本文關(guān)鍵詞： 材料損傷 剪力墻 有限元模擬 碳化-銹蝕模型　出處：《西安科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在土木工程領(lǐng)域,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)憑借其諸多優(yōu)勢仍是當(dāng)前最普遍的建筑結(jié)構(gòu)形式。在一般大氣環(huán)境下,基于材料尺度的鋼筋混凝土耐久性損傷,最為突出的兩方面是鋼筋銹蝕和混凝土碳化問題。而一般來講,混凝土的碳化往往是結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌鋼筋銹蝕的前提,而銹蝕往往加速混凝土的碳化,即兩者之間存在必然的耦合關(guān)系。相對于無損鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究,對結(jié)構(gòu)在一定服役齡期后綜合考慮材料耐久性損傷的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的力學(xué)性能研究往往更具現(xiàn)實(shí)意義。本文主要做了如下工作:(1)綜合分析鋼筋銹蝕和混凝土碳化后受力性能及本構(gòu)關(guān)系,選取出適用于材料損傷鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析的建模本構(gòu)。碳化混凝土本構(gòu)上,在未碳化混凝土基礎(chǔ)上對碳化混凝土相關(guān)參數(shù)進(jìn)行折減;銹蝕鋼筋本構(gòu)關(guān)系上,迭代推倒出基于不同鋼筋銹蝕率的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)模型,在模擬中對不同鋼筋銹蝕率分別代入相應(yīng)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。(2)對混凝土碳化、鋼筋銹蝕單一方面的預(yù)測模型,本文在比較和總結(jié)前輩研究的基礎(chǔ)上,選定若干參數(shù),建立出西安地區(qū)一般大氣環(huán)境下基于結(jié)構(gòu)服役齡期的簡化碳化-銹蝕組合預(yù)測模型。給出西安地區(qū)在役鋼砼結(jié)構(gòu)其混凝土碳化深度及鋼筋銹蝕量的組合預(yù)測辦法,并結(jié)合一定的工程檢測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗(yàn)證,具有一定的指導(dǎo)意義。(3)對選定參數(shù)的完好剪力墻實(shí)現(xiàn)ABAQUS軟件的有效模擬的基礎(chǔ)上,選取構(gòu)件服役壽命周期中關(guān)鍵齡期節(jié)點(diǎn),基于不同服役年限,對材料損傷后剪力墻受力性能進(jìn)行對比研究。研究表明:1 服役齡期未達(dá)鋼筋開始銹蝕時間前,混凝土的碳化將使結(jié)構(gòu)極限承載力、屈服荷載、整體剛度提高;但相應(yīng)地,其屈服位移、極限位移及結(jié)構(gòu)延性耗能能力有所降低。2 鋼筋的輕微銹蝕將有利于剪力墻結(jié)構(gòu)的延性耗能,當(dāng)服役齡期至混凝土開始銹脹時,剪力墻各項(xiàng)受力性能劣化加快,此時剪力墻極限荷載、峰值位移、延性系數(shù)相對于完好剪力墻降低約40%左右。3 服役齡期繼續(xù)增長(混凝土銹脹后),鋼筋與混凝土之間粘結(jié)滑移較快出現(xiàn),往復(fù)荷載下墻體各項(xiàng)性能指標(biāo)呈快速降低趨勢。當(dāng)剪力墻服役齡期達(dá)到內(nèi)部鋼筋銹蝕率為10%左右時(本文剪力墻服役齡期對應(yīng)103年),剪力墻各項(xiàng)指標(biāo)降低已超過50%。
[Abstract]:In the field of civil engineering, reinforced concrete structure is still the most common form of building structure by virtue of its many advantages. In general atmospheric environment, reinforced concrete durability damage based on material scale. The two most prominent aspects are the corrosion of reinforcement and the carbonization of concrete. Generally speaking, the carbonization of concrete is often the premise of corrosion of the reinforced bar embedded in the structure, and corrosion often accelerates the carbonization of concrete. That is, there is an inevitable coupling relationship between the two, compared with the study of non-destructive reinforced concrete structure. It is often more practical to study the mechanical properties of structures or members whose durability damage is taken into account after a certain service age. The main work of this paper is as follows: 1). The mechanical behavior and constitutive relation of steel bar corrosion and concrete carbonization are analyzed comprehensively. Based on the constitutive analysis of carbonized concrete, the related parameters of carbonized concrete are reduced on the basis of non-carbonized concrete. In the constitutive relation of corroded steel bar, the stress-strain constitutive model based on different corrosion rate of steel bar is iteratively pushed down. In the simulation, the corresponding stress-strain relation of corrosion rate of steel bar is put into the corresponding stress-strain relation respectively. In this paper, based on the comparison and summary of the previous studies, some parameters are selected for the prediction model of steel bar corrosion in a single aspect. A simplified prediction model of carbonization and corrosion combination based on the age of service of structure in Xi'an region is established. The combined prediction method of carbonation depth and corrosion quantity of steel reinforced concrete structure in Xi'an is given. . And combined with a certain engineering testing data to verify the model, which has a certain guiding significance...) on the basis of the selected parameters of the intact shear wall to achieve the effective simulation of ABAQUS software. Based on different service years, the stress behavior of shear wall after material damage is compared and studied. The results show that the service age of 1 is not up to the beginning of corrosion time of steel bar. The carbonation of concrete will increase the ultimate bearing capacity, yield load and overall stiffness of the structure. However, the yield displacement, ultimate displacement and ductile energy dissipation capacity of the structure are reduced accordingly. 2 the slight corrosion of steel bar will benefit the ductile energy dissipation of the shear wall structure, when the service age is when the concrete begins to rust and swell. The deterioration of shear wall mechanical properties is accelerated, and the ultimate load, peak displacement and ductility coefficient of shear wall are reduced by about 40%. 3 years of service (after the expansion of concrete). The bond-slip between steel bar and concrete appears quickly. Under reciprocating load, the performance index of the wall decreases rapidly. When the service age of the shear wall is about 10%, the service age of the shear wall is 103 years. The shear wall index has been reduced by more than 50.
【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】：2015
【分類號】：TU375

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本文編號：1473883