【摘 要】
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保证钢筋与混凝土协同工作的关键在于钢筋与混凝土之间良好的粘结性能。在反复荷载作用下,比如地震作用下,当钢筋与混凝土之间的滑移处于非弹性阶段时,这时钢筋混凝土粘结滑移性能的损伤是一个累积的过程,这种损伤是不可逆的。从而钢筋混凝土粘结刚度退化会导致钢筋与混凝土之间发生更大的滑移。当这种粘结刚度退化发生在结构的关键部位就引起构件的刚度退化,最终会导致结构的抗震能力和承载能力下降。所以,研究钢筋混凝土粘结
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保证钢筋与混凝土协同工作的关键在于钢筋与混凝土之间良好的粘结性能。在反复荷载作用下,比如地震作用下,当钢筋与混凝土之间的滑移处于非弹性阶段时,这时钢筋混凝土粘结滑移性能的损伤是一个累积的过程,这种损伤是不可逆的。从而钢筋混凝土粘结刚度退化会导致钢筋与混凝土之间发生更大的滑移。当这种粘结刚度退化发生在结构的关键部位就引起构件的刚度退化,最终会导致结构的抗震能力和承载能力下降。所以,研究钢筋混凝土粘结滑移滞回性能是非常必要的。目前,复杂应力作用下钢筋混凝土粘结滞回性能的研究主要存在两个问题。一方面,大多数研究都考虑了单调荷载下的粘结滑移关系。在反复荷载下,混凝土保护层可能开始剥落,钢筋可能由于劈裂作用而退化。另一方面,仅有的一些反复荷载模型没有考虑累积滑移,在损伤因子中只考虑控制位移、循环次数和混凝土保护层厚度的影响。在实际工程中,构件不会按照既定的控制位移和时间承受反复荷载。为解决上述问题,提出了一种反复荷载和实时变化的混凝土应力耦合作用下的钢筋混凝土粘结滑移分析模型,同时结合四节点平面粘结单元和ABAQUS子程序提出了相应的数值模型。通过钢筋混凝土拉拔试块初步验证了复杂应力作用下钢筋混凝土粘结滑移滞回模型的合理性和可行性。最后通过对锚固缺陷构件的模拟,在构件层次验证了复杂应力作用下钢筋混凝土粘结滑移理论模型和数值模型具有良好的预测效果。具体工作如下:(1)提出反复荷载与复杂应力耦合作用下钢筋混凝土粘结滑移理论模型。包络曲线参考了前人提出的复杂应力作用下钢筋混凝土粘结滑移经验公式。滞回准则是通过实验数据重新标定了粘结参数,考虑位移的累积作用对粘结性能的影响,引入累积滑移、历史最大滑移描述粘结性能的退化。(2)提出反复荷载与复杂应力耦合作用下钢筋混凝土粘结滑移数值模型。引入平面四节点粘结单元,利用ABAQUS自带的UEL、URDFIL子程序,通过子程序之间交互功能,实现记录每一分析步的滑移量,计算累积滑移,判断历史最大滑移,同时实时更新混凝土的侧向应力。(3)将提出的数值模型应用于锚固缺陷构件的数值模拟。应用于单调荷载作用下柱与基础节点和反复荷载作用下梁柱节点,通过分析位移-拉拔反力、滑移-粘结应力、钢筋应力分布等结果,验证了本文提出的复杂应力作用下钢筋混凝土粘结滑移理论模型和数值模型的有效性和准确性。同时,计算结果反映出本数值模型的优势在于能够考虑实时变化的混凝土复杂应力对粘结性能的影响,大多数情况下是采用固定的侧向应力计算通过粘结-滑移本构计算粘结应力,但是钢筋与混凝土的相互作用会使混凝土的侧向应力发生,所以采用固定侧向应力预测粘结性能的办法不可靠,本数值模型预测的结果就可以很好的解决上述问题。
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