锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力计算模型

锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力分析模型钢筋混凝土结构在长期使用过程中，往往会受到环境因素的影响，导致钢筋发生锈蚀。

钢筋锈蚀不仅会削弱钢筋本身的力学性能，还会对整个混凝土梁的抗剪承载力产生显著影响。

因此，建立准确的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力分析模型对于评估结构的安全性和耐久性具有重要意义。

一、钢筋锈蚀对混凝土梁抗剪性能的影响钢筋锈蚀会引起钢筋截面积减小、屈服强度降低以及与混凝土之间的粘结性能退化。

这些变化直接影响了混凝土梁的抗剪能力。

首先，锈蚀导致钢筋截面积减小，使得其能够承担的剪力相应减少。

其次，屈服强度的降低使得钢筋在承受剪力时更容易达到屈服状态，从而降低了梁的抗剪强度。

再者，钢筋与混凝土之间的粘结性能退化，会削弱两者协同工作的能力，导致混凝土梁在抗剪过程中不能有效地发挥钢筋的作用。

此外，钢筋锈蚀还会引起混凝土的开裂和剥落。

锈蚀产物的体积膨胀会对周围混凝土产生挤压作用，导致混凝土开裂。

随着锈蚀程度的加剧，混凝土保护层可能会剥落，进一步削弱了混凝土对钢筋的约束作用，降低了梁的抗剪性能。

二、现有抗剪承载力分析模型的综述目前，已有许多学者提出了针对锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的分析模型。

这些模型大致可以分为基于试验数据的经验模型和基于理论推导的力学模型。

经验模型通常通过对大量试验数据的回归分析得到。

这类模型简单直观，但往往具有一定的局限性，因为它们依赖于特定的试验条件和参数范围，对于超出这些范围的情况预测准确性可能会降低。

力学模型则基于混凝土和钢筋的力学性能以及两者之间的相互作用进行推导。

常见的有桁架模型、压力场理论等。

这些模型在理论上较为严谨，但计算过程相对复杂，需要准确确定各种参数，实际应用中可能存在一定的难度。

然而，现有的分析模型普遍存在一些不足之处。

例如，有些模型没有充分考虑钢筋锈蚀引起的粘结性能退化的影响；有些模型对混凝土开裂和剥落的考虑不够细致；还有些模型在参数确定上存在较大的不确定性，导致实际应用中的误差较大。

基于MATLAB计算钢筋混凝土梁受弯承载力
王兰;郑奕鹏
【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2017(026)004
【摘要】利用MATLAB语言进行编程,分别采用初始曲率法和初始应变法两种编程思想对钢筋混凝土梁正截面弯矩—曲率曲线进行非线性有限元数值计算.将验证有效的数值模型用于工程实例分析,对超筋、适筋和少筋梁的正截面弯矩—曲率曲线进行数值分析.研究表明,利用两种编程思想模拟的数值结果与人工计算结果拟合程度均较好;利用该弯矩—曲率曲线可以准确而快速地确定钢筋混凝土梁的开裂荷载与极限荷载,为实际工程中确定此类梁的受弯承载能力提供便利条件.
【总页数】5页(P45-49)
【作者】王兰;郑奕鹏
【作者单位】黎明职业大学土木建筑工程学院,福建泉州 362000;黎明职业大学土木建筑工程学院,福建泉州 362000
【正文语种】中文
【中图分类】TU363;TU317.1
【相关文献】
1.钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算 [J], 高洋;
2.CFRP板侧面嵌贴加固钢筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法 [J], 邓朗妮;陆云鹏;刘晓凤
3.锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力的计算分析 [J], 肖长永;杜志云;郭超;夏江波
4.钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算 [J], 付占明
5.钢筋混凝土梁受弯承载力简化计算 [J], 高洋
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钢筋锈蚀下RC梁受荷裂缝宽度时变模型研究摘要：针对氯盐环境下混凝土桥梁中钢筋锈蚀引起构件刚度退化问题，结合钢筋锈蚀的时变效应，基于monte-carlo数值模拟方法，建立了rc梁受力裂缝宽度时变模型，并进行了正常使用极限状态下的可靠度计算。

研究表明：该模型能较好地对钢筋锈蚀影响下受荷裂缝宽度进行预测；钢筋锈蚀对受荷裂缝宽度控制下的正常使用极限状态影响显著；受荷裂缝在钢筋锈蚀初期扩展迅速，后期相对缓慢。

关键字：桥梁工程受荷裂缝时变模型钢筋锈蚀可靠度计算中图分类号： u445 文献标识码： a 文章编号：引言混凝土的抗拉强度低，极限拉伸应变很小，在不大的拉应力作用下就会出现裂缝[1]。

一般情况下，钢筋混凝土结构的正常开裂对极限承载力影响不大，但对结构的耐久性及其安全性影响较大，必须严格控制[2]。

首先，裂缝的存在会加速钢筋锈蚀；其次，过宽的裂缝会影响结构的美观，会引起人们心理恐慌；再次，对于要求不发生渗漏的贮液、气罐或压力管道，裂缝出现会直接影响使用功能，故此类结构必须严格控制裂缝出现。

钢筋混凝土构件开裂的影响因素众多，开裂机理复杂[2, 3]。

产生裂缝的主要原因有：混凝土水化热、干缩及塑性塌落、碱-骨料反应、外界温度变化、结构基础不均匀沉陷、钢筋锈蚀等。

钢筋锈蚀产物的体积膨胀使钢筋与混凝土界面产生锈胀力，导致保护层表观裂缝的形成以及扩展；此外，钢筋锈蚀引起钢筋截面积减少，混凝土梁的整体刚度减低，荷载作用下产生裂缝。

目前，大量的研究主要集中在钢筋锈胀裂缝，而对钢筋锈蚀影响下的荷载裂缝研究较少。

由于受到时间和空间等客观条件的限制、施工质量变异及试验误差的影响，钢筋混凝土构件钢筋锈蚀情况下的受荷开裂具有很大的不确定性[4, 5]。

为此，本文考虑钢筋锈蚀效应的影响及荷载的不确定性，采用monte-carlo数值模拟技术，分析钢筋锈蚀影响下受荷裂缝宽度开展的概率特征，为钢筋混凝土结构耐久性设计及检测维修决策提供依据。

微分方程在材料学科研究中的应用论文【摘要】微分方程是一项有效的数学工具，在材料科学研究中得到了广泛的应用。

本文综述了微分方程在研究材料力学性能、物理性能、热传导和质量传输方面的应用。

【关键词】微分方程材料学科应用微分方程指含有自变量、自变量的函数及其导数的等式，是常微分方程和偏微分方程的总称。

20世纪以来，随着大量边缘科学的产生和开展，也出现不少新型的微分方程。

20世纪70年代随着数学向化学和生物学的渗透，出现了大量的反响扩散方程。

常微分方程的解会含有一个或多个任意常数，其个数就是方程的阶数。

偏微分方程的解会含有一个或多个任意函数，其个数随方程的阶数而定。

微分方程在物理学、力学中的重要应用，不在于求方程的任一解，而是求得满足某些补充条件的解，称为求解定解问题。

随着微分方程的开展和在各学科研究中的应用，微分方程也逐渐应用于材料科学的研究。

本文综述了微分方程在研究材料的力学性能、物理性能、热传导和质量传输方面的应用情况。

王秀芬利用微分方程模型对温控材料受力弯曲变形进展了研究。

结合数学建模思想及材料力学相关知识对温控设备受力时发生弯曲变化情况，通过实例建立微分方程模型，通过对模型的分析研究寻求温控设备能自动调节温度的最正确规律。

她利用求解细杆弯曲变形的问题时常建立挠曲轴近似微分方程然后求解，带入条件后推导出模型。

通过对模型的分析她发现，当细杆发生弯曲时，弹簧与钢臂的夹角不为90°，且弹簧的长度相对于未发生变形时发生变化，因此她结合条件后改良了模型。

通过计算结果发现，相对误差很小，实际值与计算值吻合程度很高，模型相当准确，可用于准确求解细杆的弯曲情况。

金伟良利用微分方程。

研究了锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力计算模型。

综合考虑锈蚀钢筋混凝土梁中材料性能的退化和钢筋与混凝土黏结性能的退化，根据梁截面平衡方程和钢筋与混凝土的变形协调方程建立梁中受拉钢筋轴力微分方程，给出了微分方程的滑移边界条件和钢筋轴力连续边界条件，定义梁弯曲破坏的两种极限状态：混凝土压碎和钢筋屈服，通过计算推导出钢筋轴力微分方程通过研究发现，模型计算结果与试验结果吻合很好，说明本模型的计算结果是可靠的，可以将本模型的计算结果运用到实际的工程之中，为混凝土构造耐久性评估提供了理论根底。

交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第872期第1期2024年1月收稿日期：2023-06-06作者简介：李雨峰（1998—），男，硕士生，研究方向：结构工程。

通信作者：卢荣鑫（1999—），男，硕士生，研究方向：结构工程。

RC 梁承载力试验及数值分析研究李雨峰　卢荣鑫（重庆三峡学院土木工程学院，重庆 404120）摘　要：【目的】通过对RC 梁进行四点受弯分级加载试验，研究受弯破坏对RC 梁承载力的影响规律，并基于有限元分析软件建立数值模型以验证试验结果。

同时，运用规范公式计算与上述值进行比较分析。

【方法】通过包括试验测试、数值模拟和规范公式计算等三种方法研究RC 梁的承载能力。

【结果】研究结果表明，所建立的模型能够较好地预测RC 梁的承载力，这为准确评估RC 梁的安全性能提供了有力支撑。

【结论】钢筋混凝土梁在弯曲破坏形态下的破坏试验法虽然真实准确，但不宜在实际工程中应用，而有限元分析法可以高精度、快速、低成本地模拟全过程，且与试验吻合较好。

规范计算则偏于理想化，因此需要根据具体对象选取适当的方法。

关键词：有限元模拟；钢筋混凝土梁；四点受弯；力学承载力中图分类号：TU375 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）01-0067-05DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2024.01.013Experimental Study and Numerical Analysis of the Bearing Capacity of Reinforced Concrete BeamsLI Yufeng LU Rongxin(Chongqing Three Gorges University, School of Civil Engineering, Chongqing 404120, China)Abstract: [Purposes ] The purpose of this study is to investigate the influence of flexural failure on thebearing capacity of reinforced concrete (RC) beams through four-point bending graded loading tests, and to establish a numerical model using finite element analysis software to verify the experimental results. In addition, the study compares and analyzes the results with those obtained from formula calculations. [Methods ] The bearing capacity of RC beams is studied by three methods: experimental testing, numeri⁃cal simulation, and formula calculation. [Findings ] The results show that the established model can pre⁃dict the bearing capacity of RC beams well, which provides strong support for accurately evaluating thesafety performance of RC beams. [Conclusions ]Although the flexural failure test method of reinforced concrete beams is accurate and realistic, it is not suitable for practical engineering applications. The fi⁃nite element analysis method, however can simulate the whole process with high precision, fast speed, and low cost, and has good agreement with experiments. The formula calculation tends to be idealized, soappropriate methods need to be selected based on specific objects.Keywords: finite element simulation; reinforced concrete beam; four-point bending; mechanical bearingcapacity0 引言RC梁承载力试验及数值分析研究引起了很多工程领域的学者和研究人员的关注。

结构全寿命维护思考题五已知钢筋混凝土梁的截面尺寸为b=250mm，h=600mm，混凝土保护层厚度c=25mm，混凝土和钢筋材料的性能指标为：f c=23N/mm2，f t=2.6N/mm2，E c=2.51*104N/mm2；f y=357N/mm2，E s=1.97*105N/mm2，受拉区配有325（A s=1472mm2）的纵向受拉钢筋。

（1）计算锈胀开裂时的钢筋锈蚀率（2）计算锈蚀后抗弯承载能力的退化规律（锈蚀率：0~0.25）（3）计算锈蚀后抗弯刚度的衰减规律（锈蚀率：0~0.25）（1）○1根据王庆霖理论公式，锈胀开裂时的钢筋锈蚀率可用下式计算：ηcr=(9.380+0.503c)0832r0.34f cuk0.24其中，c——混凝土保护层厚度（mm）；r——钢筋半径（mm）；f cuk——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）。

又f c=23N/mm2时f cuk=50N/mm2。

将题目条件代入上式，可得锈胀开裂时的钢筋锈蚀率ηcr=110.245○2根据牛荻涛经验公式，锈胀开裂时的钢筋锈蚀率可用下式计算：ηcr=k1k23.968×10−2(1+c/r)1.343f cuk0.866r−0.084其中，k1——钢筋位置修正系数，角区钢筋取1，边中位置钢筋取1.33；K2——钢筋种类修正系数，光圆钢筋取1，螺纹钢筋取1.23；c——混凝土保护层厚度（mm）；r——钢筋半径（mm）；f cuk——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）。

又f c=23N/mm2时f cuk=50N/mm2。

将题目条件代入上式，可得锈胀开裂时的钢筋锈蚀率ηcr=5.110○3根据Morinaga经验公式，锈胀开裂时的钢筋锈蚀率可用下式计算：ηcr=4.9135(1+c/r)0.85/r其中，c——混凝土保护层厚度（mm）；r——钢筋半径（mm）。

将题目条件代入上式，可得锈胀开裂时的钢筋锈蚀率ηcr=1.000（2）当0<ρ≤5%时，f y,c=f y0(1−0.029ρ)；当ρ>5%时，f y,c=f y0(1.175−0.064ρ)。

钢筋锈蚀对混凝土梁的作用卢媛媛（扬州大学，江苏扬州 225009）摘要：本文从钢筋锈蚀原因、锈蚀损伤分析和承载力等方面论述了钢筋锈蚀对混凝土梁的影响，阐述了目前对于锈蚀钢筋混凝土构件尤其是混凝土梁的主要研究成果，提出了今后的研究发展方向。

关键词：钢筋混凝土梁钢筋锈蚀承载力损伤分析一、引言建筑结构中钢筋混凝土构件，由于其具有良好的力学性能而被广泛使用。

然而，由于材料老化、不良使用条件(工业环境、海洋环境等)、环境污染(酸雨频繁、CO2浓度增高等)、使用方法不当(高速公路和桥梁桥面撒盐除冰等)等因素的影响，造成钢筋锈蚀问题已成为混凝土结构中的普遍现象，从而降低了结构的使用性和耐久性,甚至导致结构失效(如柏林议会大厅的倒塌)。

因此，钢筋混凝土结构的腐蚀问题,其中最主要的是钢筋锈蚀问题己成为世界性的严重问题。

文献[1]中提到日本约有21.4%的钢筋混凝土结构损坏是由钢筋锈蚀引起的；美国的腐蚀问题中与钢筋锈蚀有关的高达40%；英国建造在海洋及有氯化物介质中的混凝土结构，因钢筋锈蚀而需修复的达36%；阿拉伯海湾地区因其气候多变等原因，致使很多混凝土结构在10～15年间即达到惊人的腐蚀程度。

中国混凝土网 [2005-4-30]也报道，美国每年因混凝土耐久性问题，损失数百亿美元，每四个因耐久性破坏的建筑中就发生一例钢筋锈蚀破坏；中国每年因混凝土内部钢筋锈蚀导致结构破坏也损失数十亿人民币。

因此，关于钢筋锈蚀的问题，已经引起了世界上的普遍关注。

钢筋混凝土中钢筋的锈蚀使混凝土构件力学性能退化，从而降低结构的可靠度。

因此,对混凝土中锈蚀钢筋的研究，为进一步研究锈蚀钢筋混凝土构件性能退化及可靠度评价具有重要的意义。

二、钢筋锈蚀损伤产生的原因建筑中常用的钢材为碳素结构钢和结构低合金钢，其化学组成除 Fe 外，还含有少量其他金属 (Mn、V、Ti) 和非金属 (Si、C、S、P、O、N ) 元素并形成固熔体、化合物或机械混合物的形态共存于钢材结构中；此外还有许多晶界面和缺陷。