本文關(guān)鍵詞：銹蝕鋼筋混凝土柱力學(xué)性能退化研究

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【摘要】：混凝土結(jié)構(gòu)是我國目前工民建中使用最多的結(jié)構(gòu)形式,但是由于環(huán)境介質(zhì)腐蝕,嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。大氣自然環(huán)境中腐蝕介質(zhì)侵蝕混凝土,引起混凝土碳化、鋼筋銹蝕,嚴(yán)重情況將會出現(xiàn)鋼筋銹斷、混凝土脹裂和剝落等劣化破壞現(xiàn)象,以上是成為反映一般環(huán)境下?lián)p傷混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一般表象。箍筋離混凝土表面很近,較縱筋更容易接觸腐蝕介質(zhì)環(huán)境,銹蝕引起箍筋有效受力面積減小、強(qiáng)度及性能退化,同時銹脹也引起保護(hù)層劣化甚至出現(xiàn)裂縫,失效的保護(hù)層對內(nèi)部鋼筋的保護(hù)作用減弱,縱筋銹蝕更加明顯,進(jìn)而導(dǎo)致對縱筋以及對核心區(qū)混凝土的約束作用降低,削弱了結(jié)構(gòu)的承載能力。本文在已有試驗研究基礎(chǔ)上,通過理論分析和數(shù)值模擬結(jié)合的方法,研究了銹蝕鋼筋混凝土柱的力學(xué)性能退化規(guī)律,提出了鋼筋銹蝕引起結(jié)構(gòu)承載力退化的理論公式和相關(guān)結(jié)論,為鋼筋銹蝕引起結(jié)構(gòu)承載能力退化的實際工程的剩余承載力計算評估和維修加固提供一定程度的理論參考。本文通過理論對比分析銹蝕鋼筋力學(xué)性能的退化規(guī)律以及銹蝕鋼筋對混凝土柱構(gòu)件承載力的影響,采用了合適的銹蝕鋼筋本構(gòu)模型、混凝土本構(gòu)模型、鋼筋-混凝土之間粘結(jié)-滑移本構(gòu)模型,建立了ABAQUS有限元分析銹蝕鋼筋混凝土柱計算模型,研究了不同鋼筋銹蝕率混凝土柱力學(xué)性能退化規(guī)律。通過對有限元分析結(jié)果進(jìn)行整理分析,鋼筋銹蝕程度越大,構(gòu)件的峰值應(yīng)力、峰值應(yīng)變降低程度越大;從每組構(gòu)件應(yīng)力-應(yīng)變曲線對比圖可以看出,鋼筋銹蝕率的越大,相同應(yīng)變狀態(tài)對應(yīng)的應(yīng)力值下降(即應(yīng)力-應(yīng)變曲線大部分區(qū)段下移),并且峰值應(yīng)力過后曲線下降段越來越陡峭。以相關(guān)試驗為基礎(chǔ),選取適當(dāng)?shù)谋緲?gòu)模型進(jìn)行有限元建模,對比試驗結(jié)果,驗證了模擬的合理性和精確性,分析了試件力學(xué)性能變化規(guī)律,提出了銹蝕箍筋混凝土柱軸壓極限承載力退化的計算公式,繼而進(jìn)一步提出銹蝕鋼筋混凝土柱分別在軸壓和偏壓狀態(tài)下的極限承載力計算公式。在相同條件下,分別改變箍筋間距和保護(hù)層厚度,分析構(gòu)件在軸壓和偏壓情況下的力學(xué)性能變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：銹蝕鋼筋 混凝土柱 力學(xué)性能退化 ABAQUS有限元 應(yīng)力-應(yīng)變曲線
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU375.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 混凝土碳化的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 鋼筋銹蝕研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 銹蝕鋼筋混凝土的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 2 鋼筋銹蝕機(jī)理及危害分析18-33
• 2.1 鋼筋銹蝕機(jī)理18-20
• 2.1.1 碳化引起混凝土中鋼筋銹蝕18-19
• 2.1.2 氯鹽侵蝕引起混凝土中鋼筋銹蝕機(jī)理19
• 2.1.3 影響鋼筋銹蝕速率因素19-20
• 2.2 鋼筋銹蝕特征及其力學(xué)性能20-24
• 2.2.1 鋼筋銹蝕特征20
• 2.2.2 鋼筋銹蝕率模型20-22
• 2.2.3 銹蝕鋼筋力學(xué)性能22-24
• 2.3 銹裂過程分析及銹裂影響因素24-26
• 2.3.1 銹裂過程分析24-26
• 2.3.2 影響混凝土銹裂的因素26
• 2.4 鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移26-29
• 2.5 箍筋銹蝕危害影響29-32
• 2.5.1 銹蝕箍筋對混凝土的約束作用29-30
• 2.5.2 箍筋銹蝕對縱筋的影響30-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 3 銹蝕鋼筋混凝土柱ABAQUS有限元分析33-52
• 3.1 ABAQUS軟件簡介33
• 3.2 模型設(shè)計及參數(shù)選取33-37
• 3.3 有限元模型37-45
• 3.3.1 模型選擇37-38
• 3.3.2 鋼筋本構(gòu)模型38
• 3.3.3 混凝土本構(gòu)模型的選取38-40
• 3.3.4 銹蝕鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)滑移40-42
• 3.3.5 單元選擇與網(wǎng)格劃分42-44
• 3.3.6 模型加載及求解44-45
• 3.4 有限元模型合理性驗證45-49
• 3.4.1 背景試驗概況45-46
• 3.4.2 模擬結(jié)果及與試驗對比46-49
• 3.5 銹蝕箍筋約束混凝土柱? -ε 曲線分析49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 4 銹蝕鋼筋混凝土柱極限承載力模型52-73
• 4.1 銹蝕鋼筋混凝土柱承載能力退化規(guī)律52-53
• 4.2 銹蝕箍筋約束混凝土柱軸壓極限承載力53-60
• 4.3 銹蝕鋼筋混凝土柱軸壓極限承載力60-65
• 4.4 銹蝕鋼筋混凝土柱偏壓極限承載力65-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 5 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 結(jié)論73
• 5.2 展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-78

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本文編號：526150