銹蝕鋼筋混凝土梁受彎性能有限元分析

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1、第37卷第5期四川建筑科學研究2011年1O月SichuanBuildingScience47銹蝕鋼筋混凝土梁受彎性能有限元分析莊悅，吳慶(江蘇科技大學土木工程與建筑學院，江蘇鎮(zhèn)江212003)摘要：在考慮銹蝕引起的鋼筋橫截面損失和粘結(jié)強度下降的前提下，建立銹蝕鋼筋混凝土梁的有限元分析模型。鋼筋單元采用三維桿單元，混凝土單元采用8節(jié)點實體單元，鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)單元采用非線性彈簧單元。利用大型有限元ANSYS分析軟件，對銹蝕梁的受力性能進行模擬分析，模擬結(jié)果與試驗方法結(jié)果吻合，說明采用非線性有限元方法分析銹蝕梁受力性能正確有效。關(guān)鍵詞：銹

2、蝕；有限元；受彎中圖分類號：TU375文獻標識碼：A文章編號：1008—1933(2011)05—047—04Finiteelementanalysisofflexuralbehavi0r0fcorrodedreinforcedconcretebeams-ZHUANGYue．WUQing(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China)Abstract：Thesectionlossofs

3、teelbarsanddegradationofbondintensityweretakenintoconsiderationinthisstudy．Thethree-dimensionalrodelementwastakenasthesteelbarelement，theeight-nodesolidelementastheconcreteelement，andthenonlinearspringelementasthebondingelementbetweenthesteelbarsandconcrete．Thebeatingcapaci

4、tyofthemi~omedconcretebeamwitllcorrodedsteelbarswassimulatedbymakinguseofthelarge．scalefiniteelementsoftwareANSYS．SimilarityoftheANSYSsimulationresultstoexperimentresultsmanifestedthatthenonlinearfiniteelementanalysisforthereinforcedconcretebeamwithcorrodedsteelbarswasrelia

5、bleandaccurate．Keywords：corrosion；finiteelement；flexural截面面積與未銹蝕鋼筋的截面面積相同，鋼筋的銹0引言蝕損傷率在05％時與未銹蝕鋼筋的在銹蝕鋼筋混凝土梁中，鋼筋的銹蝕引起鋼筋屈服強度、彈性模量之間的關(guān)系如下]：的截面面積減少和力學性能的變化，混凝土保護層屈服強度：的開裂以及鋼筋與混凝土間粘結(jié)性能的變化，這些05％=(1．175—0．0640)(2)前，在銹蝕鋼筋混凝土梁受力性能的研究中

6、，基本上彈性模量：都是通過破壞試驗來認識銹蝕鋼筋混凝土梁的破壞05％E。=(0．895—0．031p)E。(4)元程序，對銹蝕鋼筋混凝土梁受力性能進行研究。式中——未銹蝕和銹蝕鋼筋的屈服強度；1銹蝕鋼筋力學性能退化E。，E——未銹蝕鋼筋和銹蝕鋼筋的彈性模量；鋼筋銹蝕后，會導致鋼筋的名義和實際屈服強p——銹蝕鋼筋的銹蝕損傷率(％)。度降低。這主要是由于銹蝕后的應(yīng)力集中現(xiàn)象引起在有限元模型中，鋼筋采用雙線性各向同性硬的L3j。如果是均勻銹蝕，它的實際強度是不會

7、發(fā)生化(BISO)，假定銹蝕前后截面面積相同，根據(jù)上述變化的。但是為了方便計算，通常假定銹蝕鋼筋的公式修改其彈性模量和屈服強度。2混凝土本構(gòu)模型及其破壞準則收稿日期：2010-05-06作者簡介：莊悅(1986一)，男，江蘇丹陽人，碩士，研究方向：混凝混凝土碳化后其材料性能也發(fā)生了變化，考慮土耐久性。E—mail：zhuangyue86@qq．corl到實際碳化深度與構(gòu)件截面尺寸相比僅占很小比四川建筑科學研究第37卷例，仍采用現(xiàn)有的未考慮碳化的本構(gòu)關(guān)系。ANSYS桿單元Link8，每個單元有2個節(jié)點，每個節(jié)點在空采用彈塑性本構(gòu)模型，其中，混凝

8、土單元所采用的是間坐標上有沿，Y和z方向的3個位移自由度單元William—Wamke5參數(shù)混凝土破壞準則，通過定義可承受單向拉伸和壓縮。通過桿單元截面的變化和混凝