锈蚀箍筋约束混凝土力学性能退化数值模拟分析

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我国部分混凝土结构已进入老化阶段,钢筋锈蚀现象极为严重。工程实践表明,混凝土结构中的箍筋锈蚀比纵筋更为严重,锈蚀箍筋不仅造成自身截面减小、力学性能退化以及混凝土保护层锈胀开裂,进而导致其对核心混凝土的约束作用降低。本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究了锈蚀箍筋约束混凝土的力学性能,为在役混凝土结构剩余承载力评估及加固改造提供相应理论依据。论文通过分析矩形箍筋对混凝土的约束作用和锈蚀箍筋力学性能的退化规律,提出了锈蚀箍筋约束混凝土强度计算模型;采用ABAQUS有限元软件,建立了锈蚀箍筋约束混凝土棱柱体模型,研究了不同锈蚀率箍筋约束混凝土性能退化规律。有限元分析结果表明,锈蚀箍筋约束混凝土的峰值应力、峰值应变和极限应变均随锈蚀率的增大而降低;随着箍筋锈蚀率的增大,应力-应变曲线峰值点下降,且下降段较为陡直。论文采用锈蚀箍筋约束混凝土棱柱体轴心受压试验结果验证了数值模型的合理性,并验证了强度计算模型;提出了箍筋锈蚀率与峰值应力、峰值应变和极限应变的关系,建立了锈蚀箍筋约束混凝土本构模型,并确定了模型参数与箍筋锈蚀率的关系。在考虑锈蚀箍筋约束混凝土材料性能退化的基础上,论文研究了锈蚀箍筋对混凝土构件性能的影响,建立了锈蚀箍筋轴心受压构件极限承载力计算模型、偏心受压构件承载力计算模型以及受弯构件斜截面抗剪承载力计算模型,并用试验数据验证了其合理性。
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