钢筋混凝土粘结滑移本构试验研究及有限元分析

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粘结是钢筋和混凝土之间一种复杂的相互作用,通过粘结传递两者之间的应力、协调变形,足够的粘结是钢筋混凝土构件发挥良好工作性能的基础。因此,研究钢筋与混凝土之间锚固粘结,对于评估混凝土结构使用性能意义重大。本文通过梁端式拔出试验研究箍筋间距与保护层厚度对粘结滑移性能的影响,并利用精细的有限元模型进行对比验证,将得到的粘结滑移本构模型应用于混凝土简支梁力学性能分析。本文的主要研究内容如下:(1)通过梁端式拔出试验研究了保护层厚度及箍筋间距对极限粘结强度的影响,并建立反映不同约束状况的经验公式。基于其他学者研究成果及本文试验数据,建立了考虑不同保护层厚度及箍筋间距的粘结滑移本构关系。(2)基于本文梁端式拔出试验,通过有限元软件建立精细的三维实体梁端式模型,模拟带肋钢筋从混凝土中拔出劈裂破坏的全过程。从有限元的角度分析保护层厚度及箍筋间距对粘结滑移本构关系的影响,并与本文试验结果进行对比验证。本文还得到了拔出钢筋及混凝土在拔出过程中的各处应力分布,弥补了部分试验难以测得的试验数据。(3)基于本文梁端式拔出试验建立的粘结滑移本构模型,采用有限元程序对不同锈蚀率的混凝土简支梁梁进行有限元分析并与试验对比,同时还考察了有无考虑位置函数情况下试验梁的力学性能。在此基础上,分析了不同锈蚀下锚固长度、保护层厚度、受拉纵筋直径、受拉纵筋数量等不同参数下混凝土梁的极限承载与极限挠度变化规律。
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