钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第37卷第1期土木建筑与环境工程Vo1．37No．12015年2月JournalofCivil．ArchitecturalEnvironmentalEngineeringFeb．2O15doi：10．11835／j．issn．16744764．2015．01．013钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究杜修力，张仁波，金浏(北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京100124)摘要：混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为，

2、考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性，将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料，建立了细观随机骨料模型。在模型中，钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟，骨料的力学行为假定为弹性，砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟；分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外，对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式；并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢

3、筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。关键词：混凝土保护层；细观；钢筋非均匀锈蚀；锈蚀率；数值模拟中图分类号：TU528；TV431文献标志码：A文章编号：1674—4764(2Ol5)01-007308Meso—scalenumericalinvestigationonthecrackprocessofconcretecoverinducedbyrebarnon—uniformcorrosionDuXiuliZhangRenbo，JinLiu(TheKeyLaboratoryofUrbanSecurityandD

4、isasterEngineering，MinistryofEducation，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，P．R．China)Abstract：Concretecovercrackinginducedbycorrosionofsteelreinforcementisamajorinfluencingfactorfordurabilityandserviceabilityofreinforcedconcretestructures．Inordertoinvest

5、igatethecrackingprocessofconcretecoverinducedbyrebarcorrosion，theheterogeneityofconcretemeso—structureandnon—uniformityofrebarcorrosionareaccountedfor．Theundamagedconcreteisassumedtobeathree—phasecompositematerialcomposedofaggregate，mortarmatrixandtheinterfacial

6、transitionzone(ITZ)．Andaconcreterandomaggregatestructureisestablishedforthestudyonthemechanicalbehaviorofthenon—uniformradialcorrosionexpansion．Inthepresentsimulations，nonuniformradialdisplacementisadoptedtosimulatethenon—uniformcorrosionoftherebar；theplasticity

7、damagedmodelisusedtodescribethemechanicalbehaviorofthemortarmatrixandtheITZ，andtheaggregateisassumedtobeelastic．The收稿日期：2014—06—17基金项目：国家973计划项目(2011CB013600)；国家自然科学基金(51421005)作者简介：杜修力(1963一)，男，教授，博士生导师，主要从事土木及水利工程结构的研究，(Email)duxiuli@bjut．edu．cn。Received：2O14-

8、0617Foundationitem：NationalKeyBasicResearchandDevelopmentProgramofChina(No．2011CB013600)；NationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51421005)．Authorbrief：DuXiuli(1963