基于细观力学的不锈钢筋混凝土受压承载力分析

发布时间：2020-06-29 20:36

【摘要】：钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要病因之一。不锈钢材料因优良的耐蚀性能被选择性地应用于工程建设中。但由于国内尚无统一的不锈钢筋混凝土结构承载力计算公式,在一定程度上限制了不锈钢筋混凝土结构的推广应用。本文在国家自然科学基金(51679220,51309203)资助下,采用细观力学方法,研究了不锈钢筋混凝土柱的偏心、轴心受压承载力,主要内容和成果如下:(1)建立了不锈钢筋混凝土细观数值模型。将不锈钢筋混凝土看作由砂浆基体、粗骨料、不锈钢筋、界面相(粗骨料-砂浆基体界面、钢筋-砂浆基体粘结层)组成的多相复合材料;研究了钢筋-砂浆基体粘结层材料参数赋值方法,分析了界面性能对粘结强度的影响,并给出了粘结层抗拉强度建议取值范围。(2)分析了不锈钢筋混凝土偏心受压柱的破坏过程及承载能力。采用已建立的不锈钢筋混凝土细观数值模型,模拟了不锈钢筋混凝土柱偏心受压试验过程,分析了配筋率、偏心距等因素对构件破坏过程及承载力的影响,结果表明:试件的破坏形态、承载力计算值与宏观试验结果吻合较好;正截面应变沿截面高度分布基本呈线性关系,符合平截面假定;配筋率和偏心距对不锈钢筋混凝土柱的承载能力有较大的影响,柱的承载力随配筋率增大而增大,随偏心距的增大而有所降低;随配筋率和偏心距的增大,柱的延性越好,荷载-名义应变曲线、荷载-钢筋应变曲线随偏心距的增大而愈趋于平缓。(3)分析了不锈钢筋混凝土轴心受压柱破坏过程及承载能力。模拟了不锈钢筋混凝土轴心受压试验过程,研究了长细比、截面尺寸对构件破坏过程的影响,结果表明:长细比、截面尺寸对柱的承载能力具有显著影响,随长细比的增大,柱的承载能力下降,随截面尺寸的增大,柱的承载能力显著提升;随长细比的减小,裂缝带从“X”形向“V”形分布过渡,主裂缝的起裂点受长细比的影响不大,其延伸方向近似呈45~?;随截面尺寸的增大,构件延性下降,荷载-名义应变曲线下降段坡度减缓,但名义轴压强度下降较为明显,呈现出显著的尺寸效应特征,并以此验证了Baz?ant尺寸效应理论能够较好地适用于名义轴压强度的尺寸效应分析。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV332
【图文】：

1 绪论背景及意义 世纪末以来，钢筋混凝土广泛应用于水工结构、海工结构施的工程建设中，是工程建设中应用最为广泛的建筑材料。材料，钢筋混凝土的耐久性能直接影响建筑的使用年限，钢因此得到了国内外研究的重视[1, 2]。混凝土碳化侵蚀、钢筋土耐久性的重要因素[3, 4]，尤其在海洋环境及氯盐污染地区构组成的多相、不均匀体系，加上混凝土碳化侵蚀对钢筋锈筋锈蚀成为钢筋混凝土构件受力性能退化的主要因素，如图

1 绪论模拟结构可靠性分析。得益于细观力学理论及细观试验技术的发展，国内外学者对细观概念的混凝土非均质特性进行了充分地后续研究，研究多涉及混凝土常规力学性能试验[41-45]（主要包括抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、抗折/弯强度试验等）、混凝土材料尺寸效应[46,47]、混凝土结构构件尺寸效应[48-50]、混凝土热传导[51, 52]以及耐久性数值分析[53, 54]等。基于细观力学将混凝土理论试验与细观数值研究相结合，能够清晰地表征混凝土宏观力学性能与自身非均质结构的内在联系，更加深化了对混凝土材料变形力学性能及损伤破坏机理的研究，而且在实践上对混凝土材料的生产、设计以及施工技术起到了指导和促进作用。

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本文编号：2734328