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摘要
目的:钢筋混凝土结构中,钢筋锈蚀会产生2～6倍于自身的锈蚀产物,对周围混凝土产生压力进而导致混凝土开裂。因此研究钢筋混凝土结构锈胀开裂对提升其耐久性具有重要意义。本文旨在研究钢筋混凝土锈胀开裂过程,并探究均匀锈蚀下不同因素对锈胀裂缝形态和保护层脱落模式的影响。创新点:1.采用更接近实际的带肋钢筋;2.考虑骨料与砂浆间界面过渡区(ITZ)的力学行为;3.提出一种基于椭球体生成的单个不规则十二面体骨料及相应骨料库的生成、投放思路,并在此基础上对ABAQUS进行二次开发,构建一种基于已划分网格的直接生成三维实体的细观模型建立方法。方法:1.通过ABAQUS的二次开发建立骨料库的生成及投放方法;2.通过ABAQUS的二次开发,采用Cohesive单元模拟ITZ的力学行为;3.通过上述方法构建单根及多根钢筋情况下的锈胀开裂模型;4.通过不同钢筋横截面布置方式及保护层厚度的多组工况的仿真模拟,分析单根钢筋及多根钢筋情况下布置方式及保护层厚度对锈胀裂缝形态的影响。结论:1.匀性锈胀下混凝土裂缝呈下方稍短的"十"字形分布。2.锈蚀率较小时,ITZ不发生破坏;随着锈蚀率的增大,ITZ以拉伸破坏为主的单元占比出现先上升、后下降、再上升、最后趋于稳定的现象。3.单根钢筋情况下,保护层越大,ITZ开始产生破坏对应的锈蚀率越大;钢筋布置形式对ITZ破坏模式影响较小。4.多根钢筋情况下,钢筋间距较小时混凝土保护层发生层裂破坏,间距较大时发生楔形剥落。
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