基于虚拟裂缝模型的钢筋混凝土最大锈胀力模型

应用虚拟裂缝模型分析了混凝土保护层锈胀开裂的锈胀力。首先,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的最大膨胀力理论预测模型。然后通过与文献中的试验数据比较,验证了本研究数值方法的有效性。     

钢筋锈蚀层分布和钢筋锈胀力计算模型研究

预测混凝土内钢筋的锈胀开裂是研究混凝土结构耐久性失效的一个重要问题。由于缺乏对混凝土内钢筋锈蚀量分布规律的深入研究,目前在进行混凝土内钢筋锈胀效应分析时,基本上采用钢筋锈蚀量与锈胀力沿钢筋环向均匀分布的假定。通过对锈蚀钢筋混凝土黏结界面的视频显微观测,分析自然环境条件下混凝土中钢筋的表面锈蚀特征,确定钢筋表面的锈蚀层厚度分布轮廓。并采用光面钢筋作为研究对象,建立了钢筋不均匀锈蚀的动态轮廓线模型。     

混凝土保护层均匀锈胀内裂分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构使用寿命的重要因素,混凝土保护层锈胀内裂加速整个混凝土保护层的开裂。假定混凝土满足最大伸长线应变破坏准则,利用圆孔扩张理论对铁锈自由膨胀充满混凝土与钢筋交界面空隙后混凝土保护层内裂进行分析,建立了锈胀内裂时刻的钢筋锈蚀深度计算式。针对计算式主要影响参数的分析表明:钢筋锈蚀深度与水泥石中毛细孔体积、钢筋直径、混凝土极限拉应变成正相关,与铁锈体积膨胀率成负相关。     

混凝土保护层锈胀开裂理论及有限元分析

假设钢筋锈蚀产物沿钢筋径向和轴向均呈均匀分布,将保护层视作一厚壁圆筒,通过弹塑性力学及有限元软件对保护层锈胀开裂全过程进行了分析。建立了混凝土保护层锈胀开裂临界截面损失率的计算公式,对钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度及钢筋位置等因素对锈胀开裂的影响进行了分析,得出如下结论:在假设钢筋发生均匀锈蚀的前提下,保护层厚度和钢筋直径对锈胀开裂的影响较大,混凝土强度和钢筋位置对锈胀开裂的影响较小。对比试验数据后发现,有限元分析比理论模型更符合实际的混凝土锈胀开裂力学行为。     

混凝土保护层锈胀裂缝扩展的试验研究

应用钢筋混凝土长方体梁式试件,采用加速电腐蚀试验,研究了腐蚀电流、钢筋直径、混凝土强度和保护层厚度不同时,保护层锈胀开裂时间和锈胀裂缝宽度扩展受各种因素的影响情况,分析了各种因素的影响机理,以便进行合理的结构耐久性评定。     

钢筋混凝土构件的均匀钢筋锈胀力及其影响因素

确定钢筋锈胀力是钢筋混凝土结构构件耐久性研究中的一个重要问题。应用弹性力学知识进行理论分析 ,结合已有的研究成果 ,提出了由钢筋均匀锈蚀导致的外围混凝土保护层胀裂以前的钢筋锈胀力计算公式 ,并探讨了与钢筋锈胀力相关的各个影响因素     

基于锈胀裂缝宽度的钢筋锈蚀深度计算模型

钢筋锈蚀深度反映了钢筋的锈蚀程度,其数值对混凝土结构的耐久性评估具有重要意义。混凝土锈胀裂缝宽度容易检测,且与钢筋锈蚀深度具有一定的关系。首先对现有钢筋混凝土结构锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度之间的模型进行了总结,并将各关系式中的常数系数用待定系数替代,结合检测数据进行多元非线性拟合,根据所得可决系数比较分析了各模型的准确性、合理性及产生差异的原因。在此基础上以可决系数最高的模型为参考,结合临界钢筋锈蚀深度研究成果,提出与锈胀裂缝宽度有关的钢筋锈蚀深度计算模型,所得模型与实际检测数据吻合较好。相关成果可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀程度预测、耐久性评估和维护提供参考。     

混凝土锈胀开裂参数光纤监测与表征研究

钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,其中锈层厚度和表面裂缝宽度是描述和评估钢筋混凝土耐久性的关键参数。分布式光纤传感技术具备腐蚀环境下工作的能力,可用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,对不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件进行了监测,并表征了锈层厚度、表面裂缝宽度和混凝土锈胀应变之间的关系。     

普通钢筋混凝土结构的锈胀机理研究

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构性能退化的主要因素之一,现有关于钢筋锈蚀微观机理的研究还未达成共识。通过对混凝土中钢筋的锈蚀机理研究及锈蚀成因分类影响的研究,得出锈胀力的模型的建立对于进一步认识钢筋锈蚀和监测混凝土耐久性有重要意义。     

相对保护层厚度对混凝土中钢筋锈胀效应的数值模拟分析

将相对保护层厚度作为影响钢筋混凝土锈胀效应的一种因素。采用不同的相对保护层厚度（c/d）,运用FRANC2D有限元软件分析了三种不同相对保护层厚度的钢筋混凝土内的应力场及锈胀裂缝的产生情况,找出相对保护层厚度对钢筋混凝土锈胀的影响规律。     

钢筋锈蚀引起混凝土保护层胀裂事故分析

钢筋锈蚀是降低结构耐久性的重要因素,本文通过对某工程地下车库混凝土保护层大面积胀裂事故的全过程分析,详细阐述了导致钢筋锈蚀的各种条件及因素,并分别从化学角度和施工角度系统分析了钢筋锈蚀机理,为结构施工过程中如何预防钢筋锈蚀提供了重要技术经验支持.     

Simulation of Corrosion Crack in Pretensioned Prestressed Concrete Members

Corrosion of PC tendon embedded in concrete deteriorates performance of PC （prestressed concrete） members. Corrosion crack observed in pretensioned PC members is different from that in reinforced concrete and post tensioned PC members. The purpose of this study is to clarify mechanisms of corrosion crack in pretensioned PC members. Contribution of compressive stress induced by prestressing force and arrangement of PC tendons on corrosion crack in pretensioned PC members is investigated through experiment and numerical analysis. Three dimensional finite element analyses were carried out to simulate corrosion crack in PC specimen. Based on the analytical and experimental results, the influencing factor of corrosion crack in pretensioned PC members is discussed. It was concluded that the contribution of compressive stress in concrete by prestressing force on corrosion crack is not significant and that the dominant reason for wider corrosion cracks in pretensioned PC members is the arrangement of PC tendons with small intervals.     

供热管道波纹管补偿器的腐蚀失效

对发生泄漏的不锈钢U型波纹管补偿器的宏观失效特征、微观失效特征、金相、腐蚀介质进行试验分析。波纹管失效的主要原因为点蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳造成的开裂。产生腐蚀的主要原因是通过波纹管出口端环与主管道的缝隙进入波纹管的腐蚀介质中C1^-和SO4^2-的质量分数较高。     

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

对2根相邻钢筋非均匀锈蚀膨胀引发的混凝土保护层破坏行为进行了细观数值模拟研究;考虑到混凝土细观结构非均质性的影响,将混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,以施加强制位移的方式模拟钢筋的非均匀锈胀作用,建立了混凝土保护层开裂分析的细观尺度数值模型,并进行了影响参数分析。结果表明:细观数值模拟结果与已有文献中的试验结果吻合良好;相邻钢筋非均匀锈蚀时会发生内部裂纹相互贯通先于和落后于外部开裂2种破坏模式;钢筋直径不是影响混凝土保护层破坏的主要参数;混凝土保护层厚度主要影响外部开裂的发展;钢筋间距则主要控制内部裂纹的相互贯通。     

组合梁混凝土受拉开裂计算方法

组合梁除了发生抗弯承载力、挠度变形和整体及局部失稳等可能的主要破坏形式之外，还可能发生混凝土翼缘板横向及纵向开裂。本文针对这种次要破坏情况的各种文献进行了综合分析和比较。对明确组合梁混凝土开裂机理的分析有一定的理论和实践指导意义。     

钢筋混凝土结构锈胀开裂全过程仿真分析

利用大型有限元软件DIANA,详细分析了锈蚀导致混凝土保护层开裂的全过程.仿真分析表明:混凝土保护层的锈胀开裂过程可分为内裂、扩展、外裂和内外裂缝贯通4个阶段;锈蚀产物膨胀率一定时,混凝土保护层内侧裂缝的产生主要与混凝土抗拉强度相关,其他因素影响甚微;混凝土保护层表面锈胀开裂及其裂缝贯通主要与相对保护层厚度有关,该值越大,裂缝越不容易发展;提高混凝土抗拉强度,能有效延缓锈胀裂缝的产生和发展;在相同条件下,混凝土保护层非均匀锈胀开裂时的钢筋锈蚀率较均匀锈胀开裂时低;混凝土保护层剥落的特征主要与钢筋净间距和保护层厚度的比值相关,当该值较大(>3)时,仅角区保护层发生局部剥落,否则保护层将整体剥落.     

污水中好氧菌对混凝土排污管管壁腐蚀的研究

试验证明了污水中好氧菌对混凝土产生的腐蚀作用,叙述了好氧菌的代谢物－有机酸以及呼吸作用排出的碳酸是引起混凝土腐蚀的主原因,掺混合材料的混凝土受污水侵蚀的程度要小些。     

钢筋非均匀锈蚀与混凝土开裂试验及数值模拟

采用恒电位驱动氯离子渗透并加速钢筋锈蚀来模拟海洋钢筋混凝土锈蚀,研究了水胶比、保护层厚度和钢筋直径对试件锈胀开裂的影响;利用COMSOL Multiphysics软件建立了真实骨料混凝土模型并进行数值模拟.结果表明：本试验制备的混凝土试件在恒电位加速锈蚀下钢筋发生非均匀锈蚀并导致混凝土产生3条主裂缝,钢筋临界锈胀应力为2.85～3.51 MPa,开裂时间为190～311 h,降低水胶比及增大保护层厚度均可延缓锈胀开裂时间;数值模拟可以很好地再现钢筋混凝土非均匀锈蚀过程,其获得的锈胀应力演变及混凝土开裂模式与试验结果吻合.     

FRP加固混凝土构件中裂纹扩展规律的数值模拟

用数值模拟程序MFPA对纤维增强塑料(FRP)加固混凝土构件在外载荷作用下的变形与内部裂纹萌生、扩展过程进行了数值模拟,分析了裂纹扩展的基本规律,着重探讨了不同FRP参数以及FRP与混凝土之间的粘结层参数对整个构件承载能力和最终裂纹扩展模式的影响.     

混凝土结构裂缝扩展和裂缝宽度的数值预测

对混凝土结构裂缝扩展和裂缝宽度进行数值预测。裂缝早期,以分布式小裂缝为主。通过具有旋转裂缝方向的弥散裂缝模型对其进行描述。随后的较大裂缝通过在各自有限元的位移区嵌入一个隔断进行描述。具有这种隔断的裂缝模型可以对初始裂缝方向的错误预报进行修正。对裂缝法向扩张,以及表面裂缝横向剪力传递形成的切向位移进行解释。通过一系列试验,对法向和剪切荷载作用下的混凝土试件进行模型验证,并将其应用于工程实践解决相关的实际问题。第一个问题涉及嵌入混凝土中钢锚杆的承载性能,第二个问题涉及经过不同类型混凝土外覆加固的预损伤板的结构性能。