钢筋与混凝土黏结性能的数值模拟.pdf
《钢筋与混凝土黏结性能的数值模拟.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钢筋与混凝土黏结性能的数值模拟.pdf(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2 0 1 1年 第 1 1期 (总 第 2 6 5 期 ) N u mb e r 1 1 i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 5 ) 混 凝 土 Con c r e t e 理论研究 T HEORE TI CAL RESE ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 1 0 1 5 钢筋与混凝土黏结性能的数值模拟 张永利 ,胡晓鹏 ( 西安建筑科技 大学 土木工程学院 ,陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ) 摘要: 对钢筋与混凝土间的黏结性能进行数值模拟, 为系统研究钢筋与混凝土间的黏结性能
2、提供可靠的数据支持, 是黏结性能试验 的有益补充。 在介绍混凝土结构有限元理论的基础上, 引入混凝土多参数强度准则和非线性本构关系, 参照拉拔试验和梁式试验构件特 征 , 采用有限元分析软件A N S Y S 对黏结性能进行了非线性分析, 取得了混凝土应力分布、 平均黏结应力一 滑移关系曲线等结果, 并与现有 的黏结性能试验结果相对比, 结果吻合较好。 关键词 : 拉拔试验 ;梁式试验 ;黏结性能 ;数值模拟 中图分类号 : T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 0 0 5 0 0 3 Nume r i c al
3、 s i mul a t i on of bon d p r ope r t i e s of r e i n f or ce men t a nd c on cr e t e Z HANG Yo n g - 1 i HU Xi a o -pe n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g , Xi a nU n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r e a n dT e c h n o l o g y , Xi a l l 7 1 0 0 5 5 , C h i n a ) Abs t
4、r ac t : T he b o n d b e t we e n r e i n f o r c e me n t a n d c o n c r e t e i s s i mul a t e d, whi c h c a n p r o v i d e r e l i a b l e d a t a s u p p o r t f o r t h e s t ud y o n t he b o n d p r o p e r t i e s b e tw e e n r e i n f o r c e me n t a nd c o n c r e t e, a n d wh i c
5、h i s a u s e f u l s u p pl e me n t t o b o n d pe r f o r ma n c e t e s t I n b a s i s o f the fin i t e e l e me n t t h e o r y o f c o n - c r e t e s t r u c t u r e , the mu l t i p a r a me t e r s t r e n g t h c r i t e rio n o f c o n c r e t e a nd n o n l i n e ar c o ns t i tut i v
6、e r e l a t i o n s i s i n t r o d u c e d, the c o mpo n e n t c h a r a c t e ris t i c s o fp u l l - o u t t e s t an d be a m t e s t are r e f e r e n c e d, u s i n g t h e fi ni t e e l e me n t a n a l y s i s s oftware AN S YS, th e p e r f o r man c e o ft h e n o n l i n e ar b o n d i
7、s an a - l y z e d the c o n c r e t e s t r e s s d i s tr i b u t i o n and t he a v e r a g e b o n d s t r e s s s l i p c u r v e a n d o the r r e s u l t s arC a c hi e v e d Co mp a r e d wi t h the e x i s t i n g b o n d p e r - f o r ma n c e t e s t r e s u l t s , t h e r e s u l t s a
8、r e i n g o o d a g r e e m e n t Ke y wor ds : p u l l o u t t e s t ; b e a m t e s t ; b o n d p r o p e rti e s; n u me ric a l s i mu l a t i o n 0 引言 线等结果, 并与现有的黏结性 能试验结果进行了 对比 分析。 在钢筋混凝土结构中, 钢筋受力后将发生纵向变形趋势, 为保证钢筋与混凝土变形协调共同工作, 周围的混凝土对钢筋 的纵向变形将产生约束作用, 从而在钢筋与混凝土界面产生剪 力效应, 这种效应即为钢筋与混凝土之间的黏结作用_ 1
9、_ 。 黏结作 用的实质是钢筋通过它将部分拉力传递给混凝土, 使两者共同 受力。 目前对钢筋与混凝土之间黏结性能的研究主要采用试验 和数值模拟两种方法, 试验方法可以直观准确地反映不同构件 类型和各种受力状态的黏结性能及其影响因素, 且可为数值模 拟方法提供可靠的黏结滑移本构关系, 因此得到了广泛的采用。 但由于混凝土自身 l 】 的非均匀性, 加之黏结问题影响因素众多, 破坏类型复杂等原因, 黏结性能试验结果离散性很大 , 且无法 测取混凝土应力分布等特征。 数值模拟方法自问世以来, 被用于 各种土木工程结构构件性能分析中, 但 目 前尚没有对黏结性能 进行针对性的数值模拟, 尤其是梁式黏结
10、试验国内目 前采用较 少, 对其进行数值模拟尚属空白。 本研究在介绍混凝土结构有限元理论的基础上, 引入混凝 土多参数强度准则和非线性本构关系, 参照拉拔试验和梁式试 验构件特征, 采用有限元分析软件 A NS YS对黏绪l生能进行了非 线性分析 , 取得了混凝土应力分布、 平均黏结应力一 滑移关系曲 收稿 日期 :2 0 1 1 - 0 5 1 2 基金项目:国家 自 然科学基金青年基金项 目( 5 1 0 0 8 2 4 6 ) 5 0 1 混凝土结构有限元理论 1 1 本构 关 系 目前, 国内外学者已经将各种力学理论用于混凝土本构关 系的建立, 产生多种本构理论 , 应用较多的是理想弹
11、塑性模型 和强化模型。 由虎克定律知, 线弹性本构关系为 : & r o = D ; a,z d k5 ( 1 ) 式中: D 弹性本构矩阵的张量形式。 D = 2 G I- _ l ( 2 ) j 将上述关系应用到钢筋混凝土结构中时, 并考虑箍筋对构件 内部混凝土的约束作用, 从而可提高混凝土强度和延性。 文献 2 】 给出了矩形封闭箍筋约束的混凝土单轴应力一 应变关系曲线: lY e , 2 ( s s o ) 一 ( e e 0 ) , s s o c r = Ye , 1 一 Z ( 一 0 ) , 0 s 2 o c 一 : 一 ( 4) 5 1+ 5 m 厂0 0 0 2 一 (
12、5 ) 旷 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m s P S h ( 6 ) s V 一 式中 混凝土圆柱体轴心抗压强度; 6 设约束混凝土的宽; p s 箍筋面积与被箍混凝土的面积比( 从箍筋最夕 面量得) ; 封闭箍筋的间距。 1 2破 坏 准则 在大量的黏结性能试验的基础上, 国内外学者提出了很多 的混凝土破坏准则, 目前应用较多的是四参数准则和五参数准 则, 他们均能较好反映混凝土三轴应力状态下的破坏特征 , 具有 足够的精确度。 A NS YS 程序中混凝土采用 Wi l l i a m Wa r n k e五 参数破坏准则 , 其破坏面的表达式为: _ F
13、 一 s O ( 7 ) 式中: F 单元应力状态函数 , 相当于单元等效应力 , 可表示 为不同应力状态下的主应力的函数; s 混凝土的强度函数, 相当于混凝土单元的强度因子, 可表示为混凝土材料性质的 5 个输人参数, = 、 、 、 、 和主应力的函数。 在 ANS YS中, 根据混凝土单元的不同应力状态, 将混凝土 受力分为四种主要应力状态。 并分别确定函数 F和 s的取值 , 从而判断单元的破坏情况。 1 3 裂缝 处理 混凝土裂缝的出现会引起结构内力的重新分布和结构刚 度的明显降低 , 裂缝处理是钢筋混凝土非线性有限元分析计算 的关键。 混凝土开裂的处理采用弥散裂缝模式, 即在垂直
14、于最大 主拉座力的方向( 开裂平面的方向) 引入一个薄弱面, 此薄弱面 在后继荷载作用下, 可以提供一定的抗剪能力 , 并由混凝土张 开裂缝的剪力传递系数 来反映混凝土的张开裂缝间剪力传 递能力 ; 当混凝土由受拉转为受压应力状态时, 程序认为张开 裂缝会重新闭合 , 并且闭合裂缝能够完全承受垂直于薄弱面方 向的压应力, 相应地裂缝传递剪力的能力也提局, 由混凝土闭 合裂缝的剪力传递系数 9 c 来反映混凝土的闭合裂缝间剪力传 递能力。 在计算中, 为了收敛容易, 一般取张开裂缝剪力传递系 数 为 0 2 5 0 5 , 闭合裂缝剪力传递系数 。 为 0 6 0 8 。 另外, 混凝土开裂后,
15、 对于开裂面的混凝土的抗拉强度的下 降程度也可以通过抗拉强度调整系数 R 进行控制 , 当取 R t- 0 时, 即不考虑开裂面的混凝土抗拉强度, 即抗拉强度降为零; 如 果 R 0 , 则按图 1 取值。 其中, 为混凝土开裂时的拉应变 ; T o 为开裂面混凝土抗拉强度降低系数 , 默认值为 0 6 。 当混凝土单 元在积分点处出现单轴、 双轴或三轴受压破坏时, 即认为混凝土 单元被压碎。 同时程序认为该混凝土单元彻底破坏并形同消失。 T 图 1 R取值 的示意 图 2 有限元模型的建立 图 2 、 3分别给出了拉拔试件和梁式试件的外观尺寸图, 本 塑料 。 套管 图 2 拉拔试件的外观尺
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钢筋 混凝土 黏结 性能 数值 模拟
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【perfe****esky】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【perfe****esky】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。