计算分析钢筋混凝土中钢筋锈蚀量产生 的膨胀应力是目前混凝土耐久性研究的重点问题 。考虑混 凝土中钢筋的不均匀锈蚀现 象，应用有限元分析软件ABAQUS对钢筋锈蚀引起 的混凝土内应 力进行数值模拟 ， 总结混凝士主拉应力的分布规律。 关键词：钢筋锈蚀 ；应力分析 ；混凝土 ；有限元 中图 分 类号 ：TU511．32 文 献标 识 码 ：A 文章 编 号 ：1000—4726(2013)03—0198—04 NUM EIUCAL SIM ULATIoN RESEARCH FoR CoRROSION EXPANSIoN STRESS oF REINFoRCED CoNCRETE LIYue，YAN Chao，GU Zhong—wei (KeyLaboratoryofUrbanSecurityandDisasterEngineeringMOE，BeijingUniversityofTechnology，100124，Beijing，China) Abstract： It iS a key point in current research of concrete durability to calculate and analyze the expansion stressgenerated due to corosion ofsteelbars in reinforced concrete．Considering the uneven ruston steelbarsinreinforcedconcrete．finiteelementanalysissoftwareABAQUS iSusedfornumericalsimulationof stress in concrete due to rusting of steel bar and distribution law of the main tensile stress of concrete is summarized． Key words：rusting ofsteelbar；stressanalysis；concrete；finiteelement 钢 筋混凝 土结 构 中的钢 筋发 生锈蚀后 会发 生体 积 膨 胀 ，其 产生 铁锈 的体积 是 相应 钢 筋体 积 的2～4倍 ，在 混凝土和钢筋交界面上产生压力 ，称为钢筋锈蚀膨胀 力，严重时会因混凝土主拉应力过大而开裂 ，因此研究 钢 筋锈 蚀对 混凝 土内应 力分 布 的影响 有重要 意义 。 有限元法广泛应用于混凝土应力场分析 。文献1～ 3采 用有 限 元方 法 分析 了钢 筋 锈 蚀 引起 的 混凝 土破 坏 过程 ，取扩孔试验 中一典 型模型 ，应用有限元程序对试 件 进行 过程 仿真 ，分析 了试 件混 凝土保 护层 应 力场 随 径 向膨 胀位 移 的变化 情况 ，对裂 缝 的出现 趋势进 行预 测并与试验结果比较 。张伟平[41用ANSYS软件进行了 混凝土 中钢 筋锈胀过程 的计算机仿 真分析 。叶文亚等[51 用ANSYS软件模拟了多根锈蚀钢筋对周围混凝土应力 场 的影响 。上述 研 究多基 于锈蚀 均 匀膨 胀 的原理 进行 ， 但钢筋实际锈胀过程是不均匀的。ABAQUS是一套功 能 强大 的工程 模拟 有限 元软件 ，其 解决 问题 的范 围从 相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题 。本文 通 过 ABAQUS有 限 元 软 件 模 拟 钢 筋 锈 蚀 的非 均 匀 膨 胀 ，研究 锈蚀膨 胀对 混凝 土 内应力 分布 的影 响 。 收 稿 日期 ：2012—10—13 基金项 目：北京 市自然科 学基 金重大课 题“北京城市基础设施耐久性研 究”(8100001)：国家科技支撑项 目“多 因素耦合作用下桥隧混凝土 开 裂特性拟合分析 ”(2011BAE27B04—7) 作者 简介 ：李悦 (1972一)，男 ，河 北唐 山人 ，教授 ，e—mail：liyue@bjut．edu． 1 模 型 的 建 立 目前有限 元软件 模拟 混凝 土 中钢筋锈 蚀 膨胀 产 生 的混凝 土 内应 力 有3种途 径 ：对 混凝 土 试件 施 加 径 向 力 、对 混凝土 试件 设置温 度膨 胀环 和对 混凝 土试 件施 加径向位移。本文采用施加径 向位移的方法对混凝土 保 护层 开裂 前钢 筋锈 蚀 不 均 匀膨 胀 进行 数 值 模拟 ，更 接近真 实情 况 。文 中假 设沿 轴 向钢 筋 的锈蚀 膨 胀是 均 匀的 ，因此钢筋锈蚀膨胀过程可按平面应变 问题处理 分析 ，用直径相同的孔洞来代表钢筋 ，以便实现位移的 施加 。大量 试验 证明混 凝 土结构 中钢 筋锈 蚀是 不均 匀 的 ，朝 向混 凝土保 护层 一侧 的钢 筋膨胀 更大 一 些 ，因此 本文 有 限 元模拟 中的 径 向位移 场 采 用 文献 6中 分析 得 出的位移场 (图1，2)，图中 是锈蚀层最大厚度 ，U2是锈 蚀层最小厚度 ．为各锈蚀位置与 轴的夹角。

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