氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土桥梁耐久性退化全过程数值模拟
随着混凝土的研究深入，钢筋混凝土桥梁的应用越来越广泛，伴随而来的一系列问题也逐渐引起人们的重视，其中钢筋混凝土桥梁的耐久性问题成为当今土木界的一个研究热点，也是研究难点。北方滨海条件下，由氯离子侵蚀引起的钢筋混凝土桥梁耐久性退化问题颇为严峻，不仅会降低钢筋混凝土桥梁的使用寿命，严重时还会给国家和人民的财产安全带来重大伤害。
本文针对氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土桥梁的耐久性退化问题，分别从环境层次、截面层次和构件层次展开分析，重点就氯离子侵蚀过程、钢筋锈蚀过程、混凝土锈胀开裂过程和构件退化过程进行研究，并基于MATLAB和ANSYS等软件编制桥梁结构退化模拟程序，取得一定成果，具体如下：
1、分别针对截面层次和构件层次建立两个2D模型，并将其统一起来形成混凝土桥梁耐久性退化全过程的数值模拟方法，为结构设计和结构鉴定提供了新的思路。
2、针对北方滨海条件下预应力混凝土桥梁所面临的冻融循环和除冰盐环境，建立基于细胞自动机原理的氯离子侵蚀模型并编制相应的数值模拟程序，采用扩散系数来表征构件截面形状、应力状态、开裂状态、水灰比、初始状态时空变异性等不同因素的影响，分别推导单因素作用及多因素耦合作用下氯离子扩散系数有限差分公式，并从理论上分析细胞自动机模型与Fick第二扩散定律的内在一致性，通过对国内外相关文献试验结果的分析，对多因素耦合作用下的细胞自动机模型的扩散系数进行标定，最后以试验结果验证本文提出的模拟方法和程序的有效性和合理性。
3、利用电化学和金属腐蚀学理论分析钢筋锈蚀过程，并在此基础上综合运用材料力学和弹塑性理论描述钢筋锈胀及混凝土胀裂现象，建立混凝土桥梁截面层次退化模型，为构件层次模型提供净截面信息。
4、针对氯离子侵蚀-钢筋锈蚀-结构退化过程，建立构件纵向的2D平面应力模型，实现氯离子侵蚀条件下混凝土桥梁服役全寿命的耐久性退化过程模拟。
钢筋混凝土桥梁;氯离子侵蚀;钢筋锈蚀;耐久性退化;数值模拟
天津大学
硕士
桥梁与隧道工程
朱劲松
2011
中文
TU375.1;TU313.2
90
2013-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）