锈蚀钢筋混凝土黏结滑移性能研究进展.pdf

钢筋锈蚀后与混凝土间黏结强度的退化是混凝土结构工作性能与服役寿命下降的主要原因之一。综合分析国内外研究成果，从锈蚀钢筋混凝土黏结性能、黏结-滑移本构关系以及数值计算模型3个角度出发，对锈蚀钢筋混凝土黏结滑移现状展开阐述。并结合试验课题研究，对目前国内外研究方向存在的不足以及趋势进行探讨，以期进一步完善锈蚀钢筋混凝土基本理论体系并为实际工程应用提供参考。关键词：锈蚀钢筋；黏结性能；本构关系；数值模型；黏结滑移中图分类号：TU528.571Abstract:The decrease of bond strength between corroded reinforcement and concrete is one of the main reasons for the attenuation offunction and duration of service of concrete structure.In view of the comprehensive analysis of the research results at home and abroad,itexpounds the current situation of bond slip of corroded reinforced concrete from the perspectives of bond performance,bond slipconstitutive relationship and numerical calculation model.Combined with the experimental research,the deficiency and development trendof the research at home and abroad are summarized,in order to further improve the basic theoretical system of corroded reinforced concreteand provide reference for practical engineering application.Key words:corroded steel bar;bonding performance;constitutive relation;numerical model;bond slip文献标志码：AReview on the bond-slip properties between concrete and corroded steel barsLU Zhaohuia.,LI Jintongab,ZHANG Qiangb,QIN Miaojuna.b(a.Faculty of Architecture,Civil and Transportation Engineering;b.Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education,Beijing University of Technology,Beijing 100124,China)文章编号：1 0 0 2-35 5 0(2 0 2 3)0 6-0 0 45-0 70引言钢筋混凝土结构作为一种主导性的结构形式，在城市化建设中承担着重要的支撑作用。然而，世界上大部分地区都处于侵蚀环境下，在混凝土结构长期服役过程中容易遭受氯离子侵人、硫酸盐侵蚀、酸雨及混凝土碳化等所导致的钢筋锈蚀问题。更为重要的是,钢筋与混凝土之间的黏结是保证相互力的传递和协调工作的重要前提，也是保证混凝土结构正常使用功能的基本要求。钢筋锈蚀产生的锈蚀产物会导致钢筋体积膨胀，在保护层内形成锈胀应力引起保护层的不均匀开裂。当钢筋锈蚀率较大时，钢筋变形肋的高度进一步降低，从而对钢筋与混凝土之间的摩擦力和机械咬合力产生较大影响。此外锈蚀将导致钢筋有效截面面积的缩小，不均匀分布的锈坑又会引起荷载作用下应力集中及偏心受荷作用的发生,均易导致钢筋混凝土黏结性能的下降。各国学者为提高锈蚀钢筋混凝土黏结性能进行了诸多试验性尝试，例如增加混凝土外部FRP约束、采用新型混凝土等,取得了较为显著的进展，但对其工作机理、锈收稿日期：2 0 2 2-0 3-1 3基金项目：国家自然科学基金（5 1 8 2 0 1 0 5 0 1 4）；国家自然科学基金青年项目（5 1 9 0 8 0 0 9）蚀过程等方面仍尚未有明确的表述。因此，如何准确反映因钢筋锈蚀引起的混凝土结构构件黏结性能劣化规律，以及其在约束作用下对结构性能维护的影响,是需要迫切关注和重点解决的工程问题。本研究基于国内外的大量报道，从锈蚀钢筋混凝土黏结性能、黏结-滑移本构关系以及数值计算模型等3个方面进行综述和讨论，以笔者的角度对今后开展的研究方向进行展望,期望为混凝土结构耐久性设计和结构性能维护与提升等提供参考。1锈蚀钢筋混凝土黏结性能1.1锈蚀方法的影响锈蚀钢筋是影响混凝土结构服役性能的主要因素之一，而锈蚀的成因大多源自大气环境所导致的混凝土碳化失效和海洋环境下的氯离子入侵。由于钢筋锈蚀问题的复杂性，采用简单、直观的试验技术来进行研究是目前普遍采用的方法。首先，如若采用自然环境下暴露的试件能够真实反应服役及腐蚀环境，但是腐蚀周期过长且受气候、温度45等影响随机性较大；其次，对锈蚀问题还可采用人工模拟自然环境法，考虑光照、雨淋、CO2、温湿度等气候要素，使混凝土内钢筋锈蚀具有与在自然状态下发生锈蚀时相同的原理,从而缩短时间成本,虽然此方法得到的试验结果与自然环境最为接近，但不够经济，锈蚀量难以控制且试验周期较长。故研究学者们大多采用试验室电化学加速锈蚀方法，试验试件可在短时间内达到预计的腐蚀状态，但与真实环境下的钢筋腐蚀形态有较大区别。在现行研究背景下,研究者尝试对不同锈蚀方法进行对比研究。袁迎曙等采用不同方法模拟锈蚀环境来考虑对结构性能的影响，结果证明与人工模拟自然环境法相比，在恒电流锈蚀环境下的钢筋混凝土构件的黏结性能损伤较大。张伟平等2 通过对比研究发现，坑蚀是自然状态下最常见的形式，这是因为侵蚀性介质最先从外侧穿过保护层才能接触到钢筋表面，氧气、水等腐蚀介质比较充足，所以锈蚀由外而内进行，如图1(a)所示；人工加速锈蚀条件下，钢筋表面则是均匀径向锈蚀，如图1(b)所示。自然环境原钢筋横截面(a)自然锈蚀图1 不同条件下钢筋锈蚀示意图此外张伟平等2 从实际结构拆除得到7 6 根锈蚀钢筋试件进行试验研究，对比发现同等锈蚀率下自然锈蚀试件的黏结性能退化更为严重,这是因为加速锈蚀由于时间短导致锈蚀产物氧化不充分，容易沿混凝土孔隙与微裂缝扩散流出，对周围混凝土保护层产生的锈胀力较小。同时，自然锈蚀条件下的锈蚀钢筋较之采用电化学方法的试件的屈服平台退化更为严重。1.2锈蚀控制参数的影响因为电化学加速锈蚀具有锈蚀时间短、钢筋锈蚀率可控以及时间成本低等优点，因而在锈蚀钢筋混凝土研究中多采用此方法。不同的学者进行电化学腐蚀时采取的电流密度大小也不尽相同，从45 30 0 0 A/cm不等。在自然环境锈蚀中,混凝土中钢筋锈蚀时的电流密度一般在0.1 1 A/cm之间，而研究者进行电化学腐蚀时，在试验室条件下的锈蚀电流密度均要扩大1 0 0 0 倍以上 4。同时,研究发现相同锈蚀率下电流密度越大，锈蚀速率越高且锈蚀产物生成速度越快，在钢筋与混凝土界面大量堆积并产生的环向拉力，从而导致混凝土锈胀裂缝出现。1994年Saifullah和Clark等 5 基于梁端式试验探究腐蚀电流密度对黏结强度的影响，结果表明当电流密度大于250A/cm时,随着腐蚀电流密度的增加黏结强度迅速降低，Ayop和Cairns等采用梁端式试验验证了腐蚀速率对黏结强度的退化作用,采用了两种不同的电流密度8 0.40 0 A/cm46进行试验，结果表明，若以表面裂纹宽度为主要参数，快腐蚀电流密度所诱发的裂纹更宽，黏结强度降低的趋势更为明显,对结构构件性能劣化效应更为明显。1.3箍筋的影响据有关试验表明，箍筋的约束效应可以有效提高钢筋与混凝土的黏结强度,研究者对箍筋在锈蚀影响下的工作机制进行了深入研究。张喜德等7 研究发现在实际工程中受混凝土碳化作用影响箍筋更易于锈蚀，且在受力处的箍筋受锈蚀较之纵筋更为严重。在混凝土碳化到达纵筋表面后,箍筋与纵筋间存在钢筋接触电偶腐蚀效应。Fang等研究发现，当腐蚀水平较低时，无箍筋约束构件随着腐蚀水平的增加其黏结强度也在增加；有箍筋约束试件在主筋高腐蚀水平下却对黏结强度未产生明显变化。针对此现象，Zhou和Lu等 9 通过制作2 0 个不同箍筋腐蚀程度的混凝土试件进行拉拔加载试验，结果表明较低水平的腐蚀的箍筋可以提高试件的黏结强度,但是随着腐蚀程度的增加,黏结强度迅速下降,并且黏结滑移性能退化显著。Lin等4基人工环境于偏心拉拔和梁式试验，发现保护层厚度及箍筋对钢筋混凝土黏结强度的提高均有积极作用；但是随着保护层厚度超越一定限值，箍筋的影响呈现降低的趋势；同时发现箍筋的腐蚀会导致箍筋及保护层的开裂,其开裂模式受到箍筋间距的影响。与纵筋锈蚀相比,锈蚀的箍筋和纵筋的耦合腐蚀加剧了Fe箍筋的黏结破坏,进一步对构件的黏结强度产生劣化效应。1.4新型混凝土的影响混杂纤维、钢纤维）(b)加速锈蚀混杂纤维混凝土是不同纤维和混凝土混合而成的复合材料,借助各自优势提高结构构件的适用性和耐久性 1。纤维混凝土具有优越的抗拉抗压、抗劈裂等性能，在工程实际应用上变得愈发重要，研究者针对其在锈蚀钢筋黏结性能方面也展开了广泛的研究。Haddad和Ashteyate等 采用了合成纤维的方法来延缓钢筋锈蚀裂缝以及强化锈蚀钢筋与混凝土的黏结作用。Berrocal12通过试验和数值模拟研究钢纤维增强效应对混凝土中钢筋腐蚀导致裂缝的产生以及钢纤维增强混凝土与腐蚀钢筋的黏结行为的影响，纤维的限制效应，有效的阻止了裂纹的产生和发展,改善了峰值后的黏结行为。高向玲和李杰 1 3 研究了掺加钢纤维、钢碳等混杂纤维对钢筋混凝土在反复荷载作用下黏结性能的影响,结果表明加入纤维后可在一定程度上改善钢筋与混凝土的黏结性能。Hou14通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀来制作拉拔构件，结果表明在低锈蚀率时黏结强度比普通混凝土提高4.4%，但当锈蚀率达到1 5%左右时，纤维混凝土试件的黏结强度显著降低。Farhan等5 考虑了腐蚀对钢筋与纤维增强地质聚合物混凝土黏结的影响，钢纤维增强地聚合物混凝土试件的黏结强度随锈蚀率的增大而降低幅度较小。徐礼华等1 6 通过单轴循环加载试验，发现掺入聚丙烯纤维后，混凝土的疲劳性能得到明显改善，而且其韧性、峰后延性和滞回耗能能力得到增强。1.5外部约束的影响(FRPCFRP)FRP材料是一种新型复合材料，主要包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维等聚合物，由于其具有耐腐蚀、质量轻、强度高等优点，各国学者对其力学性能进行了较多的试验及理论研究，并已广泛的应用在桥梁加固、结构快速维修等实际工程上。为考虑在外部FRP材料约束条件下锈蚀钢筋混凝土的拉拔黏结性能,研究者进行了广泛的试验研究。Soudki和Sherwood等 1 7 研究了外包FRP材料对由钢筋锈蚀引起的黏结退化的影响，结果表明FRP材料包覆能够抑制钢筋腐蚀造成的保护层开裂，且在锈蚀前包覆具有良好的约束加固效果。邓宗才等 1 8-1 9 研究了碳纤维布加固对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响，制备了9 6 组混凝土试件进行试验研究，考虑了钢筋种类、保护层厚度、腐蚀率、纤维布约束等因素对钢筋混凝土黏结性能的影响，结果表明因CFRP约束导致钢混构件发生由劈裂转变为拔出的破坏模式；当腐蚀率在5%的以下时随着腐蚀率的增加，二者的黏结强度逐渐增加,在同等条件下与普通混凝土相比较，钢纤维混凝土黏结强度增幅达2 2.5%以上。王小刚等2 0 采用拉拔试验的方法来考察CFRP约束下钢筋混凝土的黏结性能，结果表明外包碳纤维布一定程度上使锈蚀钢筋混凝土构件的黏结强度得到增强。但是，当锈蚀率超过限值后(一般为1 5%),CFRP材料的约束强化作用未体现在实际结果中。代晓东等2 对2 8 组混凝土试件进行试验，探究不同碳纤维布的加固方式对锈蚀钢筋与混凝土黏结的影响，结果表明采用碳纤维布约束可以有效降低二者间黏结力的衰减速率。1.6加载制度的影响（单调加载、往复加载）不同的加载模式对钢筋混凝土构件的破坏模式有显著影响,在当前研究中,研究锈蚀钢筋混凝土黏结滑移性能时，大多采用单调加载的模式，通过中心或偏心拉拔等试验方法来进行研究。采用该种方法的试件制备简单、加载方便，试验数据易于测量，但是可能存在与大多数构件的实际黏结状态不相符的情况。在此背景下，研究者尝试采用梁式和梁端式等试验方法进行研究，该类方法对构件的设计尺寸、锚固长度等参数的要求较为细致，相比之下更能反映实际拉拔机制。此外，在结构实际服役过程中，除了单调荷载作用之外，很大一部分结构构件会受到反复荷载的作用。例如，桥梁结构的风荷载和车辆荷载，列车轨道荷载,地震荷载和海上建筑的波浪荷载等等。目前而言,在反复荷载和钢筋锈蚀的耦合作用下对黏结行为的相关研究比较少。Rania Al-Hammoud等 2 2 通过对反复加载梁试件的试验研究发现，腐蚀会降低疲劳黏结强度,而采用CFRP加固可以降低腐蚀导致疲劳黏结性能的恶化。高向玲等 1 3通过制备了48 个混凝土轴心受力钢筋短锚试件来考察不同加载模式下钢筋与混凝土的黏结性能,结果表明在等幅反复荷载作用下黏结应力不断退化；在变幅反复荷载作用下，试验试件的滞回性能表现为卸载刚度和摩擦阻力的下降。徐礼华等 1 6 对5 4个混凝土试件采用单轴循环加载来考察聚丙烯混凝土的受压行为。2黏结-滑移本构性能2.1普通钢筋混凝土黏结-滑移本构关系在钢筋与混凝土的黏结性能研究中,其黏结应力-应变本构关系对于实际应用是至关重要的。很多学者对此进行了大量的理论工作,本研究在此进行总结。Hoube 和Mirza 等 2 3拟合了6 8 组梁端试验数据，提出黏结应力的计算经验式。狄生林等 2 4 通过对梁式试件的试验数据汇总分析,线性拟合得到黏结滑移理论式。清华大学滕智明等 2 5 引人锚固位置函数,以此来考虑锚固长度的变化的影响。早期研究者所提出的表达式虽然形式简单，但是无法反映钢筋与混凝土中众多的黏结因素，不能涵盖现实生活中大部分结构工程的破坏情况，因此不具有广泛性和适用性。随后众多学者在黏结滑移本构关系方面上深入研究,取得了一系列进展。德国学者Eligehausen等 2 进行大量黏结拔出试验，提出四段式黏结应力-滑移本构关系模型,因其具有良好的实际应用性，被欧洲规范采纳。在我国，徐有邻等 2 7-2 8 通过进行大量拉拔试验，并结合数据分析，提出五段式的黏结-滑移本构模型，在应用过程中得到广泛认可并被我国设计规范所采纳。目前而言,这两种模型是普通钢筋混凝土构件常用的黏结滑移本构关系，如图2 所示。T4TmaxTbfT4TuTer图2 钢筋混凝土黏结-滑移本构模型总体上而言，国内外关于普通钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系的研究已经比较成熟，但仍存在一些不足。由于影响钢筋混凝土黏结滑移的因素太过复杂，相关学者对大量黏结滑移曲线数据拟合的结果仍然具有较大的离散性,故需要根据实际所考虑因素单独研究。为了建立准确的黏结滑移本构关系,消除由于黏结界面情况的复杂性和离散型带来的差异，研究人员借助受力平衡关系进行分析。Morris29从应变差的角度考虑,得到关于钢筋与混凝土间滑移量的解析式，借助应力应变关系，推导黏结滑移理论式。为了考虑钢筋屈服的影响,Marti等 30 假设钢筋与混凝土的黏结滑移为理想塑性，提出了受拉弦杆模型。此外，欧洲规范ModelCode201031采用折减系数来考虑钢筋屈服和环向约束作用。2.2锈蚀钢筋混凝土黏结-滑移本构关系袁迎曙等 3 基于未锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本47;s-S,maxmax-Tor);S,S,S,S.(a)欧洲规范推荐模型31Tei+k,(S-S.)kisSe(b)我国规范推荐模型 32)S,T.-k,(S-S.)-一S.SS,S构模型，在考虑箍筋约束条件设计完成一系列试验进行对比，推导锈蚀条件下的本构模型，并证明锈蚀影响下混凝土试件的黏结刚度随锈蚀率的增加不断降低,且黏结滑移机理与普通钢筋混凝土构件类似。国外学者也进行了大量研究，Kivel134等制备了中心拔出试件进行试验研究，采用单调加载及往复加载，对欧洲混凝土规范中黏结滑移式进行修正，提出了考虑锈蚀影响的本构关系理论。浙江大学金伟良和赵羽习等 35 基于理论力学推导,结合位置函数，提出黏结应力-滑移关系在不同位置的变化规律及其相关表达式,并且考虑了不同钢筋类型对黏结滑移理论的影响。张伟平等 3 通过试验测量锚固区各点的钢筋应力来推导其黏结应力，提出了在锈蚀条件下沿锚固长参考文献试验方法36光束测试35 拔出试验34 拔出试验37光束测试40拔出试验38-39 拔出试验2.3既有方法存在的不足综上所述，国内外研究人员的科研成果均表明了钢筋锈蚀后钢筋混凝土构件的黏结性能降低,破坏其工作性能，导致结构整体抗力减小,严重影响了结构的服役性能,对结构工程的安全性带来隐患。学术界虽已存在大量科研成果，但由于锈蚀钢筋与混凝土间相互作用机理复杂，且实际构件破坏的原因也不尽相同。此外在研究中也缺乏统一的试验标准和试验方法，采用加速锈蚀的方法固然能以较低的成本达到预设锈蚀水平，但仍然难以真实反映锈蚀钢筋对结构的影响。因此现有研究仍有缺陷,需要进一步的研究。3数值计算模型在既有的研究中,研究者大多采用试验研究与理论推导相结合的方式进行研究，通过试验得到锈蚀钢筋与混凝土的黏结滑移破坏规律,采用理论推导对破坏模式以及滑移规律进行总结，但总体而言试验周期长、人力成本较高，难以对各种因素综合考虑。随着计算机模拟技术的发展，研究者发现采用数值模拟方法对锈蚀钢筋混凝土黏结滑48度变化的本构关系。此外，国内外学者对锈蚀钢筋混凝土黏结强度的退化规律的探讨从未停止。梁岩等 37 为设计了20个不同锈蚀率的钢筋混凝土构件，探讨试件在不同锈蚀率下的拉拔破坏规律,并提出黏结强度降低系数的表达式。王玉新等 40 总结了反复荷载作用下锈蚀光圆钢筋及带肋钢筋与混凝土的黏结滑移本构关系。林红威等 38-39 基于大量钢筋混凝土拉拔试验数据，考虑了外部约束、纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、表面裂缝宽度以及反复加载等多种因素对黏结滑移性能的影响，建立了多因素的黏结强度计算模型和局部黏结应力-滑移本构关系模型，在普通未锈钢筋混凝土黏结应力-滑移本构模型的基础上，进一步总结出锈蚀条件下的本构模型。表1 黏结强度与锈蚀率的关系汇总组件尺寸/mm600250 x150100 x100170100100100180 x1401401800 x400200150 x150150300 x300 x300关于黏结滑移的表达式Tw(sw,x)=bw(x).Tw(sw)T(s,x,n)=nfi(s)f(x)T.(s,x,n)=T.(0)e-7.d0-2.4%1.01+0.944 3p-0.958 4p-0.346 1p3-0.044 7p4(p0.03)1.482.2-0.235(p0.03)T(s,x,p)=n(p)r(s)p(x)(s=sn(p)上升段：TSTuSus/su下升段：二=-Tu(s/su-1)2+s/suTu(SuT(n,s)=(1-kr).(m)(1-kr)T.(n)移关系进行分析可有效提高工作效率。但选择何种计算理论，如何定义材料本构及单元间的接触，如何有效的模拟锈蚀钢筋的黏结滑移行为仍然是目前研究的重点和难点。通常来说，研究者大多采用精细化模型或者宏观模型对滑移行为进行计算，精细化模型精度较高，但是计算效率较差；宏观模型基于假设建立，计算效率高但无法应对复杂工况。本研究对此进行讨论和总结，以便帮助读者采用适用的模型进行实际分析。3.1精细化模型及计算单元首先对于精细化模型，学者们通过定义黏结滑移关系来连接不同计算单元，内嵌黏结单元来描述钢筋与混凝土的黏结滑移。这种方法能够直接模拟裂缝附近的黏结滑移行为，思路明确、定义直接，计算精度高，但是也存在缺点，其一就是虽计算精度高但计算量特别大,前期建模过程比较繁杂穴长；其二，黏结滑移的影响因素众多，不仅与混凝土强度、钢筋种类、横向约束有关，位置函数也对模型有关键影响，模型定义较为复杂，需要研究者有一定的研究基础。宋锦虎等 4 采用ANSYS软件从黏结本构关系入手，用(ssu)+(1-b)kr.(n)x(s-s)+hr.(n)(s.ssr)SSu+ukfa(n)Su-Sf(sKss)实体单元对混凝土和钢筋建模，同时借助非线性弹簧将二者连接起来，并考虑位置函数和非均匀锈蚀的影响，建立了纵向非均匀锈蚀钢筋构件的计算模型,并与试验数据吻合较好。Murcia-Delso等 42 借助半经验法进行模拟，建立一种新型界面单元，该方法计算简单且预测效果也比较准确。为进一步模拟结构在不同约束情况下的黏结性能，二人又提出一种弹塑性膨胀界面单元，借助塑性解析式来表达结构的非线性变形,此方法模拟效果较好。沙爽等 4 参考实际构件进行建模，采用通用有限元程序ABAQUS的材料自定义接口UMAT开发了新型黏结滑移本构，模拟复杂应力状态下结构构件的黏结滑移性能,结果表明此模型能准确反应钢筋混凝土柱的黏结性能,并具备较好的收敛性能。3.2宏观模型钢筋混凝土结构有限元模拟中，从材料本构关系角度分析黏结滑移对钢筋混凝土结构构件性能的影响。这种方法计算简便，效率较高，适用于复杂的结构系统以及大型结构体系的建模分析。Ngo等 44 采用连接模型模拟了钢筋混凝土结构中的黏结滑移性能，在钢筋与混凝土有限元模型的共用节点上添加线弹性弹簧单元，传递单元间的多重应力，但该方法难以准确定义法向刚度。Mendes等 45 基于一种三维界面单元将钢筋与混凝土连接在一起,通过定义简化模型来模拟钢筋与混凝土受荷过程中的循环退化、峰值应力滑移、重新加载滑移、径向应力。方自虎等 4 基于黏结滑移关系和罚函数建立四节点的黏结滑移单元，能较好的描述钢筋与混凝土之间的黏结滑移问题。此外,该模型较准确的黏结强度随荷载循环次数增大而退化的情况。Pan等 4 等采用修正钢筋本构的方法，修正了Sezen48提出的混凝土本构关系和Esmaeily等 49 提出的钢筋单轴本构,提出了简化的纤维梁单元,间接考虑了二者的黏结滑移关系。3.3离散元模型宏观情况下混凝土计算模型将其假设为均质材料，但混凝土存在细观形态空间分布上的非均质性和随机性,采用宏观模型难以准确描述材料的局部断裂和裂缝扩展过程，特别是钢筋锈蚀阶段的混凝土保护层胀裂行为。因此，学者们尝试采用细观离散元的方法进行研究。离散元方法是一种模拟大量颗粒相互作用的新型数值技术,其可以针对大量离散粒子相互接触进行建模，使用具有刚性球形形状的单接点元素对每个颗粒进行考虑。因为研究锈蚀钢筋混凝土的黏结性能需要考虑宏观条件下的力学拉拔行为与微观条件的化学作用引起的锈蚀影响以及相互间的耦合作用，因此采用离散元模型能较好的反映真实锈蚀结构的黏结滑移行为。为阐述离散元模型的计算思路，本小节以颗粒i为例，对离散元颗粒流计算进行讨论。对于颗粒i的运动方程为dm;=-式中：m;一惯性矩；t一时间;f一外力的总和;一重力加速度。接触模型在离散元模拟时至关重要，早期Cundall提出的离散元接触模型中颗粒极少，比较简单，应用范围较广。森井等 5 研究得出连结型圆盘离散元模型,LiuK等 5 参考森井的科研成果,提出连结型正交各向异性圆盘和颗粒元两种模型。除此之外,Thornton等 5 2 对以往学者提出的法向-切向作用的理论充分研究分析后，考虑了表面附着、接触区有局部塑性变形的影响。为了研究钢筋在多向布置中的锚固性能，日本学者使用三维离散模型（3DRBSM)进行模拟分析。在模型中，材料被划分为一组刚体，这些刚体通过不连续的弹簧沿其接触边界互连。KoheiNagai等 5 3 将RC网格划分为大小为12cm的刚体,刚体中裂纹的打开、闭合和滑动可以通过使用两个刚体之间的内力变形或传递来建模，沿其接触边界分布的非线性弹簧进行模拟，通过与试验数据进行比较来评估这些模拟的结果。3.4不足及发展方向精细化模型在连接单元上添加黏结滑移关系，提高了计算精度，方法较为简单，可以模拟裂缝发展等极其细微的变化。但同时建模过程也需要考虑材料特性、损伤因子、约束系数等多种因素，从而使得建模过程比较繁琐，计算量较大。宏观模型通过修正材料的本构关系，或添加弹簧单元，避开建立黏结滑移关系的复杂性，计算过程相比精细化模型较为简单。目前多数研究人员通过修正钢筋本构关系，而对混凝土本构关系未采取改进方案，可能造成混凝土应变过大，最终不符合平截面假定。离散元方法对颗粒的力学行为进行模拟时，使用连续性介质力学模型，忽略材料内部颗粒间的相对运动，在离散元中，即使采用简单的数值模型模拟颗粒间的接触也能达到理想的效果。截至目前，细观颗粒离散元法在工程中应用还相对较少，在学术研究方面较为普遍。针对于连续介质问题，精细化模型和宏观模型等有限单元法较为方便，而离散单元法主要针对于非连续介质问题。因此,将二者的优势进行结合，充分挖掘其方法更大的适用性，将对当下在数值计算模型学术研究领域的影响至关重要。4结论本研究主要从锈蚀钢筋混凝土黏结性能、黏结滑移-本构关系和数值计算模型3个角度出发，对锈蚀钢筋混凝土黏结滑移研究现状进行详细阐述。锈蚀钢筋混凝土黏结性能的影响因素众多,且在学术研究时对其黏结机理难以完全剖析，故本研究期望进一步完善锈蚀钢筋混凝土黏结滑移基本理论，对该理论体系的研究成果及发展方向总结如下：（1)目前试验室锈蚀方法主要以电化学加速锈蚀方法(1)为主，由于外加电流跟随锈蚀过程是要变化的，其锈后状态跟自然锈蚀相比难免有差异，同时在加速锈蚀时施加的电流大小对钢筋混凝土的黏结性能的损伤不可忽略。此状49态应在后期微观试验中进一步探讨。(2)纤维混凝土在工程应用范围不断扩大，研究者针对不同纤维在锈蚀钢筋混凝土中的黏结性能也展开了广泛的研究，但考察外部约束对锈蚀钢筋纤维混凝土的黏结性能的研究较少。(3)分析影响锈蚀钢筋混凝土黏结性能的因素,从锈蚀方法、锈蚀参数、钢筋特性、加载方式、外部约束等方面，以此建立相应的黏结滑移本构关系模型，由于黏结机理的复杂性导致黏结滑移本构关系存在一定的局限性，通常只适应于某些特定情况。期望后续研究中能建立更全面适用面更广的黏结滑移本构关系。(4)锈蚀钢筋混凝土的黏结滑移数值建模可借助精细化模型、宏观模型以及离散元模型等手段。后期建模中如何将三类方法灵活运用并有机地结合起来，发挥各自优势，提高在工程上的应用范围是我们关注的重点。参考文献：1袁迎曙,章鑫森,姬永生.人工气候与恒电流通电法加速锈蚀钢筋泥凝土梁的结构性能比较研究 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