钢筋混凝土动态粘结性能数值模拟
发布时间：2020-11-20 03:37
钢筋与混凝土是力学性能不同的两种材料,两者之间较好的粘结性能是他们能组合在一起工作的基础。因此,粘结滑移性能的探究对钢筋混凝土结构分析至关重要。现有的建筑结构抗震设计规范是根据静态加载条件下的试验结果所编制的,未考虑粘结滑移性能受加载速率的影响,而抗震性能是钢筋混凝土结构设计时需要谨慎对待的特性。本文基于国家青年科学基金资助项目《钢筋与混凝土动态粘结性能研究》,设计了钢筋混凝土拉拔试件,并对其进行试验研究和数值模拟。试验结果与数值模拟结论相互对比,证明结论的正确性和可靠性。本文对所设计的钢筋混凝土拉拔试件首先进行试验,然后利用有限元软件对其进行数值模拟,在数值模拟的过程中考虑了进行试验时可能存在的问题,做到数值模拟时设定的条件与试验时的条件一致,保障数值模拟所得结果的可靠性,也可验证模型的有效性,为以后进行钢筋混凝土粘结滑移性能数值模拟提供参考依据。本文利用ABAQUS有限元软件对钢筋混凝土拉拔试件进行建模分析,在数值模拟过程中考虑了加载速率对钢筋、混凝土以及粘结滑移应力应变关系的影响,钢筋混凝土之间的连接关系通过有限元软件中Spring2非线性弹簧单元进行模拟,主要研究钢筋混凝土之间粘结滑移性能受加载速率的影响,也考虑了其他影响因素,例如混凝土强度等级、钢筋外形与直径、粘结锚固长度等因素。
【学位单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528.571;TU375
【部分图文】：
程实践和理论研究上都至关重要，粘结性能的研究对分析混凝土开裂破坏、粘结破塑性分析等问题有重要意义。目前，有限元理论发展日臻完善，各种有限元软件不更新，对钢筋混混凝土之间的粘结性能进行数值模拟已成为必然，而粘结性能的理和数学模型是保证数值模拟结果准确性的基础。对钢筋混凝土粘结性能的研究已进年，国内外学者取得累累硕果，但对钢筋混凝土粘结性能的研究大多仅局限于静态件之下，与之相比，动态加载（地震、爆炸以及冲击等）条件下的钢筋混凝土粘结试验探究和数值模拟开展的较少。地震是一种巨大的自然灾害，常常会造成人员伤亡以及巨大的经济损失。我国置特殊，位于欧亚大陆边缘，同时处于三大板块的交界地带，板块运动相对活跃，震发生频繁，全国约 50%的城市位于 7 度和 7 度以上地区，人口百万以上的较大城市位于地震区[1]同时随着我国经济的高速发展，桥梁、水电站、核电站以及超高层建筑不断建些建筑物的安全性能受到地震作用影响，虽然地震并不是每时每刻都在发生作用，突发性和破坏性，使其成为结构设计时慎重考虑的因素，因此，研究钢筋混凝土粘受动态荷载的影响是不可避免的一项重要工作。
构件承载力下降，此时发生脆性破坏；裂缝间粘结应力，是钢筋与混凝部粘结应力的一种，当钢筋混凝土构件在接触面上发生开裂时就出现缝间粘结应两侧产生的粘结部分会向周围混凝土传递，使得为发生开裂的混凝土受拉开裂，埋与混凝土内部的钢筋发生的应变小于钢筋单独承受荷载时所产生的应变，故不的继续的扩大，缝间粘结应力反映的在受拉区域内混凝土所产生的作用。混凝土梁因承受上部荷载产生弯曲变形，示意图如图 2-1 所示。如果忽略钢土之间存在的粘结作用，则混凝土下部受拉区域将会发生脆性破坏，其特性与素受力破坏特性一致，其所能承受的外界荷载要小得多。由于钢筋混凝土之间粘结在，当受到外荷载作用时，可在两者接触面上进行应力传递，协调变形从而，使混凝土之间相对滑移要小的多，即表现为结构承载力大大提升。筋端锚固应力和应力都为钢筋混凝土之间的粘结应力，都可用来表示粘结作用。钢筋锚固区段内应力，其分布变化明显且应力值较高。因此只有钢筋在混凝土中埋入的长度足够才能保证钢筋充分发挥作用。缝间粘结应力的应力值较小，在混凝土发生开裂以其主要将钢筋承受的部分外力向周围混凝土传递。从而使钢筋应力沿长度方向降混凝土再次受力，构件强度增大。
结机理分析构成与混凝土共同工作时两者之间的粘结性能发挥至关重要的作用，钢筋混凝作用时可在两者的接触面上进行应力传递以及变形协调，钢筋混凝土之间下几个主要部分组成：化学胶结力，混凝土发生水化现象时，产生的凝胶体对钢筋表面产生吸附力随着混凝土强度的增大而增大，一旦钢筋与混凝土发生相对位移，则胶。摩擦力，混凝土发生硬化收缩现象时，会对包裹在其中的钢筋产生较大摩钢筋的握裹力以及钢筋与混凝土表面摩擦系数决定摩擦力的大小。机械咬合力，主要发生在变形钢筋与混凝土之间，是混凝土与钢筋表面高间所产生的挤压力。
【参考文献】
本文编号：2890884
【学位单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU528.571;TU375
【部分图文】：
程实践和理论研究上都至关重要，粘结性能的研究对分析混凝土开裂破坏、粘结破塑性分析等问题有重要意义。目前，有限元理论发展日臻完善，各种有限元软件不更新，对钢筋混混凝土之间的粘结性能进行数值模拟已成为必然，而粘结性能的理和数学模型是保证数值模拟结果准确性的基础。对钢筋混凝土粘结性能的研究已进年，国内外学者取得累累硕果，但对钢筋混凝土粘结性能的研究大多仅局限于静态件之下，与之相比，动态加载（地震、爆炸以及冲击等）条件下的钢筋混凝土粘结试验探究和数值模拟开展的较少。地震是一种巨大的自然灾害，常常会造成人员伤亡以及巨大的经济损失。我国置特殊，位于欧亚大陆边缘，同时处于三大板块的交界地带，板块运动相对活跃，震发生频繁，全国约 50%的城市位于 7 度和 7 度以上地区，人口百万以上的较大城市位于地震区[1]同时随着我国经济的高速发展，桥梁、水电站、核电站以及超高层建筑不断建些建筑物的安全性能受到地震作用影响，虽然地震并不是每时每刻都在发生作用，突发性和破坏性，使其成为结构设计时慎重考虑的因素，因此，研究钢筋混凝土粘受动态荷载的影响是不可避免的一项重要工作。
构件承载力下降，此时发生脆性破坏；裂缝间粘结应力，是钢筋与混凝部粘结应力的一种，当钢筋混凝土构件在接触面上发生开裂时就出现缝间粘结应两侧产生的粘结部分会向周围混凝土传递，使得为发生开裂的混凝土受拉开裂，埋与混凝土内部的钢筋发生的应变小于钢筋单独承受荷载时所产生的应变，故不的继续的扩大，缝间粘结应力反映的在受拉区域内混凝土所产生的作用。混凝土梁因承受上部荷载产生弯曲变形，示意图如图 2-1 所示。如果忽略钢土之间存在的粘结作用，则混凝土下部受拉区域将会发生脆性破坏，其特性与素受力破坏特性一致，其所能承受的外界荷载要小得多。由于钢筋混凝土之间粘结在，当受到外荷载作用时，可在两者接触面上进行应力传递，协调变形从而，使混凝土之间相对滑移要小的多，即表现为结构承载力大大提升。筋端锚固应力和应力都为钢筋混凝土之间的粘结应力，都可用来表示粘结作用。钢筋锚固区段内应力，其分布变化明显且应力值较高。因此只有钢筋在混凝土中埋入的长度足够才能保证钢筋充分发挥作用。缝间粘结应力的应力值较小，在混凝土发生开裂以其主要将钢筋承受的部分外力向周围混凝土传递。从而使钢筋应力沿长度方向降混凝土再次受力，构件强度增大。
结机理分析构成与混凝土共同工作时两者之间的粘结性能发挥至关重要的作用，钢筋混凝作用时可在两者的接触面上进行应力传递以及变形协调，钢筋混凝土之间下几个主要部分组成：化学胶结力，混凝土发生水化现象时，产生的凝胶体对钢筋表面产生吸附力随着混凝土强度的增大而增大，一旦钢筋与混凝土发生相对位移，则胶。摩擦力，混凝土发生硬化收缩现象时，会对包裹在其中的钢筋产生较大摩钢筋的握裹力以及钢筋与混凝土表面摩擦系数决定摩擦力的大小。机械咬合力，主要发生在变形钢筋与混凝土之间，是混凝土与钢筋表面高间所产生的挤压力。
【参考文献】
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本文编号：2890884
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