冻融循环对钢筋混凝土简支梁的影响#吴海亮，慕儒*******（河北工业大学土木工程学院，天津300401）摘要：研究了冻融循环对钢筋混凝土简支梁承载力、挠度的影响。理论计算和有限元分析表明，冻融循环作用下，简支梁的承载力下降、跨中挠度增加。当简支梁顶面受冻受压区混凝土劣化时，梁的挠度增加较多；当简支梁底面受冻受拉区混凝土劣化时，梁的挠度变化较小。关键词：冻融循环；耐久性；挠度；承载力中图分类号：TU528.01Influenceoffreeze-thawcyclesonreinforcedconcretebeamsWUHailiang,MuRu(SchoolofCivilEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300401,China)Abstract:Theeffectoffreeze-thawcyclesonthepropertiesofasimplesupportedreinforcedconcretebeamwasinvestigated.Theresultsoftheoreticalanalysisandfiniteelementmethodshowthatafterfreeze-thawcyclesthebearingcapacityofthebeamdecreases,whilstthedeflectionofthebeamincrease.Whenthetopsurfaceofthebeamsubjectedtofreeze-thawcycles,whichmeansthedegradationofconcretemainlyoccursincompressionregionofthebeam,thedeflectionofthebeamdecreasessignificantly.However,whenthebottomsurfaceofthebeamsubjectedtofreeze-thawcycles,sayingthedegradationmainlytakesplaceintensionregionofthebeam,theinfluenceonthedeflectionofthebeamislittle.Keywords:freeze-thawcycles,durability,deflection,bearingcapacity0引言混凝土的抗冻性问题受到普遍重视[1]，自Powers于1945年提出了混凝土冻融破坏的静水压假说[2]之后，有学者陆续提出了混凝土冻融循环破坏的渗透压理论[3]、极限饱水值理论[4]、微冰晶理论[5]等，虽然各种理论认为导致混凝土冻融循环破坏的原因有所不同，但均认为冻融循环作用下，混凝土中形成微裂缝，使得混凝土材料变得疏松、孔隙粗化、孔隙率增大，宏观表现为相对动弹性模量下降、表面剥落等现象。目前，针对冻融作用导致混凝土损伤的机理研究仍在深入开展，并且在一定层面内取得了共识，普遍认识到暴露在冻融环境中的混凝土结构将发生材料性能和力学性能的衰退以及使用寿命的缩减[6]。冻融循环引起混凝土力学性能劣化的研究较多，如冀晓东、宋玉普[7]依据各向同性连续损伤力学理论，建立了混凝土冻融损伤破坏准则，并在此基础上通过有限元分析建立了混凝土的冻融损伤本构模型；牛荻涛，肖前慧[8]以三参数Weibull分布模型为基础，在已有试验数据的基础上，绘制了冻融环境下混凝土损伤量与冻融循环次数的概率关系曲线，并对曲线进行了回归分析，给出了冻融循环次数和混凝土损伤量间指数关系的回归方程。针对冻融后混凝土强度的变化，施士升、李金玉、覃丽坤等进行了大量的试验研究[9,10]。结果表明，包括抗压、劈裂抗拉及抗剪强度、弹性模量和抗剪模量等混凝土的力学性能，会被冻融循环损伤，并且冻融循环次数愈多，则其损伤愈大[9]。通过试验数据回归分析，得到混凝土静力弹性模量E（式（1））、单轴抗拉强度ft（式（2））随冻融次数的变化规律[10]。#基金项目：教育部高等学校博士点专项科研基金（2010131720009）；江苏省土木工程材料重点实验室开放课题基金(TMCL2011.05)*作者简介：吴海亮（1987-），男，硕士，主要研究方向：结构工程*通信联系人：慕儒（1971-），男，高级工程师，主要研究方向：土木工程材料.E-mail:rmu@hebut.edu.cn510152025303540（0≤N≤100）（1）（25≤N≤100）（2）式中，Ed—冻融后混凝土的弹性模量；E0—未冻融混凝土的弹性模量；N—冻融循环次数；ft—冻融后混凝土单轴抗拉强度；ft0—未冻融混凝土单轴抗拉强度。冻融循环引起的混凝土力学性能劣化，可能引起结构承载力下降或变形，导致结构性能变化，这方面的研究鲜有报导。本文采用理论计算和有限元方法研究了冻融循环对钢筋混凝土简支梁的影响。1简支梁基本参数冻融循环作用引起混凝土的弹性模量下降或者抗压强度降低，可能导致梁的挠度增大、截面曲率增加、承载力下降等。分析图1所示钢筋混凝土简支梁，梁的长度为3.2m，横截面为矩形，尺寸为b×h=200mm×300mm，支座距梁端部100mm，跨度...