玻璃混凝土与钢筋粘结性能的数值模拟研究

发布时间：2020-06-08 20:19

【摘要】：玻璃骨料混凝土是一种新型的绿色环保建筑材料。在实际应用时,重点研究玻璃骨料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等基本属性。除此之外,玻璃骨料混凝土与钢筋粘结性能的研究也至关重要,直接对结构设计、实践应用产生较大的影响。本文基于半梁式试验,重点对钢筋与玻璃骨料混凝土的粘结性能进行数值模拟研究。验证钢筋与玻璃骨料混凝土之间的粘结滑移本构关系,对不同骨料类型、质量取代率下的玻璃混凝土的粘结滑移曲线、锚固特征值及钢筋应力分布的变化规律进行分析,并与普通混凝土进行比较,进一步探究玻璃混疑土与钢筋的粘结特性,为玻璃混凝土的工程实践利和结构设计提供参考。本文主要完成了以下工作:(1)基于半梁式试验使用ABAQUS软件建立有限元模型,引入非线性弹簧单元模拟拉拔钢筋与玻璃混凝土之间的粘结作用,ABAQUS软件中不含有非线性弹簧功能模块,通过编辑INP文件在对应网格节点上添加非线性弹簧单元及粘结滑移本构。对比国内外不同规范及各学者研究得出的粘结滑滑移本构模型,本文中使用国内《混凝土结构设计规范》中的钢筋与混凝土粘结滑移本构模型,并对模型进行验证。(2)文中对比半梁式试验结果,进行图像、数据分析。研究不同取代率下的玻璃粗、细骨料混凝土的料结应力滑移曲线变化关系及本构模型,并且对粘结锚固特征值随骨料取代率的变化规律进行分析。结果表明:有限元模拟得到的钢筋与混凝土粘结滑移本构模型与试验结果变化规律大致相同,由四个变化阶段组成:弹性段、劈裂段、下降段、残余段。半梁式试验结果的不同之处在于试验开始加载时存在微滑移段,产生初始粘结应力。通过对比试验与模拟的锚固特征值变化规律发现,玻璃细骨料混凝土的变化规律试验较为一致,玻璃粗骨料混凝土差别较大;玻璃细骨料混凝土的极限粘结应力、相对极限粘结应力都大于玻璃粗骨料混凝土。(3)综合分析混凝土主拉应力与拉拔钢筋的应力云图,且绘出粘结段上不同位置不同自由端位移对应的钢筋应力分布图像,弥补了半梁式试验的不足。通过研究发现,玻璃粗骨料混凝土与钢筋的粘结性能均低于普通混凝土,产生劈裂破坏,,而合理掺入玻璃细骨料,混凝土与钢筋的粘粘结性能增强,质量取代率为25～75%的玻璃细骨料混凝土与钢筋有较强的粘结作用。
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528.571

【参考文献】