基于格構(gòu)式模型的鋼筋混凝土銹脹開裂數(shù)值模擬方法.pdf

1、鋼筋受外部環(huán)境侵蝕發(fā)生銹蝕，進(jìn)而產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致周圍混凝土受到擠壓。隨著鋼筋銹蝕程度加劇，混凝土保護(hù)層將受拉開裂。當(dāng)裂縫發(fā)展到一定程度會引起混凝土保護(hù)層剝落，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的銹脹開裂在結(jié)構(gòu)耐久性研究中具有重要意義。
　　本文主要通過MATLAB編寫程序?qū)崿F(xiàn)用格構(gòu)式模型對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)銹脹開裂進(jìn)行數(shù)值模擬，并用該模型研究了保護(hù)層厚度、鋼筋直徑、混凝土抗拉強(qiáng)度、粗骨料粒徑等對混凝土銹脹開裂的影響

2、，主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?、俳榻B混凝土的細(xì)觀結(jié)構(gòu)組成以及各成分的力學(xué)性能。提出了一種骨料投放方法，大大提高了骨料的體積投放率，并通過MATLAB編程建立二維混凝土隨機(jī)骨料模型。
　?、诟鶕?jù)格構(gòu)式模型的基本原理，在混凝土隨機(jī)骨料模型基礎(chǔ)上建立二維混凝土格構(gòu)式模型，并總結(jié)鋼筋的銹脹形態(tài)及其適用情況，根據(jù)鋼筋的銹脹形態(tài)施加強(qiáng)迫位移模擬混凝土的銹脹開裂。
　?、劢⒅苓吇炷岭p線性四邊形單元模型，通過界面結(jié)點(diǎn)耦合實(shí)現(xiàn)格構(gòu)

3、式模型(核心混凝土)與雙線性四邊形單元模型(周邊混凝土)之間力的傳遞，從而建立組合模型，運(yùn)用該模型對考慮邊界約束下的鋼筋混凝土銹脹開裂進(jìn)行模擬。
　?、苡猛晟坪蟮某绦?qū)Ψ墙菂^(qū)和角區(qū)鋼筋混凝土的銹脹開裂進(jìn)行模擬，繪制銹脹開裂圖以及裂縫寬度與鋼筋銹脹量關(guān)系曲線，并比較了兩種骨料形態(tài)(圓形、橢圓形)下銹脹開裂的異同。
　　⑤以非角區(qū)鋼筋混凝土銹脹開裂為例，選擇比較符合實(shí)際骨料形態(tài)的橢圓形骨料，研究了保護(hù)層厚度、鋼筋直徑、混凝土抗拉