粘聚力模型在裂縫擴展及銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)滑移中的應(yīng)用.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是世界上使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，目前已成功應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、橋梁、隧道、礦井、水利及海港等工程中。由于混凝土結(jié)構(gòu)所用材料及所處環(huán)境的特點，使得混凝土結(jié)構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)開裂、性能劣化，最終產(chǎn)生耐久性問題。鋼筋銹蝕會導(dǎo)致鋼筋混凝土材料物理和化學(xué)性質(zhì)的變化，并將最終影響鋼筋混凝土構(gòu)件的力學(xué)行為，鋼筋銹蝕導(dǎo)致的混凝土構(gòu)件力學(xué)性能退化是一個極其復(fù)雜的過程，如何評定不同銹蝕程度下混凝土構(gòu)件的承載能力和延性等力學(xué)性能的改變具有

2、重要的意義，但是目前關(guān)于導(dǎo)致鋼筋銹蝕的劣化因素與混凝土構(gòu)件力學(xué)性能改變之間的定量關(guān)系研究仍不足。故研究混凝土結(jié)構(gòu)的破壞問題，特別是混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫問題以及環(huán)境引起的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題十分有意義。以此為主線，基于擴展有限元與粘聚力模型研究了混凝土梁的受剪破壞過程，以及銹蝕混凝土梁受剪承載能力的變化情況。主要研究工作如下:
　　(1)基于擴展有限元法對混凝土梁剪壓破壞進行了分析研究。嘗試將擴展有限元法應(yīng)用到鋼筋混凝土梁的受剪破壞分

3、析中，分析結(jié)果與已有研究吻合較好;基于混凝土受拉開裂的雙折線模型推導(dǎo)出了粘聚力隨裂縫張開位移的指數(shù)下降模型，更加符合混凝土開裂的實際情況;證明了擴展有限元法的適用性，可在分析混凝土構(gòu)件的開裂問題中進一步推廣應(yīng)用;
　　(2)根據(jù)法拉第定律設(shè)計了三種不同銹蝕率的試件，對銹蝕鋼筋混凝土梁進行了受剪破壞試驗。觀測了鋼筋銹蝕引起混凝土保護層開裂的形式及裂縫寬度，研究了鋼筋銹蝕對混凝土梁斜裂縫的形成、開展及構(gòu)件承載性能等方面的影響，并通過回

4、歸擬合得到了銹蝕混凝土梁受剪承載力的計算公式;
　　(3)基于粘聚力模型，給出了銹蝕鋼筋與混凝土間粘結(jié)-滑移的本構(gòu)模型，計算得出了不同銹蝕率下混凝土梁的承載能力變化，并與試驗結(jié)果進行了對比分析，表現(xiàn)出了良好的一致性，證明本模型能夠很好地描述鋼筋-混凝土界面的粘結(jié)-滑移關(guān)系。另外，還進行了參數(shù)分析，得到了模型參數(shù)對混凝土梁承載能力的影響規(guī)律，從界面層面上解釋了鋼筋銹蝕引起構(gòu)件性能變化的原因。最后分析了鋼筋縱向粘結(jié)強度非均勻分布的影響