混凝土保护层锈胀裂缝扩展的仿真分析_毕继红.pdf

第３３卷第５期三峡大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．５
２０１１年１０月ＪｏｆＣｈｉｎａＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＵｎｉｖ．（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ）Ｏｃｔ．２０１１

混凝土保护层锈胀裂缝扩展的仿真分析

毕继红１，２张华１任洪鹏１

（１．天津大学建筑工程学院，天津３０００７２；２．滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室（天津大学），天
津３０００７２）

摘要：基于均匀锈胀理论，得出保护层裂缝贯通时锈胀力的计算方法，运用有限元分析软件ＦＩＮＡＬ
建立模型，通过分步加载的方式对模型的破坏过程进行仿真计算．以某混凝土简支梁为例建立二
维有限元模型，得出模型由初始开裂到贯通时的裂缝发展图以及最大主应力图，通过分析可以得
知初始裂缝发生于钢筋与混凝土的交界面处．计算分析不同保护层厚度对裂缝发展的影响，结果
表明，保护层初裂时的荷载基本一致，保护层厚度的增加能够有效减缓裂缝的贯通．提高混凝土等
级研究裂缝的发展，结果表明混凝土等级的提高对抑制裂缝的发展同样有益．本文所得结论对于
钢筋混凝土结构耐久性研究有重要的参考意义．
关键词：钢筋锈蚀；锈胀力；保护层厚度；混凝土裂缝
中图分类号：ＴＵ３７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－９４８Ｘ（２０１１）０５－００４１－０５

ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｒａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＤｕｅｔｏＣｏｒｒｏｓｉｏｎＥｘｐａｎｓｉｏｎ
ｉｎＣｏｎｃｒｅｔｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＬａｙｅｒ
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（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔＣｉｖｉｌ
ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＳａｆｅｔｙｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｔｅｅｌｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｅｘｐａｎｓｉｏｎｆｏｒｃｅ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ；ｃｏｎｃｒｅｔｅｃｒａｃｋ

混凝土中钢筋锈蚀后，锈蚀产物的体积大于钢筋直至贯通，氯离子等有害介质直接接触钢筋，使得混
的体积，使钢筋与混凝土的交界面上产生压力，即钢凝土对钢筋的保护作用大大减弱．钢筋锈蚀引起的保
筋锈胀力．在锈胀力作用下，混凝土保护层逐渐开裂护层开裂对混凝土结构的耐久性有显著影响，研究裂

收稿日期：２０１１－０９－２０
通信作者：毕继