纵筋锈蚀无腹筋混凝土梁抗剪性能细观数值研究

以钢筋混凝土梁为研究对象,考虑钢筋非均匀锈蚀膨胀效应,建立三维钢筋混凝土梁剪切破坏分析的数值分析模型。通过多阶段分析方法(钢筋锈蚀阶段,构件性能退化阶段)探索锈蚀对结构力学行为的影响。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,获得保护层的破坏状态,并以此“最终状态”作为之后混凝土梁静载试验的“初始条件”输入,进而模拟构件的力学行为。在验证了多阶段数值模型合理性的基础上,分析了纵筋锈蚀、剪跨比对无腹筋混凝土梁抗剪性能的影响规律。结果表明,纵筋锈蚀使混凝土梁产生明显的纵向裂缝。纵筋锈蚀率增大,保护层开裂区域增加,梁的抗剪承载力下降严重。另外,剪跨比对梁的抗剪承载力产生影响,剪跨比对未锈蚀梁的影响明显大于对锈蚀梁的影响程度。最后,基于模拟结果对相关设计规范中的抗剪承载力计算公式进行了讨论,发展建立了考虑锈蚀影响的无腹筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。      

锈蚀钢筋混凝土梁动态抗弯性能细观数值研究EI北大核心CSCD

为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂“最终状态”作为之后混凝土梁动载模拟的“初始输入条件”,获得锈蚀后的动态力学行为。在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化。结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感。最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式。