅＳｕｏｗａｄｂｏＹＳｓｆｗａｅｈｎｔｅｅｎｉｅｍｅｈｄｉｍｐｏｅｏａａｙｉｔｅｃｒｏｅｅｎｏｃｄｃｎｒｔｏｕｓｗｉａｇ — ｃｅｔｃｔｏｒｓｉｎＴｅｔｏｓｅｌｙｄｔｎｌｓｓｈｏｄｄｒｉｆｒｅｏｃｅｅｃｌｍｎｔｌｒｅｅｃｎｒｉｃｍｐｅｓｏ．ｈｈｉｙｃｒｏｉｎｅｆｃｆｓｅｌｂｒｉｉｌｔｄｂｅｅａｕｅｆｅｄ，ｖｒａｉｎｏｅｒｎａａｉｎｈｉｔｂｔｎｏｓｏｆｔｏｔｅａｓｓｅｍｕａｅｙｔｍｐｒｔｒｌｉａｔｆｂａｇｃｐｃｔａｄｔｅｄｓｉｕｉｉｏｉｙｒｏｒｌｆｈａｌｒｒｃｓｗｅｅｏｔｉｅｉｏｒｓｏａｉｎｒａｉｇＴｅｅｐｒｎａｅｕｔｓｏｓｔａｘｅ．ｕｅｏｅｆｉｅｃａｋｒｂａｎｄｗｔｃｒｏｉｎｒｔｉｃｅｓｎ．ｈｘｅｍｅｔｌｒｓｌｈｗｈｔｅｐｒｔｕｈｏｉｉ

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟随着时间的推移和外部环境的影响，钢筋混凝土结构中的钢筋可能会发生锈蚀。

而对于大偏心受压柱这样的结构来说，锈蚀对其承载力的影响尤为明显。

因此，进行针对此类结构的数值模拟研究，对于评估其安全性具有重要意义。

针对锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟，一般需要考虑以下几个方面：
1.材料模型：需要选取适当的材料模型，包括混凝土、钢筋和锈蚀钢筋的材料模型。

对于锈蚀钢筋，可以采用表征其锈蚀程度的参数（如截面损失率）来修改其材料性能。

2.几何模型：需要建立准确的几何模型，包括截面尺寸、截面形状、偏心距等参数。

同时，还需要考虑钢筋锈蚀的影响，如钢筋截面积的损失等。

3.加载方式：需要确定合适的加载方式，包括载荷大小、载荷类型（如轴向压力、弯矩等）和加载路径（如单向加载、往复加载等）。

基于以上考虑，可以使用有限元软件（如ANSYS、ABAQUS等）对锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱进行数值模拟。

需要注意的是，模拟时应根据实际情况选取适当的参数，如截面损失率、钢筋锈蚀程度等。

通过数值模拟，可以得到大偏心受压柱的应力分布、变形情况以及承载力等参数，从而评估其安全性。

同时，还可以通过修改参数（如截面尺寸、材料参数等）进行敏感性分析，为设计提供参考。

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锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱是一种常见的结构形式，其在工程实践中应用广泛。

然而，由于长期受到环境的侵蚀和使用的疲劳，这种结构容易出现锈蚀现象，从而影响其力学性能和安全性。

因此，对锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱进行数值模拟研究，有助于深入了解其受力特性和破坏机理，为工程实践提供科学依据。

数值模拟是一种基于计算机技术的分析方法，通过建立数学模型和计算方法，模拟实际工程中的受力情况和变形规律。

在锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟中，需要考虑多种因素，如材料性质、几何形状、荷载类型等。

下面将从这些方面展开具体的介绍。

一、材料性质锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的材料性质是数值模拟的基础。

其中，混凝土的本构关系、钢筋的应力应变关系和锈蚀程度等因素都需要考虑。

一般来说，混凝土可以采用线性弹性模型或非线性本构模型进行建模，而钢筋可以采用弹塑性本构模型或塑性本构模型进行建模。

在考虑锈蚀程度时，可以采用经验公式或实验数据进行计算。

二、几何形状锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的几何形状对其受力特性和破坏机理有着重要影响。

在数值模拟中，需要考虑柱的截面形状、长度、偏心距等因素。

一般来说，可以采用有限元方法进行建模，将柱分割成若干个小单元，通过计算每个单元的应力和变形，得到整个柱的受力情况和变形规律。

三、荷载类型锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱在不同荷载类型下的受力特性和破坏机理也有所不同。

在数值模拟中，需要考虑柱的受压、受弯和受剪等不同荷载类型，并进行相应的计算。

一般来说，可以采用静力分析或动力分析方法进行建模，通过计算柱在不同荷载下的应力和变形，得到其受力特性和破坏机理。

综上所述，锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟需要考虑多种因素，包括材料性质、几何形状和荷载类型等。

通过建立合理的数学模型和计算方法，可以深入了解其受力特性和破坏机理，为工程实践提供科学依据。

混凝土内自然锈蚀钢筋力学性能试验及数值模拟

收稿日期：２０１７－１２－１９修回日期：２０１８－０４－１２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５７８２６７，５１８７８３１９，５１３７８２４１）；江苏省“六大人才高峰”高层次人才资助项目（２０１５－ＪＺ－００８）作者简介：陆春华（１９７９—），男，教授，研究方向为混凝土结构耐久性．Ｅｍａｉｌ：ｌｃｈ７９＠ｍａｉｌ．ｕｊｓ．ｅｄｕ．ｃｎ引文格式：陆春华，王一健，成璞．混凝土内自然锈蚀钢筋力学性能试验及数值模拟［Ｊ］．江苏科技大学学报（自然科学版），２０１９，３３（６）：１０６
混凝土内自然锈蚀钢筋力学性能试验及数值模拟
陆春华，王一健，成璞
（江苏大学土木工程与力学学院，镇江２１２０１３）
摘要：为了分析受盐侵蚀作用后混凝土内锈蚀钢筋的力学性能退化规律，对预制开裂混凝土构件进行了近４年的“氯盐干湿循环———自然锈蚀”试验，从而得到了一批局部坑蚀明显、且呈现全面锈蚀的钢筋样本．通过锈蚀钢筋的坑蚀深度测定、拉伸试验以及有限元分析等研究，对其锈蚀表面特性、力学性能退化规律以及数值计算模型的有效性进行了探讨．研究结果表明：氯盐干湿环境下，裂缝的存在加剧了钢筋局部锈蚀的程度，使钢筋出现局部坑蚀和大面积均匀锈蚀的全面锈蚀；随着平均截面损失率 ηａｖｇ的增加，锈蚀钢筋的屈服平台逐渐缩短，ηａｖｇ为５．７７％时，钢筋屈服平台消失；经回归拟合，锈蚀钢筋的名义屈服强度、名义极限强度及伸长率等性能随 ηａｖｇ（＜６％）的增大呈线性下降；建立了锈蚀钢筋力学性能预测的有限元模型，其预测值与试验值吻合良好．相关研究结果可为锈蚀钢筋混凝土结构的性能评价提供一定参考．关键词：氯盐干湿循环；锈蚀钢筋；力学性能；有限元分析中图分类号：ＴＵ５１１．３２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３－４８０７（２０１９）０６－１０６－０８

受腐蚀钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析

受腐蚀钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析发表时间：2017-06-06T15:34:50.583Z 来源：《防护工程》2017年第2期作者：李琼阳高恩全[导读] 钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土梁耐久性的重要因素之一。

浙江省交通规划设计研究院杭州 310006摘要：钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土梁耐久性的重要因素之一。

本文基于虚拟裂纹模型，应用混凝土损伤塑性理论，提出了适用于钢筋混凝土梁抗弯性能计算的有限元模拟方法，并利用有限元软件ABAQUS模拟了钢筋混凝土梁在纵筋腐蚀情况下的抗弯响应，研究分析了不同的腐蚀情况和FRP加固的影响。

计算结果表明，数值和实验结果具有较好的一致性，验证了该方法的有效性。

钢筋受腐蚀会明显降低结构的抗弯性能，结构承载力的下降比例与腐蚀程度基本相等，FRP加固可以显著提高结构的承载能力，改善腐蚀对结构承载力的影响，恢复结构的抗弯性能。

关键词：钢筋混凝土；腐蚀；弯曲；有限元钢筋混凝土结构因价格低廉，并且具有良好的安全性和耐久性，是目前应用最广泛的结构形式。

在钢筋混凝土结构使用的过程中，由于复杂的环境，会出现各种耐久性问题，其中普遍存在的问题就是钢筋腐蚀导致的结构的过早破坏，目前已成为世界各国关注的一大灾害[1]。

因此，对钢筋混凝土结构防腐蚀、受腐蚀后的受力性能和剩余承载力计算与评估、维修加固等方面开展研究具有重要的工程意义。

目前，对于受腐蚀钢筋混凝土构件的受力性能研究，国内外已开展了大量的试验和理论研究，主要集中在受腐蚀钢筋混凝土梁的抗弯性能，并取得了一些初步成果 [1-4]。

但是试验研究工作费时费力，开展大量的试验研究难度较大，而数值模拟的方法能够有效弥补试验的不足。

由于腐蚀的影响，钢筋与混凝土界面的粘结性能会发生改变，而且机理很复杂，目前暂缺乏较完整的粘结滑移模型来支持有限元数值分析工作[5]。

本文基于虚拟裂纹模型和提出的模型，应用混凝土损伤塑性理论，利用有限元软件ABAQUS开展钢筋混凝土梁在纵筋腐蚀情况下的抗弯响应，并研究分析了不同的腐蚀情况和FRP的使用给结构的整体抗弯性能带来的影响。

锈蚀HRB500钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

锈蚀HRB500钢筋混凝土板抗弯性能试验研究作者：方亮周云易督航来源：《湖南大学学报·自然科学版》2020年第11期摘要：采用通电方式对配置HRB500级钢筋和普通钢筋的混凝土板进行加速锈蚀，并对锈蚀钢筋混凝土板进行抗弯承载力试验研究. 对比分析了不同锈蚀程度下钢筋混凝土板的破坏形态、抗弯承载能力、荷载-挠度曲线. 同时，通过试验研究了锈蚀钢筋受拉性能和黏结性能随锈蚀程度不同的变化规律. 考虑板内不同锈蚀程度的钢筋可能发生受拉屈服或黏结滑移破坏，提出锈蚀钢筋混凝土板抗弯承载力计算方法. 经过对比分析，试验结果与计算模型吻合良好，锈蚀板抗弯承载力计算值与试验值之比的平均值为1.019，标准差为0.081.关键词：HRB500级钢筋;锈蚀;钢筋混凝土板;抗弯承载力中图分类号：TU375.2 文献标志码：AExperimental Study on Flexural Behavior of CorrodedReinforced Concrete Slabs with HRB500 BarsFANG Liang1，2，ZHOU Yun1†，YI Duhang3（1. College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China;2. Engineering College，Hunan Agricultural University，Changsha 410128，China;3. School of Civil Engineering ，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China）Abstract：The reinforced concrete slabs using HRB500 rebar and ordinary steel rebar were corroded by artificial accelerated method， and four-point bending test was applied on these corroded slabs. The failure modes， flexural capacity， load-deflection curves of the slabs were analyzed by comparing test specimens under different corrosion degree. This study further investigated the relationship between corrosion ratio and deterioration of tensile capacity and bond behavior of corroded steel. Considering the occurrence of reinforcement yielding and bond-slip due to different corrosion degree， a calculation method of flexural bearing capacity of corroded reinforced concrete slab was proposed. A good agreement between calculated values and tested results of the corroded reinforced concrete slab was achieved. The average ratio of calculated values to test results was1.019， and the standard deviation was 0.081.Key words：HRB500 bars;corrosion;reinforced concrete slab;flexural bearing capacity鋼筋混凝土结构中运用强度高、性能好的钢筋，既能提高构件受力性能、改善其使用功能，又方便拓展结构设计方法，还可以节省材料，具有十分明显的经济效益. 20世纪80年代起国外普遍采用设计强度400 MPa以上的高强钢筋;欧美国家、日本等20世纪90年代以来对设计强度达500 MPa的钢筋进行了大面积的推广应用[1]. Apostolopoulos等[2-3]研究了锈蚀对S500级钢筋疲劳性能的影响. Sumpter 等[4-5]通过对比试验研究了配置高强钢筋和普通钢筋的混凝土梁，认为使用高强钢筋可提高抗剪承载力. 我国对高强度钢筋的研发和应用起步稍晚，但随着我国建筑用钢筋体系不断完善，HRB500级系列高强钢筋已进入规范，并制定了“加快淘汰335 MPa、优先使用400 MPa，积极推广500 MPa螺纹钢筋”的技术路线[6]，因此全国各研究机构和高校进行了大量试验研究. 沈宇[7]、徐风波[8]、李琼[9]分别通过试验对配置HRB500级钢筋的混凝土梁的抗弯承载力、正常使用开裂和挠度问题进行了研究. 张艇[10]对HRB500级钢筋混凝土简支梁和连续梁的受弯及受剪性能进行了试验研究. 江涛[11]对配置HRB500级钢筋的混凝土框架结构进行了静力试验研究. 于秋波[12]通过试验研究了配置HRB500级钢筋的部分预应力混凝土梁的受力特点和破坏形态. 王铁成等[13-14]研究了高强钢筋混凝土构件在静力荷载作用下的抗弯、抗剪性能和低周往复荷载作用下的抗震性能. 丰见政[15]对比研究了配置HRB500级钢筋混凝土梁常温下和高温后的力学性能. 金伟良等[16]对锈蚀HRB500级钢筋混凝土构件的受力性能进行了试验研究. 总结来看，因钢筋锈蚀引起的混凝土结构耐久性问题研究周期长、试验离散性较大，因此目前针对配置HRB500级钢筋的混凝土构件耐久性问题研究较少[17]. 另外，结合市场调查和工程实际情况发现，HRB500级系列钢筋仅在沿海较发达地区使用较多，中部地区普及程度仍然较低. 本次试验通过对加速锈蚀后的钢筋混凝土足尺板进行静力抗弯试验，结合同等条件下混凝土内锈蚀钢筋的黏结强度和抗拉强度，对比分析锈蚀对配置HRB500级钢筋混凝土板抗弯性能的影响，为高强钢筋混凝土构件耐久性设计以及高强钢筋在工程中进一步推广应用提供更多数据支持和研究依据.1 试验设计1.1 试件设计制作为了研究锈蚀钢筋混凝土板的受弯性能，设计制作了16块钢筋混凝土足尺板. 板长2 300 mm，计算跨度2 100 mm，截面b×h=700 mm×100 mm. 足尺板试件根据混凝土和钢筋强度等级不同分为4组，配置详见表1. 板内分布筋均采用HRB400级钢筋，直径6 mm. 试件纵筋伸出板端便于通电锈蚀时钢筋串联. 另外设计16块材料、配筋与足尺板一一对应的小板（如图1所示），与足尺板同期制作完成. 试件混凝土拌和采用标号42.5的普通硅酸盐水泥，粗骨料为最大粒径30 mm的卵石，细骨料为普通河砂. 设计强度为C40的混凝土，配合比为：m水泥∶ m 砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.68 ∶ 0.47;设计强度为C50的混凝土，配合比为：m水泥∶m砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.23 ∶ 0.326，使用萘系减水剂. 足尺板与小板试件均在室内自然养护成型. 试件混凝土与钢筋强度标准值详见表 2、表3.1.2 试件通电锈蚀钢筋混凝土板加速锈蚀试验方案如图2所示. 为使足尺板和小板锈蚀环境和程度一致，每块足尺板和对应小板的纵筋串联，接入直流电源正极（足尺板横向分布钢筋做绝缘和防锈处理）;不锈钢棒接入直流电源负极. 试件表面覆盖吸水海绵，通过喷洒淡盐水保证电化学反应持续进行. 本次试验采用24 V外接直流电源，通过调节回路中可变电阻，改变回路电流大小，保持腐蚀电流密度基本恒定在（0.1±0.02） mA/cm2. 锈蚀过程中，定时记录锈蚀回路的电流值，累计试件总通电量，推算钢筋的锈蚀程度，并根据量测结果确定锈蚀时长，确保达到预计锈蚀率. 试验设计钢筋锈蚀程度分为4个等级：0%、5%、10%和15%. 足尺板S1-1H和小板X1-1H 因通电时长超出预计，钢筋锈蚀程度以实际测量值为准.1.3 试验方案足尺板静力抗弯试验、钢筋混凝土拉拔试验和钢筋拉伸试验均在湖南农业大学土木工程实验室进行.足尺板静力抗弯承载力试验采用四点加载方式（如图3所示）. 加载制度依据《混凝土结构试验标准方法》（GB 50152—2012）分级加载. 试件测点布置情况如图3所示：板底跨中和1/3跨段处贴混凝土应变片（S1～S6），板侧贴混凝土应变片（S7～S9）测应变;板底跨中和两个1/3跨段边缘处设置位移计（D2～D4和D6～D8），支座中点处板顶设千分表（D1，D5）测位移. 为尽量避免足尺板在加载过程中发生扭转，用2对长度800 mm的条形钢支座作为四点加载时的支撑，板与支座盖板间的缝隙用水泥净浆填满. 小板完成锈蚀后，按图1（b）所示切割线，将小板切割成5个试块. 1号、2号块破型取出锈蚀钢筋用于单向拉伸试验;3～5号块用于钢筋混凝土的黏结性能测试.钢筋单向拉伸试验使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，依据《钢筋混凝土用钢材试验方法》（GB/T 28900—2012）进行.锈蚀钢筋混凝土的黏结性能测试采用半梁式拉拔试验方法进行. 加载方案及试验情况详见图4，通过在拉拔装置中加设钢辊支，模拟实际受弯构件中纵筋偏心受拉的情况. 为防止钢辊支与试件接触位置过早出现局压破坏，加垫硬质橡胶条. 使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，加载方案采用位移控制，加载速率0.5 mm/min，在试件自由端架设位移计. 试验过程中记录钢筋受到的拉力N，以及试件自由端钢筋与混凝土的位移.2 锈蝕钢筋受力性能2.1 钢筋锈蚀情况钢筋的锈蚀程度均用锈蚀率衡量. 将试件破型取出锈蚀钢筋并进行酸洗和打磨除锈，测量钢筋长度和质量，根据式（1）计算锈蚀率.式中：η为钢筋的锈蚀率，%;m0为钢筋锈蚀前质量，g，按钢筋长度乘以标准线密度计算获得;m为锈蚀钢筋除锈后质量，g.混凝土内的钢筋往往出现不均匀锈蚀，同一根钢筋远离保护层一侧锈蚀情况较轻，靠近保护层的一侧锈蚀较严重（如图5所示）.2.2 钢筋拉伸试验结果锈蚀钢筋拉伸断裂往往在截面削弱严重的坑蚀位置，且钢筋锈蚀越严重，破坏时越突然，颈缩现象越不明显（如图6所示）. 对比不同锈蚀率钢筋的荷载-位移曲线（如图7所示），可发现屈服平台随锈蚀率增大而逐渐缩短.钢筋拉伸试验结果详见表4. 对比试验结果可知HRB500E级钢筋锈蚀后强度及变形性能的变化规律与HRB400级钢筋的基本一致. 钢筋屈服强度、极限强度和伸长率都随锈蚀率增加而明显下降（如图8～图10所示），锈蚀后钢筋强度可按回归公式（2）（3）计算.式中：fy，C、 fy，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋屈服强度，MPa;fu，C、 fu，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋极限强度，MPa;δy、δu分别为锈蚀钢筋屈服强度和极限强度的回归系数.2.3 拉拔试验结果锈损拉拔试件的锈胀裂缝主要在底部保护层处沿纵筋方向开展（如图11所示）. 试验结果详见表5. 破坏形式主要有：弯剪破坏、劈裂破坏、局压破坏和钢筋拉断（如图12所示）. 锈蚀率较低、锈胀裂缝较小时，试件出现类似受弯构件的弯剪裂缝. 在自由端附近的钢辊支处先出现沿正截面的竖向裂缝，向上发展后与纵向劈裂裂缝连通（如图12（a）所示）. 锈蚀率较高、锈胀裂缝较宽时，试件出现劈裂破坏，劈裂面混凝土保留较清晰的钢筋肋痕迹，肋间有少量挤压破碎的混凝土粉末（如图12（b）所示）. 混凝土强度等级C40的试件B1-2L5劈裂破坏时辊支附近混凝土局部压碎（如图12（c）所示）. 钢筋强度等级HRB400的试件B2-1L3钢筋拉断（如图12（d）所示）. 可知，当锈蚀率较小时，试件可能出现混凝土受压或钢筋受拉破坏. 试件B1-1H4、B1-1H5因锈胀裂缝过宽而损坏.1 试验设计1.1 试件设计制作为了研究锈蚀钢筋混凝土板的受弯性能，设计制作了16块钢筋混凝土足尺板. 板长2 300 mm，计算跨度2 100 mm，截面b×h=700 mm×100 mm. 足尺板试件根据混凝土和钢筋强度等级不同分为4组，配置详见表1. 板内分布筋均采用HRB400级钢筋，直径6 mm. 试件纵筋伸出板端便于通电锈蚀时钢筋串联. 另外设计16块材料、配筋与足尺板一一对应的小板（如图1所示），与足尺板同期制作完成. 试件混凝土拌和采用标号42.5的普通硅酸盐水泥，粗骨料为最大粒径30 mm的卵石，细骨料为普通河砂. 设计强度为C40的混凝土，配合比为：m水泥∶ m 砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.68 ∶ 0.47;设计强度为C50的混凝土，配合比为：m水泥∶m砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.23 ∶ 0.326，使用萘系减水剂. 足尺板与小板试件均在室内自然养护成型. 试件混凝土与钢筋强度标准值详见表 2、表3.1.2 试件通电锈蚀钢筋混凝土板加速锈蚀试验方案如图2所示. 为使足尺板和小板锈蚀环境和程度一致，每块足尺板和对应小板的纵筋串联，接入直流电源正极（足尺板横向分布钢筋做绝缘和防锈处理）;不锈钢棒接入直流电源负极. 试件表面覆盖吸水海绵，通过喷洒淡盐水保证电化学反应持续进行. 本次试验采用24 V外接直流电源，通过调节回路中可变电阻，改变回路电流大小，保持腐蚀电流密度基本恒定在（0.1±0.02） mA/cm2. 锈蚀过程中，定时记录锈蚀回路的电流值，累计试件总通电量，推算钢筋的锈蚀程度，并根据量测结果确定锈蚀时长，确保达到预计锈蚀率. 试验设计钢筋锈蚀程度分为4个等级：0%、5%、10%和15%. 足尺板S1-1H和小板X1-1H 因通电时长超出预计，钢筋锈蚀程度以实际测量值为准.1.3 试验方案足尺板静力抗弯试验、钢筋混凝土拉拔试验和钢筋拉伸试验均在湖南农业大学土木工程实验室进行.足尺板静力抗弯承载力试验采用四点加载方式（如图3所示）. 加载制度依据《混凝土结构试验标准方法》（GB 50152—2012）分级加载. 试件测点布置情况如图3所示：板底跨中和1/3跨段处贴混凝土应变片（S1～S6），板侧贴混凝土应变片（S7～S9）测应变;板底跨中和两个1/3跨段边缘处设置位移计（D2～D4和D6～D8），支座中点处板顶设千分表（D1，D5）测位移. 为尽量避免足尺板在加载过程中发生扭转，用2对长度800 mm的条形钢支座作为四点加载时的支撑，板与支座盖板间的缝隙用水泥净浆填满. 小板完成锈蚀后，按图1（b）所示切割线，将小板切割成5个试块. 1号、2号块破型取出锈蚀钢筋用于单向拉伸试验;3～5号块用于钢筋混凝土的黏结性能测试.钢筋单向拉伸试验使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，依据《钢筋混凝土用钢材试验方法》（GB/T 28900—2012）进行.銹蚀钢筋混凝土的黏结性能测试采用半梁式拉拔试验方法进行. 加载方案及试验情况详见图4，通过在拉拔装置中加设钢辊支，模拟实际受弯构件中纵筋偏心受拉的情况. 为防止钢辊支与试件接触位置过早出现局压破坏，加垫硬质橡胶条. 使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，加载方案采用位移控制，加载速率0.5 mm/min，在试件自由端架设位移计. 试验过程中记录钢筋受到的拉力N，以及试件自由端钢筋与混凝土的位移.2 锈蚀钢筋受力性能2.1 钢筋锈蚀情况钢筋的锈蚀程度均用锈蚀率衡量. 将试件破型取出锈蚀钢筋并进行酸洗和打磨除锈，测量钢筋长度和质量，根据式（1）计算锈蚀率.式中：η为钢筋的锈蚀率，%;m0为钢筋锈蚀前质量，g，按钢筋长度乘以标准线密度计算获得;m为锈蚀钢筋除锈后质量，g.混凝土内的钢筋往往出现不均匀锈蚀，同一根钢筋远离保护层一侧锈蚀情况较轻，靠近保护层的一侧锈蚀较严重（如图5所示）.2.2 钢筋拉伸试验结果锈蚀钢筋拉伸断裂往往在截面削弱严重的坑蚀位置，且钢筋锈蚀越严重，破坏时越突然，颈缩现象越不明显（如图6所示）. 对比不同锈蚀率钢筋的荷载-位移曲线（如图7所示），可发现屈服平台随锈蚀率增大而逐渐缩短.钢筋拉伸试验结果详见表4. 对比试验结果可知HRB500E级钢筋锈蚀后强度及变形性能的变化规律与HRB400级钢筋的基本一致. 钢筋屈服强度、极限强度和伸长率都随锈蚀率增加而明显下降（如图8～图10所示），锈蚀后钢筋强度可按回归公式（2）（3）计算.式中：fy，C、 fy，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋屈服强度，MPa;fu，C、 fu，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋极限强度，MPa;δy、δu分别为锈蚀钢筋屈服强度和极限强度的回归系数.2.3 拉拔试验结果锈损拉拔试件的锈胀裂缝主要在底部保护层处沿纵筋方向开展（如图11所示）. 试验结果详见表5. 破坏形式主要有：弯剪破坏、劈裂破坏、局压破坏和钢筋拉断（如图12所示）. 锈蚀率较低、锈胀裂缝较小时，试件出现类似受弯构件的弯剪裂缝. 在自由端附近的钢辊支处先出现沿正截面的竖向裂缝，向上发展后与纵向劈裂裂缝连通（如图12（a）所示）. 锈蚀率较高、锈胀裂缝较宽时，试件出现劈裂破坏，劈裂面混凝土保留较清晰的钢筋肋痕迹，肋间有少量挤压破碎的混凝土粉末（如图12（b）所示）. 混凝土强度等级C40的试件B1-2L5劈裂破坏时辊支附近混凝土局部压碎（如图12（c）所示）. 钢筋强度等级HRB400的试件B2-1L3钢筋拉断（如图12（d）所示）. 可知，当锈蚀率较小时，试件可能出现混凝土受压或钢筋受拉破坏. 试件B1-1H4、B1-1H5因锈胀裂缝过宽而损坏.1 试验设计1.1 试件设计制作为了研究锈蚀钢筋混凝土板的受弯性能，设计制作了16块钢筋混凝土足尺板. 板长2 300 mm，计算跨度2 100 mm，截面b×h=700 mm×100 mm. 足尺板试件根据混凝土和钢筋强度等级不同分为4组，配置详见表1. 板内分布筋均采用HRB400级钢筋，直径6 mm. 试件纵筋伸出板端便于通电锈蚀时钢筋串联. 另外设计16块材料、配筋与足尺板一一对应的小板（如图1所示），与足尺板同期制作完成. 试件混凝土拌和采用标号42.5的普通硅酸盐水泥，粗骨料为最大粒径30 mm的卵石，细骨料为普通河砂. 设计强度为C40的混凝土，配合比为：m水泥∶ m 砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.68 ∶ 0.47;设计强度为C50的混凝土，配合比为：m水泥∶m砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.23 ∶ 0.326，使用萘系减水剂. 足尺板与小板试件均在室内自然养护成型. 试件混凝土与钢筋强度标准值详见表 2、表3.1.2 试件通电锈蚀钢筋混凝土板加速锈蚀试验方案如图2所示. 为使足尺板和小板锈蚀环境和程度一致，每块足尺板和对应小板的纵筋串联，接入直流电源正极（足尺板横向分布钢筋做绝缘和防锈处理）;不锈钢棒接入直流电源负极. 试件表面覆盖吸水海绵，通过喷洒淡盐水保证电化学反应持续进行. 本次试验采用24 V外接直流电源，通过调节回路中可变电阻，改变回路电流大小，保持腐蚀电流密度基本恒定在（0.1±0.02） mA/cm2. 锈蚀过程中，定时记录锈蚀回路的电流值，累计试件总通电量，推算钢筋的锈蚀程度，并根据量测结果确定锈蚀时长，确保达到预计锈蚀率. 试验设计钢筋锈蚀程度分为4个等级：0%、5%、10%和15%. 足尺板S1-1H和小板X1-1H 因通电时长超出预计，钢筋锈蚀程度以实际测量值为准.1.3 试验方案足尺板静力抗弯试验、钢筋混凝土拉拔试验和钢筋拉伸试验均在湖南农业大学土木工程实验室进行.足尺板静力抗弯承载力试验采用四点加载方式（如图3所示）. 加载制度依据《混凝土结构试验标准方法》（GB 50152—2012）分级加载. 试件测点布置情况如图3所示：板底跨中和1/3跨段处贴混凝土应变片（S1～S6），板侧贴混凝土应变片（S7～S9）测应变;板底跨中和两个1/3跨段边缘处设置位移计（D2～D4和D6～D8），支座中点处板顶设千分表（D1，D5）测位移. 为尽量避免足尺板在加载过程中发生扭转，用2对长度800 mm的条形钢支座作为四点加载时的支撑，板与支座盖板间的缝隙用水泥净浆填满. 小板完成锈蚀后，按图1（b）所示切割线，将小板切割成5个试块. 1号、2号块破型取出锈蚀钢筋用于单向拉伸试验;3～5号块用于钢筋混凝土的黏结性能测试.钢筋单向拉伸试验使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，依据《钢筋混凝土用钢材试验方法》（GB/T 28900—2012）进行.锈蚀钢筋混凝土的黏结性能测试采用半梁式拉拔试验方法进行. 加载方案及试验情况详见图4，通过在拉拔装置中加设钢辊支，模拟实际受弯构件中纵筋偏心受拉的情况. 为防止钢辊支与试件接触位置过早出现局压破坏，加垫硬质橡胶条. 使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，加载方案采用位移控制，加载速率0.5 mm/min，在试件自由端架设位移计. 试验过程中记录钢筋受到的拉力N，以及试件自由端钢筋与混凝土的位移.2 锈蚀钢筋受力性能2.1 钢筋锈蚀情况钢筋的锈蚀程度均用锈蚀率衡量. 将试件破型取出锈蚀钢筋并进行酸洗和打磨除锈，测量钢筋长度和质量，根据式（1）计算锈蚀率.式中：η为钢筋的锈蚀率，%;m0为钢筋锈蚀前质量，g，按钢筋长度乘以标准线密度计算获得;m为锈蚀钢筋除锈后质量，g.混凝土内的钢筋往往出现不均匀锈蚀，同一根钢筋远离保护层一侧锈蚀情况较轻，靠近保护层的一侧锈蚀较严重（如图5所示）.2.2 钢筋拉伸试验结果锈蚀钢筋拉伸断裂往往在截面削弱严重的坑蚀位置，且钢筋锈蚀越严重，破坏时越突然，颈缩现象越不明显（如图6所示）. 对比不同锈蚀率钢筋的荷载-位移曲线（如图7所示），可发现屈服平台随锈蚀率增大而逐渐缩短.钢筋拉伸试验结果详见表4. 对比试验结果可知HRB500E级钢筋锈蚀后强度及变形性能的变化规律与HRB400级钢筋的基本一致. 钢筋屈服强度、极限强度和伸长率都随锈蚀率增加而明显下降（如图8～图10所示），锈蚀后钢筋强度可按回归公式（2）（3）计算.式中：fy，C、 fy，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋屈服强度，MPa;fu，C、 fu，N分别为未锈蚀和锈蚀后钢筋极限强度，MPa;δy、δu分别为锈蚀钢筋屈服强度和极限强度的回归系数.2.3 拉拔试验结果锈损拉拔试件的锈胀裂缝主要在底部保护层处沿纵筋方向开展（如图11所示）. 试验结果详见表5. 破坏形式主要有：弯剪破坏、劈裂破坏、局压破坏和钢筋拉断（如图12所示）. 锈蚀率较低、锈胀裂缝较小时，试件出现类似受弯构件的弯剪裂缝. 在自由端附近的钢辊支处先出现沿正截面的豎向裂缝，向上发展后与纵向劈裂裂缝连通（如图12（a）所示）. 锈蚀率较高、锈胀裂缝较宽时，试件出现劈裂破坏，劈裂面混凝土保留较清晰的钢筋肋痕迹，肋间有少量挤压破碎的混凝土粉末（如图12（b）所示）. 混凝土强度等级C40的试件B1-2L5劈裂破坏时辊支附近混凝土局部压碎（如图12（c）所示）. 钢筋强度等级HRB400的试件B2-1L3钢筋拉断（如图12（d）所示）. 可知，当锈蚀率较小时，试件可能出现混凝土受压或钢筋受拉破坏. 试件B1-1H4、B1-1H5因锈胀裂缝过宽而损坏.1 试验设计1.1 试件设计制作为了研究锈蚀钢筋混凝土板的受弯性能，设计制作了16块钢筋混凝土足尺板. 板长2 300 mm，计算跨度2 100 mm，截面b×h=700 mm×100 mm. 足尺板试件根据混凝土和钢筋强度等级不同分为4组，配置详见表1. 板内分布筋均采用HRB400级钢筋，直径6 mm. 试件纵筋伸出板端便于通电锈蚀时钢筋串联. 另外设计16块材料、配筋与足尺板一一对应的小板（如图1所示），与足尺板同期制作完成. 试件混凝土拌和采用标号42.5的普通硅酸盐水泥，粗骨料为最大粒径30 mm的卵石，细骨料为普通河砂. 设计强度为C40的混凝土，配合比为：m水泥∶ m 砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.68 ∶ 0.47;设计强度为C50的混凝土，配合比为：m水泥∶m砂∶ m石∶ m水=1 ∶ 1.49 ∶ 2.23 ∶ 0.326，使用萘系减水剂. 足尺板与小板试件均在室内自然养护成型. 试件混凝土与钢筋强度标准值详见表 2、表3.1.2 试件通电锈蚀钢筋混凝土板加速锈蚀试验方案如图2所示. 为使足尺板和小板锈蚀环境和程度一致，每块足尺板和对应小板的纵筋串联，接入直流电源正极（足尺板横向分布钢筋做绝缘和防锈处理）;不锈钢棒接入直流电源负极. 试件表面覆盖吸水海绵，通过喷洒淡盐水保证电化学反应持续进行. 本次试验采用24 V外接直流电源，通过调节回路中可变电阻，改变回路电流大小，保持腐蚀电流密度基本恒定在（0.1±0.02） mA/cm2. 锈蚀过程中，定时记录锈蚀回路的电流值，累计试件总通电量，推算钢筋的锈蚀程度，并根据量测结果确定锈蚀时长，确保达到预计锈蚀率. 试验设计钢筋锈蚀程度分为4个等级：0%、5%、10%和15%. 足尺板S1-1H和小板X1-1H 因通电时长超出预计，钢筋锈蚀程度以实际测量值为准.1.3 试验方案足尺板静力抗弯试验、钢筋混凝土拉拔试验和钢筋拉伸试验均在湖南农业大学土木工程实验室进行.足尺板静力抗弯承载力试验采用四点加载方式（如图3所示）. 加载制度依据《混凝土结构试验标准方法》（GB 50152—2012）分级加载. 试件测点布置情况如图3所示：板底跨中和1/3跨段处贴混凝土应变片（S1～S6），板侧贴混凝土应变片（S7～S9）测应变;板底跨中和两个1/3跨段边缘处设置位移计（D2～D4和D6～D8），支座中点处板顶设千分表（D1，D5）测位移. 为尽量避免足尺板在加载过程中发生扭转，用2对长度800 mm的条形钢支座作为四点加载时的支撑，板与支座盖板间的缝隙用水泥净浆填满. 小板完成锈蚀后，按圖1（b）所示切割线，将小板切割成5个试块. 1号、2号块破型取出锈蚀钢筋用于单向拉伸试验;3～5号块用于钢筋混凝土的黏结性能测试.钢筋单向拉伸试验使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，依据《钢筋混凝土用钢材试验方法》（GB/T 28900—2012）进行.锈蚀钢筋混凝土的黏结性能测试采用半梁式拉拔试验方法进行. 加载方案及试验情况详见图4，通过在拉拔装置中加设钢辊支，模拟实际受弯构件中纵筋偏心受拉的情况. 为防止钢辊支与试件接触位置过早出现局压破坏，加垫硬质橡胶条. 使用WAW-600D电液伺服万能试验机加载，加载方案采用位移控制，加载速率0.5 mm/min，在试件自由端架设位移计. 试验过程中记录钢筋受到的拉力N，以及试件自由端钢筋与混凝土的位移.2 锈蚀钢筋受力性能2.1 钢筋锈蚀情况钢筋的锈蚀程度均用锈蚀率衡量. 将试件破型取出锈蚀钢筋并进行酸洗和打磨除锈，测量钢筋长度和质量，根据式（1）计算锈蚀率.式中：η为钢筋的锈蚀率，%;m0为钢筋锈蚀前质量，g，按钢筋长度乘以标准线密度计算获得;m为锈蚀钢筋除锈后质量，g.混凝土内的钢筋往往出现不均匀锈蚀，同一根钢筋远离保护层一侧锈蚀情况较轻，靠近保护层的一侧锈蚀较严重（如图5所示）.。

混凝土中钢筋锈蚀的预测模型研究

混凝土中钢筋锈蚀的预测模型研究一、研究背景混凝土结构是现代建筑中最为常见的一种结构形式，而钢筋混凝土结构更是其中的主流。

由于钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土之间的协同作用，使得其具有了良好的受力性能。

然而，随着时间的推移，钢筋混凝土结构中钢筋表面可能会出现锈蚀现象，导致钢筋的力学性能和耐久性下降，从而影响整个结构的安全性能。

因此，混凝土中钢筋锈蚀的预测模型研究具有极其重要的意义。

二、研究现状目前，对于混凝土中钢筋锈蚀的预测模型研究已经有了一些成果。

其中，最常用的预测模型是基于钢筋锈蚀深度的预测模型。

这种模型的基本思路是通过对混凝土中钢筋表面的锈蚀深度进行测量，并根据一定的数学模型来预测锈蚀的发展趋势。

此外，还有一些基于物理力学模型的预测模型，它们通过建立混凝土中钢筋与混凝土之间的力学模型，来预测钢筋的锈蚀发展趋势。

这些模型的预测精度和适用范围各有不同，需要根据实际应用情况进行选择。

三、研究内容本研究旨在建立一种适用于钢筋混凝土结构的预测模型，通过对混凝土中钢筋表面锈蚀深度的测量，结合物理力学模型，来预测钢筋锈蚀的发展趋势。

具体研究内容包括以下几方面：1. 钢筋表面锈蚀深度的测量方法研究。

目前，常用的测量方法包括电化学方法、重量损失法、表面形貌法等。

本研究将比较不同测量方法的优缺点，选择适合的方法进行测量。

2. 钢筋混凝土的力学模型研究。

本研究将建立钢筋混凝土的力学模型，考虑混凝土的弹性模量、泊松比、钢筋的弹性模量、截面积等因素，以及钢筋与混凝土之间的黏结力和摩擦力等因素，建立钢筋混凝土的力学模型，为后续的预测模型打下基础。

3. 钢筋锈蚀的预测模型研究。

本研究将基于钢筋表面锈蚀深度的数据，结合钢筋混凝土的力学模型，建立钢筋锈蚀的预测模型。

通过对模型的验证和修正，得到更加精确的预测结果。

四、研究方法本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法。

具体方法包括以下几方面：1. 实验研究：通过制备不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件，进行锈蚀深度的测量和力学性能测试。

开裂状态下锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的研究

开裂状态下锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的研究摘要:通过电化学腐蚀的方法进行了开裂状态下锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的试验研究。

根据试验数据，拟合出了裂缝宽度对钢筋混凝土梁抗弯刚度影响系数的计算公式。

还给出了锈蚀钢筋混凝土梁短期刚度的表达式。

其结果有益于完善和发展锈蚀钢筋混凝土梁的计算方法。

关键词：钢筋混凝土梁，裂缝，锈蚀，刚度，刚度影响系数Abstract: through the electrochemical corrosion methods of cracking under the state of corroded reinforced concrete beam bending stiffness of the experimental research. According to the test data, fitting out of the crack width of reinforced concrete beam bending stiffness effect coefficient calculation formula. Back to out of corroded reinforced concrete beam and the expression of the short-term stiffness. The results are beneficial to the development and perfection of corroded reinforced concrete beam calculation method.Keywords: reinforced concrete beams, cracks, corrosion, rigidity, stiffness influence coefficients引言钢筋混凝土梁是钢筋混凝土结构中的重要受力构件，研究钢筋混凝土梁中的钢筋锈蚀以后对其各项性能的影响，是钢筋混凝土耐久性研究中十分重要的问题。

混凝土中钢筋锈蚀预测模型的研究

混凝土中钢筋锈蚀预测模型的研究1.研究背景钢筋混凝土结构是现代建筑中广泛使用的一种结构形式。

然而，钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀是一个普遍存在的问题。

钢筋锈蚀会导致钢筋的强度下降，从而降低整个结构的承载能力，严重时甚至会导致结构的倒塌。

因此，预测钢筋锈蚀的情况对于保障钢筋混凝土结构的安全具有重要意义。

2.研究现状目前，国内外学者已经对混凝土中钢筋锈蚀预测模型进行了广泛的研究。

其中，主要的预测模型有基于电化学阻抗法的预测模型、基于有限元方法的预测模型、基于神经网络的预测模型等等。

基于电化学阻抗法的预测模型是一种常用的方法。

该方法利用电极在混凝土表面的电化学反应，通过测量电化学阻抗来预测钢筋锈蚀的情况。

该方法具有非破坏性、可重复性、实时性等优点，但是其精度受到混凝土表面湿度、温度等环境因素的影响。

基于有限元方法的预测模型是一种数值模拟方法。

该方法通过建立混凝土中钢筋锈蚀的数学模型，并利用计算机进行模拟，预测钢筋锈蚀的程度。

该方法具有较高的精度，但是需要耗费较多的时间和计算资源。

基于神经网络的预测模型是近年来发展起来的一种新方法。

该方法利用神经网络的强大的学习能力，通过训练数据集来预测钢筋锈蚀的情况。

该方法具有较高的预测精度和较快的计算速度，但是需要耗费大量的训练数据。

3.研究内容本研究旨在建立一种高精度、实用性强的混凝土中钢筋锈蚀预测模型。

具体研究内容如下：1）建立预测模型本研究将综合利用电化学阻抗法、有限元方法和神经网络方法，建立混凝土中钢筋锈蚀的预测模型。

首先，利用电化学阻抗法测量混凝土表面的电化学阻抗，得到钢筋混凝土结构的腐蚀状态。

然后，将电化学阻抗数据输入到有限元方法中，建立混凝土中钢筋锈蚀的数学模型，通过有限元模拟计算出钢筋的腐蚀程度。

最后，将有限元模拟得到的数据作为训练数据，利用神经网络方法建立混凝土中钢筋锈蚀的预测模型。

2）优化预测模型本研究将采用遗传算法和粒子群优化算法对建立的预测模型进行优化。

211084685_基于ANSYS_的锈蚀钢筋混凝土梁力学性能分析

基于ANSYS的锈蚀钢筋混凝土梁力学性能分析陈飞飞(北京市市政三建设工程有限责任公司北京 100062)摘要：对已有的8根锈蚀钢筋混凝土梁进行有限元建模和分析，得到钢筋腐蚀率为0％、5.0％和10.0％的钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线。

研究结果表明，较高的锈蚀率会对RC梁的刚度、承载能力以及破坏形式等产生不利影响，且通过和破坏试验的对比分析可以看出，通过有限元软件ANSYS能较准确地模拟锈蚀RC组件的力学行为。

研究成果可在一定程度上对耐久性损伤结构的加固有参考意义。

关键词：ANSYS 锈蚀钢筋力学性能耐久性中图分类号：TU375.1文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)05-0073-05Analysis of Mechanical Properties of Corroded ReinforcedConcrete Beams Based on ANSYSCHEN Feifei(Beijing Municipal Three Construction Engineering Co., Ltd., Beijing, 100062 China) Abstract:Based on the finite element modeling and analysis of 8 collected corroded reinforced concrete beams, the load-mid-span deflection curve of reinforced concrete beams with reinforcement corrosion rates of 0%, 5.0% and10.0% are obtained. The results show that the higher corrosion rate has an adverse impact on the stiffness, bearingcapacity and failure mode of RC beams, and that through the comparative analysis with the failure test, it can be seen that the mechanical behavior of corroded RC components can be accurately simulated by the finite element software ANSYS. This research results can have reference significance for the reinforcement of durable damage structures to a certain extent.Key Words: ANSYS; Corroded steel; Mechanical properties; Durability钢筋锈蚀会导致钢筋的屈服强度和横断面积减小、钢筋和混凝土之间的粘结强度的降低以及混凝土膨胀开裂[1-2]，最终使钢筋混凝土组件的力学性能退化，甚至会引发安全问题，造成经济损失。

锈蚀钢筋混凝土梁的有限元模拟

锈蚀钢筋混凝土梁的有限元模拟
徐兆亮;朱尔玉
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2007(000)003
【摘要】目前针对钢筋混凝土梁中钢筋锈蚀膨胀造成的混凝土损伤的研究,主要采取试验和有限元模拟的方法.试验方法往往带来周期长,结果精度低和离散性大等弊端;而有限元模拟则较好的克服这些问题.文章中提出的计算模型利用ADINA中的弥散裂缝模型,进行了网格密度的收敛性考虑,这样可以精确地计算裂缝的出现.同时利用弥散裂缝模型合理地模拟出裂缝的扩展过程,使其免受单元尺寸的影响.
【总页数】3页(P27-29)
【作者】徐兆亮;朱尔玉
【作者单位】北京交通大学,土木建筑工程学院,北京,100044;北京交通大学,土木建筑工程学院,北京,100044
【正文语种】中文
【中图分类】U448.34
【相关文献】
1.一般大气环境下锈蚀钢筋混凝土梁的时变可靠度分析 [J], 杨思昭;王宪杰;董艳秋;王希;龙诗琪;周潇凡
2.不同钢板加固方式对锈蚀钢筋混凝土梁承载性能的影响 [J], 唐皇;彭建新;王晗
3.碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁干湿循环试验 [J], 朱华明;吴瑾
4.锈蚀钢筋混凝土梁裂缝研究 [J], 王婧奇;王慧青
5.加速锈蚀与自然锈蚀钢筋混凝土梁受力性能比较分析 [J], 张伟平;王晓刚;顾祥林;商登峰
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钢筋混凝土保护层锈裂行为的细观有限元模拟

钢筋混凝土保护层锈裂行为的细观有限元模拟徐亦冬;郑颖颖;杜坤;胡雷【摘要】为了研究混凝土材料非均匀特性对保护层锈裂行为的影响,基于蒙特卡罗方法建立了随机骨料模型,采用Matlab软件编写了骨料生成和投放代码,并考虑了界面层的影响.通过改变锈蚀层厚度,对钢筋锈胀引发的混凝土保护层开裂行为进行了细观有限元模拟.结果表明,混凝土内钢筋锈蚀产物膨胀具有非均匀性,砂浆与骨料的界面是钢筋混凝土保护层锈胀过程中的最薄弱环节.当锈蚀层的最大厚度为1.24 μm时,界面开始产生裂缝,随后钢筋周围砂浆产生裂缝;当锈蚀层的最大厚度为9.00 μm时,混凝土保护层表面出现裂缝,此时钢筋的有效锈蚀率仅为0.186％;当锈蚀层的最大厚度达到18.00 μm时,混凝土中钢筋之间裂缝贯通,此时裂缝分布图与实测锈胀开裂相似,表明细观模拟计算可靠.%To study the influence of nonuniform characteristics of concrete on the corrosion-induced concrete cover cracking,a random aggregate model was established by using the Monte Carlo method.The codes of the aggregate generation and the delivery were compiled by the Matlab software considering the influence of the interface layer.By changing the thickness of the corrosion lay er,the meso-scale finite element simulation of the corrosion-induced cracking behavior caused by corrosion of steel reinforcement was conducted.The results show that the expansion of steel reinforcement corrosion product is nonuniform.The interface layer between the mortar and the aggregate is the weakest link in the corrosion process of reinforced concretecover.When the maximum thickness of the corrosion layer is 1.24 μm,the interface layer begins to crack and then the mortar around the steelreinforcement cracks.When the maximum thickness of the corrosion layer is 9.00 μm,the cracks appear on the surface of the concrete cover and the effective corrosion ratio of steel reinforcement is only 0.186％.When the maximum thickness of the corrosion layer reache s to 18.00 μm,the cracks between the steel reinforcement in the concrete are connected,and the crack distribution pattern is similar to that of the measured corrosion cracking,indicating that the meso-scale simulation is reliable.【期刊名称】《东南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(047)002【总页数】6页(P356-361)【关键词】钢筋锈蚀;锈胀开裂;细观模拟;随机骨料模型【作者】徐亦冬;郑颖颖;杜坤;胡雷【作者单位】浙江大学宁波理工学院,宁波315100;杭州交通投资建设管理有限公司,杭州310015;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;重庆交通大学土木工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】TU503氯盐侵蚀引起的钢筋脱钝锈蚀、混凝土保护层开裂和构件承载力下降是造成沿海基础设施耐久性失效的主要因素.随着数值模拟技术的不断发展,有限元模拟已成为材料科学与结构工程学科不可或缺的研究手段,如何有效地模拟沿海混凝土结构的锈裂行为成为了研究的热点.邱兆国等[1]基于混凝土塑性损伤理论,建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的有限元模型,探讨了钢筋直径、锈胀系数、保护层厚度对临界锈蚀率的影响.韦俊等[2]和Chen等[3]利用有限元软件模拟了钢筋不均匀锈蚀引起的混凝土保护层开裂过程.Guzmán等[4]将内嵌黏结裂纹二维单元用于混凝土锈胀开裂过程的模拟中,并与实际桥梁工程测试数据进行了对比验证.混凝土是一种由骨料、砂浆及连接两者之间的界面组成的具有复杂力学性质的非均匀准脆性材料.其宏观尺度表现出的性能劣化是内部细观结构损伤不断累积的结果.在研究混凝土结构材料力学性能的过程中,往往只从宏观角度来考虑,忽略了对其内部复杂细观结构的研究,因而传统有限元模拟无法表征混凝土服役过程所表现出的复杂性.通过建立混凝土细观有限元模型,不仅可以反映混凝土材料组成及力学性质的非均匀性,还能利用计算机的高效性来准确分析并得到混凝土破坏的实质[5].本文基于蒙特卡罗法建立了混凝土随机骨料模型,利用Matlab软件编写骨料生成和投放代码,结合有限元分析软件Abaqus对生成的混凝土细观有限元模型进行网格划分,并考虑了界面层的影响.根据建立的二维细观混凝土模型,通过控制锈蚀层厚度,模拟研究了钢筋锈蚀导致的混凝土保护层开裂过程,并与实测结果进行了对比.1.1 基本原理Fuller级配将混凝土骨料有规则地按粒度大小进行组合排列,使其成为密度最大、空隙最小的混合物.Walraven等[6]基于概率统计理论,给出了Fuller三维级配曲线平面转化公式,即式中,P(D<D0)为二维级配曲线中骨料粒径D<D0的概率,其中,D0为筛孔直径;φ为骨料的体积分数;Dmax为骨料的最大粒径.利用式(1),根据不同的D0取值,可得出概率分布曲线,进而求得内截平面上各种粒径的骨料颗粒数;然后,基于蒙特卡罗法[7],按照骨料之间不重合的原则,对骨料进行随机投放.1.2 骨料颗粒的生成投放1.2.1 二维圆形骨料本文所用的混凝土配合比为m(水泥)∶m(水)∶m(砂子)∶m(粗骨料)=1∶0.53∶2∶3,构件截面尺寸为100 mm×100 mm,试件粗骨料为一级配,骨料粒径为5～20 mm.假定粗骨料形状为球形,据混凝土配合比求出骨料体积分数φ=71%.由式(1)计算出粒径小于D0的骨料在内截平面内出现的概率,结果见表1.分别计算了3个粒径范围(5～10 mm,10～15 mm,15～20 mm)内粗骨料的总面积,取代表性粒径为平均粒径,进而求得二维内截平面内圆形骨料颗粒的数量,结果见表2.圆形骨料在二维平面上的大小和位置是通过半径和圆心平面坐标参数来控制的,利用Matlab软件中的Rand函数随机生成这3个控制参数.根据骨料之间不能相交、不能重合、不能互相包含的原则[8],确定骨料模型,直到生成指定数目的骨料个数后进行绘图,结果见图1.1.2.2 二维凸多边形骨料真实碎石骨料的形状多为凸多面体,因此在二维平面模型中采用凸多边形模拟碎石骨料更为合适.采用边延拓法[9-10]生成二维凸多边形随机骨料,具体步骤如下:① 指定投放区域和粒径区间.在投放区域内生成随机圆,随机圆控制了多边形的大小及位置.② 在每个随机圆上生成3个点,连接成三角形,并控制每个三角形的余弦值都大于0,使生成的三角形为锐角三角形.③ 将三角形作为基础向外延伸,以三角形中最长边为直径画圆,圆上生成多边形中新的顶点Q,其坐标为式中,xi,xi+1,yi,yi+1为与点Q相邻两点的坐标;laiai+1为三角形最长边的长度;m,n为0～1之间的随机数.为了保证生成的点Q落在三角形的外部,需满足式中,S为点Q与点ai、点ai+1围成的三角形面积,S的正负值由点Q、点ai、点ai+1的排列顺序决定,逆时针为正,顺时针为负,可以通过控制S的正负值来决定节点的顺序.为了保证骨料的凸形,控制点Q离基骨料圆心的距离小于骨料2倍粒径.④ 进行颗粒相交检查.计算骨料最大粒径,如果2颗骨料中心之间的距离大于其最大粒径之和,则骨料不相交;否则,运用克莱姆法则判断是否存在交点,如果存在交点,则剔除该延伸点(见图2).⑤ 重复步骤①～④,即可生成满足设定参数的多边形随机骨料模型.利用上述二维凸多边形随机骨料生成方法,建立了尺寸为100 mm×100mm,φ=71%,骨料粒径为5～20 mm的随机骨料投放图(见图3).1.3 界面层的生成界面层本质上是一层含较高孔隙率的近场砂浆材料,其孔隙率和水灰比远大于离骨料较远的砂浆,强度在混凝土组分中最低.界面层厚度一般为10～50 μm,为兼顾计算精度与运算成本,通常使界面层厚度取值偏大,如文献[11]分别选取了0.3与0.5 mm两种界面层厚度进行计算.本文将Matlab软件生成的随机骨料模型导入到AutoCAD软件中,并利用AutoCAD软件提取随机骨料模型边界参数,在骨料表面添加厚度为0.6 mm的界面过渡层[12](见图4).1.4 随机骨料模型网格划分分别对砂浆、骨料和界面3个部分进行网格划分,如图5所示.砂浆和界面采用Abaqus有限元软件中自由网格(Free)的三角单元(Tri)形式进行自动剖分,单元为四节点等参元.骨料划分网格时,在骨料内布置大尺寸种子,骨料表面布设与界面单元尺寸相同的种子,从而形成渐进的网格形式,以减少计算单元数目.砂浆单元、骨料单元和界面单元的网格控制尺寸分别为3.0,2.0,0.6 mm.从细观尺度出发,将混凝土看作由骨料、砂浆及骨料砂浆之间界面层组成的三相复合材料.基于已建立的二维随机多边形骨料模型,采用细观有限元模拟研究了钢筋锈蚀膨胀引起的混凝土保护层锈胀开裂行为.2.1 细观组分材料力学参数骨料和砂浆的材料参数通常可以直接通过试验测得,但骨料与砂浆之间的界面层材料性能则难以得到.尽管界面层的材料与砂浆材料相同,但界面层的弹性模量仅为砂浆基体的20%～50%.本文选取的混凝土细观组分材料参数见表3[12].2.2 锈胀力的加载方法混凝土中钢筋通常为非均匀锈蚀,锈蚀产物靠近保护层一侧较厚,远离保护层一侧较薄[13].薛圣广[14]给出了角区钢筋非均匀锈蚀层厚度的计算公式,即式中,θ为锈蚀层与x轴的夹角;u(θ)为钢筋圆周不同位置处的锈蚀层厚度;u1,u2分别为锈蚀层最大厚度和最小厚度,此处取u1=30u2;r为钢筋的半径.本试验中将钢筋布置在混凝土角区,按照式(4)施加径向位移荷载,模拟混凝土中的钢筋锈胀荷载.钢筋直径为10 mm,将钢筋所在位置设为空圆孔,于圆孔边节点上施加径向位移荷载.所得的钢筋混凝土二维细观有限元模型如图6所示.向细观有限元模型中输入不同的锈蚀层最大厚度值,以观测混凝土试件在不同锈蚀情况下应力分布.通过给定u1,根据式(4)可计算出钢筋周围不同节点处的位移值u(θ),在该位移作用下通过细观有限元模拟可以得到锈胀力,考察节点应力是否大于材料的最大抗拉应力,便可判断此时是否产生裂缝.根据文献[15],填充到界面与锈胀裂缝中的锈蚀产物并不产生锈胀力,对混凝土保护层锈胀开裂过程影响甚微,因此,利用混凝土表面开裂时钢筋的有效锈蚀率ρ来反映锈胀作用的大小,其计算公式为式中,h为锈蚀产物膨胀率,且h∈[2.0,4.0].当u1=1.24 μm时,右侧钢筋附近骨料与砂浆界面层应力为2.66 MPa,钢筋周围砂浆最大应力为3.86 MPa,此时界面层已经开裂并产生裂缝,而砂浆基体还处于弹性阶段,表明界面处是混凝土中的最薄弱部分,易产生混凝土内部损伤.当u1=1.25 μm 时,钢筋周围砂浆开始产生裂缝.随着锈蚀的不断发展,裂缝向外扩展和延伸.当u1=9.00 μm时,混凝土表面出现裂缝,根据式(5)可计算出此时的有效锈蚀率为0.186%,表明钢筋锈蚀极易造成混凝土保护层开裂.当u1=18.00 μm时,钢筋之间的锈胀应力达到4.35 MPa,表明钢筋之间裂缝贯通(见图7(a)),此时裂缝分布与实测保护层开裂情况(见图7(b))相似,表明计算结果可靠.随着锈蚀程度的加深,保护层将会逐渐剥落.将混凝土看作由骨料、砂浆与两者之间界面组成的三相复合非均质材料,基于蒙特卡罗法在Matlab软件中编写了混凝土随机骨料生成和投放代码;利用AutoCAD 软件提取随机骨料模型边界参数,导入到有限元软件Abaqus中进行网格划分;基于建立的二维多边形骨料模型,构建了钢筋混凝土二维细观有限元模型;通过在钢筋位置施加径向位移荷载,模拟了细观尺度下钢筋锈蚀导致混凝土保护层开裂的过程.结果表明,砂浆与骨料的界面处最先产生裂缝,说明界面处为混凝土中最薄弱部分,易产生混凝土内部损伤.混凝土表面开裂时钢筋有效锈蚀率仅为0.186%,说明钢筋锈蚀极易造成混凝土保护层开裂.当锈蚀层最大厚度达到18.00 μm时,混凝土中钢筋之间裂缝贯通,此时裂缝分布图与实际情况相似,说明模型计算可靠.【相关文献】[1]邱兆国,战宇,张凤鹏.基于塑性损伤理论的钢筋混凝土锈胀裂纹模拟[J].东北大学学报(自然科学版),2012,33(2):288-291. Qiu Zhaoguo, Zhan Yu, Zhang Fengpeng.Numerical simulation on corrosion-expansion cracks of reinforced concrete based on plastic damage theory [J]. Journal of Northeast University (Natural Science), 2012, 33(2): 288-291. (in Chinese) [2]韦俊,孟浩,薛圣广.钢筋不均匀锈蚀引起的混凝土保护层开裂有限元分析[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版),2011,43(5):747-754. DOI:10.3969/j.issn.1006-7930.2011.05.025. Wei Jun, Meng Hao, Xue Shengguang. FEM analysis on the crack process of concrete cover induced by non-uniform corrosion of re-bar[J]. Journal of Xi’an University of Architecture & Technology, 2011, 43(5): 747-754. DOI:10.3969/j.issn.1006-7930.2011.05.025.(in Chinese)[3]Chen E, Leung C K Y. Finite element modeling of concrete cover cracking due to non-uniform steel corrosion[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2015, 134: 61-78.DOI:10.1016/j.engfracmech.2014.12.011.[4]Guzmán S, Gálvez J C, Sancho J M. Modelling of corrosion-induced cover cracking in reinforced concrete by an embedded cohesive crack finite element[J]. Engineering Fracture Mechanics, 2012, 93: 92-107. DOI:10.1016/j.engfracmech.2012.06.010.[5]Du X, Jin L, Zhang R. Modeling the cracking of cover concrete due to non-uniform corrosion of reinforcement[J]. Corrosion Science, 2014, 89: 189-202.DOI:10.1016/j.corsci.2014.08.025.[6]Walraven J C, Reinhardt H W. Theory and experiments on the mechanical behaviour of cracks in plain and reinforced concrete subjected to shear loading[J]. Heron, 1981, 26(1A): 1-68.[7]糜凯华,武亮,吕晓波,等.三维球形随机骨料混凝土细观数值模拟[J].水电能源科学,2014,32(11):124-128. Mei Kaihua, Wu Liang, Lü Xiaobo, et al. Numerical simulation of mesostructure of concrete with 3D spherical random aggregate particles[J]. Water Resources and Power, 2014, 32(11): 124-128. (in Chinese)[8]高利甲,刘锡军,王玉梅.基于Matlab-混凝土二维细观结构数值模拟骨料随机投放[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2011,21(1):81-84,94. DOI:10.3969/j.issn.1671-119X.2011.01.024. Gao Lijia, Liu Xijun, Wang Yumei. Numerical simulation for random embarking of aggregate with two-dimensional meso-structure of concrete based on Matlab[J]. Journal of Hunan Institute of Engineering (Natural Science Edition), 2011, 21(1): 81-84, 94.DOI:10.3969/j.issn.1671-119X.2011.01.024.(in Chinese)[9]孙立国,杜成斌,戴春霞.大体积混凝土随机骨料数值模拟[J].河海大学学报(自然科学版),2005,33(3):291-295. Sun Liguo, Du Chengbin, Dai Chunxia. Numerical simulation of random aggregate model for mass concrete [J]. Journal of Hohai University (Natural Science), 2005, 33(3): 291-295. (in Chinese)[10]高政国,刘光廷.二维混凝土随机骨料模型研究[J].清华大学学报(自然科学版),2003,43(5):710-714. Gao Zhengguo, Liu Guangting.Two-dimensional random aggregate structure for concrete [J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2003, 43(5): 710-714. (in Chinese)[11]尤作磊.基于细观尺度的水泥混凝土受荷开裂模拟[D].西安:长安大学公路学院,2012.[12]屈瑾.基于随机骨料模型的细观混凝土界面特性研究[D].杨凌:西北农林科技大学水利与建筑工程学院,2015.[13]Yuan Y, Ji Y. Modeling corroded section configuration of steel bar in concrete structure[J]. Construction and Building Materials, 2009, 23(6): 2461-2466.DOI:10.1016/j.conbuildmat.2008.09.026.[14]薛圣广.钢筋非均匀锈蚀引起的混凝土保护层开裂有限元分析[D].西安:西安建筑科技大学土木工程学院,2008.[15]徐港,徐可,王青,等.钢筋混凝土结构锈胀开裂全过程仿真分析[J].建筑材料学报,2012,15(3):327-333. DOI:10.3969/j.issn.1007-9629.2012.03.007. Xu Gang, Xu Ke, Wang Qing, et al. Simulation analysis of whole cracking process due to reinforcement corrosion in concrete structures[J]. Journal of Building Materials, 2012, 15(3): 327-333. DOI:10.3969/j.issn.1007-9629.2012.03.007.(in Chinese)。

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化有限元模拟研究的开题报告

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化有限元模拟研究的开题报告一、研究背景与意义钢筋混凝土结构是我国常见的建筑结构类型，钢筋是支撑结构受力的重要组成部分。

但是，由于自然环境、材料老化等原因，钢筋可能会发生锈蚀，这会导致钢筋混凝土结构性能的退化，影响结构的使用寿命、安全性和稳定性。

因此，研究锈蚀钢筋混凝土结构的性能变化规律及其对结构安全性的影响，对于提高建筑结构的安全稳定性和延长使用寿命具有重要意义。

二、研究内容本课题拟采用有限元分析方法，研究锈蚀钢筋混凝土压弯构件的性能退化状态。

具体内容包括以下三个方面：1. 构建锈蚀混凝土压弯构件的三维有限元模型，考虑钢筋锈蚀的影响，模拟不同程度的钢筋锈蚀状态。

2. 分析不同程度钢筋锈蚀状态下，混凝土压弯构件的受力特征，包括承载力、变形能力及裂缝变化规律等。

3. 研究不同程度钢筋锈蚀状态对混凝土压弯构件的实际使用寿命和安全性的影响。

三、研究步骤和方法1. 收集相关文献，了解国内外针对该课题的研究现状。

2. 对模拟的混凝土压弯构件进行三维建模，考虑钢筋锈蚀的程度和位置。

3. 将建立的有限元模型导入ANSYS等有限元软件中，进行力学分析，得出不同钢筋锈蚀程度下混凝土压弯构件的受力特征及裂缝变化规律。

4. 分析结果，探究不同钢筋锈蚀程度对混凝土压弯构件的使用寿命和安全性的影响。

四、预期研究结果本课题预期研究结果如下：1. 锈蚀对混凝土压弯构件承载能力、变形能力和裂缝变化规律的影响性质。

2. 钢筋锈蚀程度对混凝土压弯构件使用寿命和安全性的影响情况。

3. 为设计和施工提供针对锈蚀混凝土压弯构件的可靠性分析和结构加固方案。

五、参考文献1. 王建波, 王海涛, 张邦春, 等. 钢筋混凝土柱锈蚀后抗震性能数值模拟[J]. 工程抗震与加固改造, 2020, 42(03): 163-168.2. 刘杏花, 郭一鹏, 张建国, 等. 长期湿度环境下钢筋混凝土力学性能的试验研究[J]. 南水北调与水利科技, 2020, 18(02): 239-243.3. 张海涛, 胡晓美. 钢筋混凝土结构表面锈蚀发展和扩展形态分析[J]. 工程力学, 2020, 37(02): 163-169.4. Amleh L, Ghobarah A. Investigation of the effect of corrosion on the load capacity of corroded reinforced concrete beams[J]. Engineering Structures, 2004, 26(10): 1375-1386.。

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２．ＳｃｏｏｖｌＥｎｇｎｅｒｎｎｒｈｉｅｔｅ，ｎｔａｏｕｔｎｖｅｓｔＣｈａｇｓａ４１０７Ｃｈｉ）ｈｌｏｆＣｉｉｉｅｉｇａｄＡｃｔｃｕｒＣｅｒｌＳｈＵｉｒｉｙ，ｎｈ０５，ｎａ
ＡｂｔａｔＣｏｒｓｏｒａｌｎｌｅｃｓｔｅｆｘｒｌｔｆｅｓｏｅｎｏｃｄｃｎｒｔｃｅｔｉｃｍｐｅｓｖｍｂｒ．ｓｒｃ．ｒｏｉｎｇｅｔｉｆｕｎｅｈｌｕａｓｉｎｓｆｒｉｆｒｅｏｃｅｅｅｃｎｒｃｏｒｓｉｅｍｅｅｓｙｅｆ
建材世界
ＤＯＩ１．９３ｊｃ．２１８．：０３６／．ｎ４ — ７３ＴＵ．０１０．２２１．３０６
２１０１年
第３２卷
第３期
锈蚀钢筋混凝土偏压构件抗弯刚度有限元模拟
潘卫峤，军
（．东省重工建筑设计院，州５０３；．１广广１０４２中南大学土木建筑学院，沙４０７）长１０５
摘要：钢筋锈蚀会影响钢筋混凝土偏压构件的抗弯刚度论文基于ＡＳＳ有限元程序，立了同时考虑锈后ＮＹ建
钢筋力学性能下降、效截面积减少以及钢筋与混凝土粘结性能退化的锈蚀混凝土偏压构件有限元计算模型，过有通有限元计算结果和试验结果的对比，证了论文所建有限元模型的可靠性。验
预处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用这个模块用户可以方便地构建有限元分利
析模型。这部分主要实现３种功能：数定义、参实体建模和网格划分。
求解模块可以对预处理模块中建立的模型进行计算分析。在这个模块中，户可以定义分析类型、用分析选项、载荷数据和载荷步选项，然后进行有限元求解。后处理模块主要是用来查看分析结构的。主要包括通用后处理器（ＯＳ）时间历程后处理器ＰＴ１和（ＯＳ２）ＰＴ６。通过这些处理器，用户可以将计算结果以图形方式显示出来，可以将计算结构以图表、也曲线
ＰＡＮＱｉｏＷＥＩＪｕａ，ｎ
（．ａｇｏｇＺｏｇｏｇＡｒｈｔｃｕａｓｇｎｔｕｅＧｕｎｚｏ１０４，ｉａ；１ＧｕｎｄｎｈｎｇｎｃｉｔｒｌｅＤｅｉｎＩｓｉｔ，ａｇｈｕ５０３Ｃｈｎｔ
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有限元分析方法经过实践已被证明是一种非常有效的数值分析方法。有限元分析方法可以克服试验的局限性，以省去相当数量的构件试验工作。钢筋锈蚀导致钢筋混凝土结构提前破坏，国内外已是十分普可在
遍的现象，成了巨大的经济损失。基于试验基础的有限元分析，造是锈蚀钢筋混凝土构件性能研究的一个重要方面，是一种十分经济的分析方法。也美国ＡＮＳＹＳ公司研制的ＡＮＳＹＳ系列软件拥有完善的模块化结构，有强大的建模、算和分析能具计力，是一款比较合适的能对混凝土结构进行非线性分析的有限元软件。在用ＡＹＳ软件进行有限元分析ＮＳ时，主要用以下３种基本模块：预处理模块、求解模块和后处理模块。
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