型钢-ECC粘结滑移基本原理及应用研究
发布时间：2022-04-23 15:55
型钢-ECC结构将型钢置于钢筋混凝土中,使型钢、钢筋笼（纵筋和箍筋）和ECC发挥协同效应,用以抵抗外部作用,这是一种新型建筑材料结构形式,兼顾了ECC延性特点以及优化结构性能,旨在改善混凝土自身缺乏高延性而导致极限荷载下的脆性破坏,增强结构性能,进而提升结构寿命。目前对型钢-ECC结构的研究主要集中于承载力和变形性能等方面,对其粘结滑移性能、ECC界面对粘结滑移机理影响等研究相对较少,特别是将ECC延性的性能和粘结滑移运用于ABAQUS的数值模拟的研究鲜见报道。而聚乙烯（PE）不仅影响ECC的延性,其特殊的界面特性对于结构粘结滑移性能影响也反映了ECC多裂缝发展的特性。因此,本文以型钢-ECC推出试件为研究对象,结合理论、试验和数值模拟的研究方法,对其进行综合分析,具体的研究内容主要有:（1）以体积配箍率、型钢保护层厚度、埋置长度和ECC强度这四个因素为变量,分别设计和制备了9个型钢-ECC试件。通过观察试件破坏形态以及裂缝开展情况,对其进行相应的归纳总结,同时,通过千分表测得加载端荷载-滑移曲线,并对此曲线的变化规律进行总结。（2）结合试验数据分析上述四个因素对粘结强度的影响,进而给...
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 粘结-滑移试验研究现状
1.3 型钢混凝土粘结滑移数值模拟现状
1.4 考虑粘结滑移效应在数值模拟中的差异性分析
1.5 型钢-ECC粘结滑移性能数值模拟研究的意义
1.6 研究内容和研究目的
第2章 型钢-ECC粘结滑移性能试验研究
2.1 试件设计与制作
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验参数
2.1.3 试件制作
2.2 试验加载方案
2.2.1 试验加载装置
2.2.2 试验加载制度
2.3 试验量测方案
2.3.1 型钢应变的量测方案
2.3.2 加载端滑移的量测
2.4 材性试验
2.4.1 钢材材性
2.4.2 钢筋材性
2.4.3 ECC材性
2.4.4 ECC直接拉伸试验
2.5 试验研究
2.5.1 试验现象分析
2.5.2 裂缝形态与发展过程的分析
2.5.3 ECC表面变形
2.5.4 试验P-S曲线及其特征
2.5.5 型钢应变分析
2.6 本章小节
第3章 型钢-ECC粘结特性分析
3.1 粘结强度定义
3.2 ECC微观界面下粘结性能分析
3.2.1 ECC界面的粘结破坏过程
3.2.2 界面特性影响下的型钢-ECC的粘结滑移机理
3.2.3 型钢-ECC粘结滑移破坏的三个阶段
3.3 粘结强度影响因素分析
3.3.1 ECC强度对粘结强度的影响
3.3.2 型钢埋置长度对粘结强度的影响
3.3.3 型钢保护层厚度对粘结强度的影响
3.3.4 体积配箍率对粘结强度的影响
3.4 残余粘结强度的影响及分析
3.5 粘结强度计算
3.5.1 特征粘结强度回归值与试验值对比分析
3.6 本章小结
第4章 推出试验ABAQUS模拟
4.1 有限元模拟参数
4.2 单元类型
4.3 材料参数
4.4 粘结滑移本构关系
4.4.1 型钢与ECC连接面的相互作用
4.4.2 粘结滑移本构关系的应用
4.5 建立模型和网格划分
4.6 模拟结果分析和讨论
4.6.1 应力分布情况
4.6.2 ECC上表面应力分布
4.6.3 影响因素的规律分析
4.7 本章小结
第5章 型钢-ECC短梁ABAQUS分析
5.1 不考虑粘结滑移型钢-ECC短梁ABAQUS数值模拟
5.1.1 型钢-ECC短梁的截面尺寸和几何参数
5.1.2 单元类型
5.1.3 材料模型
5.1.4 模型建立
5.1.5 计算结果与试验结果对比
5.2 考虑粘结滑移的型钢-ECC短梁的ABAQUS数值模拟
5.2.1 单元类型
5.2.2 材料模型
5.2.3 建立模型
5.2.4 计算结果分析
5.2.5 刚度折减分布与有限元云图分析
5.2.6 钢筋和型钢应力分布及分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文和科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]ECC拉伸性能与弯曲性能的试验研究[J]. 孔燕,邵永健,杜亮,傅少华,李国建. 混凝土与水泥制品. 2019(12)
[2]型钢-钢纤维混凝土组合结构的黏结破坏及传力机理研究[J]. 伍凯,郑惠铭,陈峰,陈初阳,徐佳楠. 建筑结构学报. 2020(10)
[3]高温下钢筋与混凝土粘结性能试验与分析[J]. 周子健,霍静思,李智. 建筑结构. 2019(10)
[4]基于统计损伤理论的硫酸盐侵蚀混凝土本构模型研究[J]. 白卫峰,刘霖艾,管俊峰,姚贤华. 工程力学. 2019(02)
[5]ECC材料力学性能与本构关系研究进展[J]. 江世永,龚宏伟,姚未来,陶帅,蔡涛. 材料导报. 2018(23)
[6]基于脆性开裂模型的钢筋混凝土锈裂过程细观数值模拟[J]. 吴萍,杜坤,徐亦冬,陈伟,胡雷. 硅酸盐通报. 2018(08)
[7]材料断裂内聚力区牵引-分离曲线的测量方法研究[J]. 沈珉,刘赫,于济菘. 实验力学. 2018(03)
[8]界面应力传递重新分析及Cohesive模型参数的确定[J]. 王坎盛,沈珉,于济菘. 材料科学与工程学报. 2017(06)
[9]OpenSees中混凝土本构模型用于模拟结构滞回性能的对比[J]. 赵金钢,杜斌,占玉林,赵凯. 桂林理工大学学报. 2017(01)
[10]火灾后型钢混凝土柱抗震性能有限元计算模型[J]. 王广勇,刘庆,张东明,张超. 工程力学. 2016(11)
博士论文
[1]再生混凝土受压本构关系及其与钢筋间粘结滑移性能研究[D]. 杨海峰.广西大学 2012
[2]型钢与混凝土粘结—滑移关系及型钢混凝土剪力墙抗震性能研究[D]. 董宇光.同济大学 2006
[3]钢筋混凝土异形柱结构体系理论与试验研究[D]. 赵艳静.天津大学 2004
硕士论文
[1]全取代率下型钢再生混凝土粘结滑移性能试验研究[D]. 陈晓娜.西安建筑科技大学 2018
[2]考虑粘结—滑移影响的内置钢管混凝土组合剪力墙受力机理及受剪承载力研究[D]. 谢鹏飞.长安大学 2017
[3]PVA纤维水泥基复合材料（PVA-ECC）拉伸和弯曲性能试验研究[D]. 张栋翔.内蒙古工业大学 2016
[4]钢筋混凝土粘结滑移本构试验研究及有限元分析[D]. 孙铭.浙江大学 2015
[5]考虑粘结滑移的型钢混凝土非线性有限元分析[D]. 秦艳.西安理工大学 2007
本文编号：3647504
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 粘结-滑移试验研究现状
1.3 型钢混凝土粘结滑移数值模拟现状
1.4 考虑粘结滑移效应在数值模拟中的差异性分析
1.5 型钢-ECC粘结滑移性能数值模拟研究的意义
1.6 研究内容和研究目的
第2章 型钢-ECC粘结滑移性能试验研究
2.1 试件设计与制作
2.1.1 试验材料
2.1.2 试验参数
2.1.3 试件制作
2.2 试验加载方案
2.2.1 试验加载装置
2.2.2 试验加载制度
2.3 试验量测方案
2.3.1 型钢应变的量测方案
2.3.2 加载端滑移的量测
2.4 材性试验
2.4.1 钢材材性
2.4.2 钢筋材性
2.4.3 ECC材性
2.4.4 ECC直接拉伸试验
2.5 试验研究
2.5.1 试验现象分析
2.5.2 裂缝形态与发展过程的分析
2.5.3 ECC表面变形
2.5.4 试验P-S曲线及其特征
2.5.5 型钢应变分析
2.6 本章小节
第3章 型钢-ECC粘结特性分析
3.1 粘结强度定义
3.2 ECC微观界面下粘结性能分析
3.2.1 ECC界面的粘结破坏过程
3.2.2 界面特性影响下的型钢-ECC的粘结滑移机理
3.2.3 型钢-ECC粘结滑移破坏的三个阶段
3.3 粘结强度影响因素分析
3.3.1 ECC强度对粘结强度的影响
3.3.2 型钢埋置长度对粘结强度的影响
3.3.3 型钢保护层厚度对粘结强度的影响
3.3.4 体积配箍率对粘结强度的影响
3.4 残余粘结强度的影响及分析
3.5 粘结强度计算
3.5.1 特征粘结强度回归值与试验值对比分析
3.6 本章小结
第4章 推出试验ABAQUS模拟
4.1 有限元模拟参数
4.2 单元类型
4.3 材料参数
4.4 粘结滑移本构关系
4.4.1 型钢与ECC连接面的相互作用
4.4.2 粘结滑移本构关系的应用
4.5 建立模型和网格划分
4.6 模拟结果分析和讨论
4.6.1 应力分布情况
4.6.2 ECC上表面应力分布
4.6.3 影响因素的规律分析
4.7 本章小结
第5章 型钢-ECC短梁ABAQUS分析
5.1 不考虑粘结滑移型钢-ECC短梁ABAQUS数值模拟
5.1.1 型钢-ECC短梁的截面尺寸和几何参数
5.1.2 单元类型
5.1.3 材料模型
5.1.4 模型建立
5.1.5 计算结果与试验结果对比
5.2 考虑粘结滑移的型钢-ECC短梁的ABAQUS数值模拟
5.2.1 单元类型
5.2.2 材料模型
5.2.3 建立模型
5.2.4 计算结果分析
5.2.5 刚度折减分布与有限元云图分析
5.2.6 钢筋和型钢应力分布及分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 主要研究结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文和科研情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]ECC拉伸性能与弯曲性能的试验研究[J]. 孔燕,邵永健,杜亮,傅少华,李国建. 混凝土与水泥制品. 2019(12)
[2]型钢-钢纤维混凝土组合结构的黏结破坏及传力机理研究[J]. 伍凯,郑惠铭,陈峰,陈初阳,徐佳楠. 建筑结构学报. 2020(10)
[3]高温下钢筋与混凝土粘结性能试验与分析[J]. 周子健,霍静思,李智. 建筑结构. 2019(10)
[4]基于统计损伤理论的硫酸盐侵蚀混凝土本构模型研究[J]. 白卫峰,刘霖艾,管俊峰,姚贤华. 工程力学. 2019(02)
[5]ECC材料力学性能与本构关系研究进展[J]. 江世永,龚宏伟,姚未来,陶帅,蔡涛. 材料导报. 2018(23)
[6]基于脆性开裂模型的钢筋混凝土锈裂过程细观数值模拟[J]. 吴萍,杜坤,徐亦冬,陈伟,胡雷. 硅酸盐通报. 2018(08)
[7]材料断裂内聚力区牵引-分离曲线的测量方法研究[J]. 沈珉,刘赫,于济菘. 实验力学. 2018(03)
[8]界面应力传递重新分析及Cohesive模型参数的确定[J]. 王坎盛,沈珉,于济菘. 材料科学与工程学报. 2017(06)
[9]OpenSees中混凝土本构模型用于模拟结构滞回性能的对比[J]. 赵金钢,杜斌,占玉林,赵凯. 桂林理工大学学报. 2017(01)
[10]火灾后型钢混凝土柱抗震性能有限元计算模型[J]. 王广勇,刘庆,张东明,张超. 工程力学. 2016(11)
博士论文
[1]再生混凝土受压本构关系及其与钢筋间粘结滑移性能研究[D]. 杨海峰.广西大学 2012
[2]型钢与混凝土粘结—滑移关系及型钢混凝土剪力墙抗震性能研究[D]. 董宇光.同济大学 2006
[3]钢筋混凝土异形柱结构体系理论与试验研究[D]. 赵艳静.天津大学 2004
硕士论文
[1]全取代率下型钢再生混凝土粘结滑移性能试验研究[D]. 陈晓娜.西安建筑科技大学 2018
[2]考虑粘结—滑移影响的内置钢管混凝土组合剪力墙受力机理及受剪承载力研究[D]. 谢鹏飞.长安大学 2017
[3]PVA纤维水泥基复合材料（PVA-ECC）拉伸和弯曲性能试验研究[D]. 张栋翔.内蒙古工业大学 2016
[4]钢筋混凝土粘结滑移本构试验研究及有限元分析[D]. 孙铭.浙江大学 2015
[5]考虑粘结滑移的型钢混凝土非线性有限元分析[D]. 秦艳.西安理工大学 2007
本文编号：3647504
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3647504.html
