沿海钢筋混凝土结构Cl~-侵蚀数值模拟方法研究

提出了一种Cl-侵蚀的数值模拟方法。针对结构所处的水下区、潮差区、浪溅区和大气区不同的侵蚀机理,考虑温度、相对湿度、混凝土龄期、结合Cl-及对流影响,参考国内外研究成果建立相应的理论公式;以COMSOL为基础,将温度、湿度和Cl-运输进行多场耦合,开发出数值模拟程序,并对青岛海湾大桥某桥墩的Cl-侵蚀情况进行数值模拟。结果表明:该数值方法可以很好地模拟沿海混凝土结构Cl-侵蚀;钢筋去钝化依次出现在潮差区、浪溅区、水下区和大气区;对本实例,如不做特殊防护,钢筋去钝化最先开始的位置约为高程-2.200 m处(潮差区中心位置附近),该处钢筋去钝化时间约为25 a。     

沿海钢筋混凝土结构腐蚀全过程数值模拟

沿海钢筋混凝土结构的氯离子腐蚀全过程可分为3个阶段——氯离子侵蚀阶段、钢筋电化学腐蚀阶段和保护层开裂阶段.利用COMSOL软件,将3个腐蚀阶段进行耦合,建立混凝土腐蚀全过程的综合数值模型,并对某海湾大桥一桥墩进行数值模拟.结果表明:该模型可有效模拟沿海混凝土的腐蚀过程,得到氯离子侵蚀、腐蚀产物分布和混凝土裂缝开展等重要信息,并可对结构耐久性进行预测.     

钢筋非均匀锈蚀导致的混凝土保护层锈胀开裂过程分析

基于钢筋锈蚀速率理论和锈蚀产物非均匀分布理论,提出一种混凝土非均匀锈胀位移随时间变化的理论模型,并将时间离散化,直接获得不同时刻的非均匀锈胀位移分布;此后,将锈胀位移输入ABAQUS的扩展有限元模型中,获得不同时刻的锈胀裂缝开展情况。通过对比采用均匀分布理论和非均匀分布理论得到的锈胀裂缝开展情况可见,不仅两者的裂缝形态有很大差异,后者的裂缝开展过程更加符合实际工程的观测,并且其裂缝开展速度也远远快于前者。若仍采用均匀分布理论,钢筋混凝土结构的承载能力将被严重高估,因此对于钢筋混凝土结构的腐蚀研究,建议采用非均匀分布理论。