锈蚀后无粘结预应力梁的结构反应
摘 要
本文介绍了模型的发展以及无粘结后张应力梁结构反应的分析研究，旨在为现有劣化结构的评估提供合适的工具。介绍综述了钢筋的腐蚀现象。提出了两种建模方法：（1）使用横截面分析的梁宏有限元（MFE）和（2）二维（2D）非线性有限元（FE）分析。腐蚀攻击建模考虑了预应力钢和软钢的腱断裂和延性降低。对普通钢筋也考虑债券恶化。这些模型通过在无粘结预应力钢丝上模拟腐蚀梁的三个测试来验证，这是Rance基准的一部分，暴露于自然海洋环境中40年的攻击，然后在实验室中对施加的载荷进行测试。获得的全球响应结果与所有加载阶段的测试结果都很吻合。该模型对普通钢筋和无粘结钢丝应变的预测是针对由于点蚀引起的钢筋延性降低和应力腐蚀裂纹引起的。由于其计算简单，MFE建模在实践中很有吸引力，因此它们都适用于不同的模型。 DOI：10.1061 /（ASCE）ST.1943-541X.0000315。 copy;2011美国土木工程师学会。
数据库主题词表：混凝土；后张法；梁；钢；腐蚀；有限元法；结构反应
关键词：混凝土；后张法预应力梁；无粘结预应力筋；钢筋锈蚀；有限元建模。
介绍
腐蚀对钢筋混凝土结构响应的影响是近20年来研究的一个热点。由于公路桥梁和发电厂等基础设施的战略重要性，预应力结构的恶化引发了更大的担忧。研究调查了暴露于侵蚀性环境中的预应力结构的条件[联邦国际杜贝顿（FIB）（West等人1999; FIB 2001）]。设计良好和结构良好的结构已显示出良好的性能；然而，设计和施工错误以及使用不合适的材料导致了结构的损坏甚至倒塌（FIB 2001）。对已经恶化的结构进行评估是必要的。为了达到这一目标，需要建立模型和对恶化的结构进行分析研究。
本文章介绍了欧洲研究计划“COST 534用于耐久预应力混凝土结构的新材料，系统，方法和概念”中取得的成果。该项目包括预应力钢筋应力腐蚀测试（Vu 等2009）和预应力结构元件响应模型（Coronelli 等2009; Vu 等2007）。本文提出了腐蚀的无粘结预应力梁模型。
在氯化物环境中，普通钢筋和预应力筋的腐蚀必须考虑在内。对于前者，点蚀导致局部钢的损失和一个重要的钢筋延展性减少（凯恩斯等人。2005；卡斯特等人。2000）。钢混凝土粘结性减少也必须考虑（朗格2007）。对于预应力钢筋，也测量了点蚀导致的延展性降低的程度。（Darmawan和斯图尔特2007）。此外，高强度预应力钢也更易于发生其他形式的与腐蚀相关的恶化，如应力腐蚀开裂（SCC），氢脆（HE），微动疲劳和腐蚀疲劳（尼恩贝格尔2001）。由于初始高拉伸应力水平和腐蚀介质与材料特性相关的同时作用（Woodtli 和 Kieselbach 2000），钢丝暴露于SCC的风险之中。这一过程与氢在高应力钢试样中的扩散有关，这会导致贯穿整个钢横截面的微裂纹扩展（Grinfeld，1998），并且在通常的加载情况下会导致钢丝脆性破坏。此外，腐蚀性氢集中在损伤最严重的地方，即导致局部应力局部增加的缺口或其他材料表面缺陷（Toshimitsu等，2002）。因为由氯化物攻击引起的凹坑也可以被视为表面缺陷或缺陷，所以从凹坑的SCC演变是导致局部腐蚀程度很低的预应力失效的一个可能原因（Turnbull 等2006）。预应力钢对SCC和HE的敏感性高度依赖于材料结构。 虽然淬火和回火钢的性能较差，但冷拉预应力消除钢一般不易受这种类型的腐蚀 [美国混凝土协会（ACI）2001]。 以前的钢种已经在一些国家使用，但只有后者在北美使用。
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