钢筋混凝土构件锈蚀开裂与锈胀力分析

为合理确定锈胀力大小及其变化规律,研究混凝土保护层在锈胀作用下的开裂过程,提高混凝土结构使用寿命. 在考虑混凝土材料受拉软化和损伤效应的基础上,通过改变保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等参数,对钢筋锈胀引起的混凝土开裂过程、锈胀力分布和变化过程进行了有限元模拟和分析. 结果表明:均匀锈蚀下钢筋圆周上各处锈胀力分布并不均匀,明显受到内部裂缝的影响;锈胀力在裂缝贯通前达到峰值,之后快速下降最终保持稳定;保护层厚度c和钢筋直径d对锈胀的影响为线性关系,且统一用c/d值表征这两个参数是合理的,c/d值越大保护层完全开裂时的锈胀力和锈蚀率也越大,即延缓了保护层开裂. 基于锈胀力与c/d值的变化关系提出了最大锈胀力公式,并通过试验数据比对验证了最大锈胀力公式的有效性与精度.      

钢筋混凝土结构开裂时刻的钢筋锈胀力模型

用快速锈蚀实验的方法研究了混凝土试件在出现顺筋裂缝时刻的钢筋锈蚀率与钢筋直径、混凝土等级与保护层厚度之间的定量关系,并通过有限元分析计算得到了锈胀裂缝扩展到保护层表面时的钢胀力,提出了混凝土保护层胀裂时刻的钢筋锈胀力的力学模型,这将对钢筋混凝土结构的耐久性分析与设计是大有裨益的。     

钢筋混凝土锈胀开裂临界锈蚀率模型研究

基于弹塑性理论，在考虑了钢筋直径、保护层厚度、钢筋间距、混凝土材料性能的基础上，提出钢筋的锈胀填充膨胀率参数，建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂的临界锈蚀率模型，并研究了各因素对模型影响的敏感性。所建模型通过试验数据得到了验证，钢筋的锈胀填充膨胀率n=1．2。     

既有钢筋混凝土码头保护层锈胀开裂计算时长对比

为评估北部湾某在役混凝土码头的耐久性状态,预测其剩余使用寿命.本文基于现场检测结果,通过确定性预测模型和随机性预测模型,对比分析了该混凝土码头的保护层锈胀开裂时长.结果表明,在确定性预测模型中,根据列举的8种模型计算得到保护层锈胀开裂时长为2.09~22.77 a.对于较为恶劣的氯离子侵蚀环境,学者和工程师给出的经验值2~5 a是合理的.在随机性预测模型中,本文考虑了裂缝宽度限值的随机性以及腐蚀速率时变特性,计算得到保护层锈胀开裂时长约为12.7 a,该值与确定性模型的计算结果相吻合.裂缝宽度限值和腐蚀速率对保护层锈胀开裂时长的预测有着显著影响.当腐蚀速率从0.5μA/cm2上升到1.0μA/cm2时,保护层锈胀开裂时长减少了14.75%;而当裂缝宽度限值从0.15 mm增加到0.5 mm时,保护层锈胀开裂时长则增加了39.13%.研究显示被检测混凝土码头能很好地满足设计使用年限要求.     

基于DIC技术的锈蚀钢筋混凝土表面开裂

为研究钢筋混凝土梁混凝土保护层锈胀开裂的全过程,基于数字图像相关(DIC)技术,采用数字散斑图像的匹配追踪分析方法,揭示氯盐环境中外加电流加速锈蚀条件下钢筋混凝土梁表面广义主应变场的时变演化规律.结果表明:混凝土梁内纵筋与箍筋的锈蚀均对试件表面的广义主应变分布场产生影响,并且锈蚀混凝土梁表面纵向初裂位置附近的广义主应变分布具有圣维南特性;使用DIC技术可以准确判断混凝土梁表面初始开裂的时间、位置以及裂纹的走向.研究方法与成果对于量化表征钢筋混凝土结构的锈蚀开裂全过程具有重要意义.     

锈后无黏结钢筋混凝土梁的模拟疲劳试验与分析

根据6根模拟试验梁的疲劳试验结果,分析了钢筋严重锈蚀、黏结力基本丧失后钢筋混凝土梁的破坏形态、刚度及疲劳寿命退化.指出局部无黏结梁中钢筋的疲劳断裂位置都处有无黏结的分界面上;试验梁的刚度随跨中完全无黏结区段长度的增加而减小,荷载水平越高刚度退化越明显;试验梁中钢筋的应力范围是影响梁疲劳寿命的最主要因素;锈后钢筋混凝土梁疲劳寿命的降低主要是由钢筋的截面积减小和疲劳强度退化引起的,与黏结退化的关系不大,仅梁中钢筋最大应力的增大与黏结退化有关,且荷载水平越高黏结退化的影响越大;建议分析锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命时认为黏结退化对的梁的疲劳寿命无显著影响.     

混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法

钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间是工程技术人员对钢筋混凝土结构进行维修加固决策的关键.为合理准确的预测混凝土保护层锈胀开裂时间,采用厚壁筒理论,假设圆筒内壁钢筋表面位置处存在2条初始径向裂纹,混凝土裂缝尖端的应力强度因子为钢筋与混凝土接触面完全光滑和理想粘结2种情况下应力强度因子的线性组合,通过断裂韧度与最大荷载的关系建立了考虑混凝土结构初始缺陷和微裂缝的临界锈胀力预测模型,进而提出了一种同时考虑界面间隙和钢筋锈损厚度混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法,并对方法的有效性进行了初步验证.该方法的显著特点在于,通过确定实验常数α,既适用于光圆钢筋又适用于变形钢筋情况下的混凝土耐久寿命预测.     

锚固区锈胀开裂钢筋混凝土梁锚固可靠度分析

为研究锚固区混凝土锈胀开裂后构件的锚固可靠度的变化,采用一次二阶矩方法分析锈胀裂缝的长度及宽度、保护层厚度、钢筋锚固长度以及配箍率等参数对锚固可靠度的影响.结果表明,当保护层刚开裂时,锈胀裂缝长度对锚固可靠指标β0的影响很小,此后,随着裂缝宽度的增加,β0有明显的降低;保护层厚度和锚固长度的变化对β0有相当大的影响;改变箍筋的直径或间距对锚固抗力的影响很小,β0变化的幅度也很小.     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

钢筋混凝土结构基于锈胀开裂寿命准则的耐久性设计方法

在混凝土结构耐久性的研究中,锈胀开裂寿命是以混凝土表面出现顺筋的锈胀裂缝所需时间作为结构的使用寿命.根据理论与经验相结合的描述碳化与锈蚀发展的数学模型,选择混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度作为耐久性设计参数,建立了基于锈胀开裂寿命准则的耐久性概率极限状态设计方法,给出了该极限状态的目标可靠指标、设计表达式与分项系数.设计时将混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度的均值与对应的分项系数代入设计表达式验算满足后,即可在一定可靠度水准上得到耐久性设计参数的取值,通过算例说明了设计过程.     

基于钢筋锈蚀的RC桥墩抗震性能

为研究氯离子侵蚀效应引起的钢筋锈蚀对在役桥墩抗震性能的影响,以圆柱形桥墩为例,通过概率方法确定钢筋初始锈蚀时间、锈蚀速率,进而建立钢筋直径及屈服强度的退化模型;采用ABAQUS软件建立非线性动力分析模型,针对单方面考虑纵筋锈蚀或箍筋锈蚀以及同时考虑两者锈蚀3种情况,分析材料劣化引起桥墩抗震性能的变化。结果表明:同时考虑箍筋、纵筋锈蚀比只考虑纵筋锈蚀时桥墩的抗震性能退化明显;纵筋锈蚀严重影响钢筋混凝土桥墩的抗弯性能;箍筋锈蚀严重影响RC(reinforced concrete)桥墩的延性性能。     

Analysis of thermal-mechanical coupled characteristics of vehicle twin-tube shock absorber

A comprehensive model that included mechanical dynamics of the shock absorber coupled with its thermal properties was proposed innovatively.Moreover a thermal-mechanical coupled model which reflected the closed-loop positive feedback system was established by using MATLAB/SIMULINK,and some curves of shock absorber temperature rising characteristic were obtained by simulation ＆computation under several operating modes and different parameters conditions.Research results show that：shock absorber design parameters,external excitations,and thermo-physical properties parameter,such as oil density have effect on the shock absorber temperature rising characteristic.However other thermo-physical properties parameters,such as oil specific heat,cylinder density,cylinder specific heat,and cylinder thermal conductivity,have no effect on it.The results may be used for studying reliability design of the shock absorber.     

钢筋混凝土渣廊的开裂与可靠性分析及其加固

采用三维有限元模型，通过对３个工程实例的分析，探讨了影响钢筋混凝土渣廊开裂与可靠性的主要因素和一般规律，并简要给出了一种经济有效的加固方法。     

模拟准脆性材料热开裂的热力耦合格构离散单元法

针对准脆性材料的热传导与热开裂问题,基于格构离散单元法（LDEM）提出新的热力耦合数值模型. 通过格构离散体系与连续体传热过程的等效换算,结合格构单元的线膨胀公式,在LDEM中实现温度传导与裂纹扩展的数值模拟. 以平板的热传导与热弹性应力问题、由温度梯度与热失配引起的开裂问题为例,验证所提模型. 将所提模型应用于细观混凝土温度?应力试验的数值模拟中. 结果表明,LDEM热力耦合模型能够有效模拟准脆性材料的热传导过程、在温度影响下的裂纹萌生与扩展,是研究准脆性材料热开裂过程与机理的有力工具.     

大直径双钢筋混凝土梁裂缝计算的试验研究

双钢筋也称现代增强钢筋,系由两根纵向平行的纵筋与之垂直的短横筋按一定间距焊接组成梯格型骨架,采用双钢筋技术,可以改善钢筋混凝土的粘结作用,从而改善钢筋混凝土受弯构件的裂缝分布,减小裂缝宽度,使裂缝开展呈现细而密的特征.然而,目前使用的双钢筋类型主要是由冷拔低碳钢丝或冷轧钢筋制成的双钢筋,这些双钢筋多用于小跨度的单向板、过梁、楼梯等构件中,而采用大直径热轧带肋三级钢筋制成的双钢筋混凝土构件全国尚为空白,国外亦未有这方面的报道.为了充分发挥双钢筋的技术优势,拓宽双钢筋技术的使用范围,对热轧带肋三级钢筋焊制的双钢筋构件作了较全面的分析研究,重点研究了双钢筋受弯构件的裂缝及变形计算,对双钢筋构件的裂缝特征作了较完整的理论分析.通过实验观察和理论分析,并针对热轧带肋三级钢筋制成的双钢筋混凝土构件,提出了裂缝计算的建议公式.     

CFRP加固RC梁的非线性有限元仿真分析

为了解CFRP筋加固钢筋混凝土梁的工作原理,本文利用Ansys软件对CFRP筋加固混凝土梁进行有限元分析,并结合算例分析了加固前后钢筋混凝土梁的承载力性能.结果表明,CFRP筋对提高钢筋混凝土梁的承载力和约束混凝土开裂具有一定的作用,可以为相关问题的研究提供参考.     

Analytic model of non-uniform corrosion induced cracking of reinforced concrete structure

In order to perfectly reflect the dynamic corrosion of reinforced concrete (RC) cover in practical engineering,an analytic model of non-uniform corrosion induced cracking was presented based on the elastic-plastic fracture mechanics theory.Comparisons with the published experimental data show that the predictions given by the present model are in good agreement with the results both for natural exposed experiments and short-time indoor tests (the best difference is about 2.7%).Also it obviously provides muc...     

Evaluation method of cracking resistance of lightweight aggregate concrete

The cracking behavior of lightweight aggregate concrete（LWAC） was investigated by mechanical analysis, SEM and cracking-resistant test where a shrinkage-restrained ring with a clapboard was used. The relationship between the ceramsite type and the cracking resistance of LWAC was built up and compared with that of normal-weight coarse aggregate concrete（NWAC）. A new method was proposed to evaluate the cracking resistance of concrete, where the concepts of cracking coefficient ζt（t） and the evaluation index Acr（t） were proposed, and the development of micro-cracks and damage accumulation were recognized. For the concrete with an ascending cracking coefficient curve, the larger Acr（t） is, the lower cracking resistance of concrete is. For the concrete with a descending cracking coefficient curve, the larger Acr（t） is, the stronger the cracking resistance of concrete is. The evaluation results show that in the case of that all the three types of coarse aggregates in concrete are pre-soaked for 24 h, NWAC has the lowest cracking resistance, followed by the LWAC with lower water absorption capacity ceramsite and the LWAC with higher water absorption capacity ceramsite has the strongest cracking resistance. The proposed method has obvious advantages over the cracking age method, because it can evaluate the cracking behavior of concrete even if the concrete has not an observable crack.     

考虑粘结应力传递的抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算方法

基于微元法思想,考虑锈蚀钢筋与混凝土之间粘结应力的传递,以及粘结应力传递前后截面应变的相容性,建立了钢板和FRP抗弯加固锈蚀RC梁挠度计算模型。为了验证计算模型的正确性,对比分析了多组试验结果。结果表明:在不同荷载等级下,与不考虑粘结应力的传递模型相比,考虑粘结应力的传递模型对钢板抗弯加固锈蚀RC梁的挠度计算结果更接近试验值。考虑粘结应力传递模型的极限荷载和对应极限挠度的误差范围为-0.6%～1.8%和-10.5%～9.1%,不考虑粘结应力传递模型的极限荷载和对应极限挠度的误差范围为1.1%～6.1%和-11.4%～-2.2%。该模型也能较精确地预测FRP材料(包括CFRP和BFRP)抗弯加固锈蚀RC梁的荷载-挠度曲线,极限荷载值的误差范围为-3.6%～4.2%,极限挠度误差范围为-4.2%～8.3%。