锈蚀钢筋混凝土连续梁非线性分析

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近年来,混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程领域研究的热点,而钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一。钢筋锈蚀引起钢筋的截面面积减少、力学性能的劣化以及钢筋与混凝土之间粘结性能的退化,这些因素均对钢筋混凝土构件的力学性能产生不利影响。近十年来,国内外专家学者采用试验研究方法、数值模拟研究方法或二者相结合的方法对锈蚀梁的受弯性能、受剪性能开展了大量的研究,但这些研究主要集中在对简支梁的研究方面,对连续梁的研究还很少见。连续梁是结构工程中广泛应用的一种结构形式,对其进行钢筋锈蚀后的力学性能研究具有较大的工程应用价值。本文利用有限元软件ANSYS建立了受拉区和受压区纵筋同时锈蚀的两跨连续梁有限元劣化模型,从承载能力、变形、纵向钢筋应力、混凝土应力、钢筋与混凝土间的滑移量等几个方面对均布荷载作用下均匀锈蚀连续梁和非均匀锈蚀连续梁的受弯性能进行了研究,并与未锈蚀连续梁进行对比,主要结论如下:1)纵筋锈蚀后,钢筋混凝土连续梁的受弯承载力下降,且下降幅度随着纵筋锈蚀率的增大而增大,锈蚀对构件极限承载力的影响更为显著;2)对于均匀锈蚀连续梁,随着纵筋锈蚀率的增加,相同荷载下连续梁的变形逐渐增大,当锈蚀率超过10%以后,变形增长速度加快;非均匀锈蚀连续梁的变形量、变形发展趋势与锈蚀率为15%的均匀锈蚀连续梁很接近;3)纵筋锈蚀后其强度并未发生改变,但锈蚀影响了钢筋塑性性能的发挥;4)锈蚀连续梁达到屈服状态和极限状态时的混凝土压应力随纵筋锈蚀率的增加而降低,且极限状态下锈蚀连续梁的混凝土压应力小于混凝土抗压强度设计值;5)无论是未锈蚀连续梁还是锈蚀连续梁,均是上部纵筋先于下部纵筋屈服,同时,相同锈蚀率下,上部纵筋与混凝土之间的最大滑移量要大于下部纵筋与混凝土间的最大滑移量。
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