氯離子侵蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹蝕損傷.pdf

1、因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的銹蝕損傷引起的經(jīng)濟(jì)損失巨大，近年來(lái)已受到廣泛關(guān)注。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)者己進(jìn)行了較為廣泛的研究，但鑒于混凝土自身的離散性、鋼筋混凝土銹蝕損傷的復(fù)雜性和試驗(yàn)方法的誤差等原因，使得鋼筋混凝土銹蝕損傷耐久性尚有許多需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。本文以氯離子誘導(dǎo)的鋼筋混凝土銹蝕損傷耐久壽命為主線，將其定義為鋼筋銹蝕開(kāi)始耐久壽命、保護(hù)層銹脹開(kāi)裂耐久壽命及銹脹裂縫寬度擴(kuò)展耐久壽命三個(gè)階段，據(jù)此開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究：1、圓形截面構(gòu)件混凝土中氯

2、離子濃度分布規(guī)律研究基于貝塞爾函數(shù)推導(dǎo)了氯離子在圓形截面混凝土中擴(kuò)散方程的解析解，通過(guò)實(shí)例分析研究了基于Fick第二定律的一維擴(kuò)散方程應(yīng)用于圓形截面混凝土中氯離子濃度分布預(yù)測(cè)的適用性，進(jìn)一步研究了氯離子在該類截面混凝土構(gòu)件中的濃度分布規(guī)律。 2、混凝土中氯離子濃度分布預(yù)測(cè)的數(shù)值模擬方法鋼筋的存在會(huì)改變氯離子的傳輸路徑，引起靠近暴露面處鋼筋周圍氯離子濃度的快速累積。試驗(yàn)研究了鋼筋對(duì)氯離子傳輸?shù)挠绊懬闆r；通過(guò)定義容量系數(shù)和傳遞系數(shù)，

3、給出了基于Fick第二定律的非穩(wěn)態(tài)氯離子擴(kuò)散質(zhì)量守恒矩陣方程?；贏NSYS，通過(guò)參數(shù)的合理等效，實(shí)現(xiàn)了混凝土中氯離子濃度分布的二維數(shù)值模擬，運(yùn)用該方法只要通過(guò)合理的建模，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)考慮鋼筋存在的同時(shí)，任意截面形狀的鋼筋混凝土構(gòu)件在單一邊界或多邊界同時(shí)遭受氯離子侵襲時(shí)的氯離子濃度分布預(yù)測(cè)。通過(guò)與解析解和本文試驗(yàn)結(jié)果比較，證明了模擬方法的有效性。 3、保護(hù)層銹脹開(kāi)裂耐久壽命研究考慮到混凝土材料在荷載作用之前就已經(jīng)存在初始裂縫，結(jié)合

4、實(shí)際工程中混凝土的順筋開(kāi)裂和整體剝落破壞情況，假定混凝土保護(hù)層鋼筋表面位置處分別存在一條和對(duì)稱的兩條初始徑向裂縫，導(dǎo)出了裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的近似解析解，建立了鋼筋臨界銹脹力預(yù)測(cè)模型，進(jìn)而提出了基于斷裂理論的保護(hù)層銹脹開(kāi)裂耐久壽命預(yù)測(cè)方法，并進(jìn)行了有效性驗(yàn)證：鑒于已有的保護(hù)層銹脹開(kāi)裂方面的研究成果均是基于光圓鋼筋的，本文基于兩條初始徑向裂縫假定，進(jìn)一步假設(shè)裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子為鋼筋表面完全光滑和鋼筋與混凝土間理想粘結(jié)兩種情況下應(yīng)力強(qiáng)度

5、因子的線性組合，建立了鋼筋臨界銹脹力預(yù)測(cè)模型，并對(duì)模型的有效性進(jìn)行了初步驗(yàn)證。 4、基于虛擬裂縫模型的鋼筋混凝土銹脹開(kāi)裂全過(guò)程模擬基于虛擬裂縫模型通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行了保護(hù)層銹脹開(kāi)裂全過(guò)程分析，研究了混凝土保護(hù)層銹脹開(kāi)裂過(guò)程中的銹脹力變化情況，并提出了估算銹脹開(kāi)裂時(shí)間的方法，分析了混凝土初始裂縫長(zhǎng)度、保護(hù)層厚度和鋼筋直徑對(duì)保護(hù)層完全開(kāi)裂時(shí)間的影響規(guī)律。 5、鋼筋混凝土銹脹裂縫寬度擴(kuò)展的研究裂縫寬度是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和耐久性