钢筋混凝土保护层初始开裂研究及仿真模拟-防灾减灾工程及防护工程专业论文.docxVIP

Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Aeronautics and Astronautics Initial Cracking in Reinforced Concrete Cover and Simulation A Thesis in Structural Engineering by Lin Yongcheng Advised by Prof. Yang Jie and Gao Peiwei Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering March, 2012 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容 外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本 论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允 许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构破坏造成巨大的经济损失与人员伤亡，引起了工程界的广 泛关注。目前，各国学者已纷纷投入研究，并取得一定的成果，但因混凝土结构本身材料的离 散性、复杂性等属性，使理论研究和试验研究的结果与实际情况有一定偏差，钢筋混凝土结构 的损伤及破坏行为还有待进一步深入研究。 钢筋锈蚀时，对周围的混凝土产生挤压，当混凝土的受拉应力超过其抗拉强度，混凝土保 护层将会出现径向或顺筋开裂，使外界离子更易侵入钢筋表层，进一步加剧钢筋锈蚀。当钢筋 锈蚀到一定程度时，裂缝贯穿整个混凝土保护层，最终导致构件或结构的破坏，严重影响结构 的耐久性和在役寿命，研究钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂具有重要意义。本文主要研究内 容如下： （1）将钢筋锈蚀引起的混凝土结构破坏模型简化为一个厚壁圆环，采用弹塑性力学的方法 对简化模型的受力情况进行分析，并得到力学计算模型； （2）比较了现有的锈胀力和锈蚀率计算模型，通过选择合理的模型参数，对各计算模型进 行对比，指出了各模型存在差异； （3）使用 ANSYS 有限元软件，模拟钢筋均匀锈蚀的情况，考虑到单根钢筋、相邻钢筋和 角区位置钢筋的情况，设定模型参数，计算出混凝土保护层初始开裂时锈胀力，并对各个影响 因素作了详细分析，应用 Matlab 软件对计算结果进行拟合，建立了混凝土保护层初始开裂时的 计算模型； （4）基于有限元计算结果，建立了混凝土保护层初始开裂时锈胀力与锈蚀率的关系式，并 得到混凝土保护层初始开裂时间的计算式。 关键词：钢筋锈蚀，混凝土，锈胀力，锈蚀率，有限元分析 i ABSTRACT The structural damage of reinforced concrete caused by rebar corrosion has led to huge economic losses and casualties, which aroused extensive concern of the engineering. Currently, many academic scholars have researched in succession, and obtained certain positive results. However, owing to the discreteness and complexity of different concrete structures, there exist deviations between theoretical and experiment results. Further researches are still needed on the damage and destruction behavior of reinforced concrete structure. The concrete around steel is extruded because of rebar corrosion. Concrete cover will crack in radial and longitudinal directio