粘聚力模型在裂縫擴展及銹蝕鋼筋混凝土粘結滑移中的應用.pdf

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

2、重要的意義，但是目前關于導致鋼筋銹蝕的劣化因素與混凝土構件力學性能改變之間的定量關系研究仍不足。故研究混凝土結構的破壞問題，特別是混凝土結構中的裂縫問題以及環(huán)境引起的混凝土結構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用到鋼筋混凝土梁的受剪破壞分

3、析中，分析結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出了粘聚力隨裂縫張開位移的指數下降模型，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，可在分析混凝土構件的開裂問題中進一步推廣應用;
　　(2)根據法拉第定律設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-滑移的本構模型，計算得出了不同銹蝕率下混凝土梁的承載能力變化，并與試驗結果進行了對比分析，表現出了良好的一致性，證明本模型能夠很好地描述鋼筋-混凝土界面的粘結-滑移關系。另外，還進行了參數分析，得到了模型參數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件性能變化的原因。最后分析了鋼筋縱向粘結強度非均勻分布的影響