鋼筋混凝土粘結(jié)界面損傷演化及其對鋼混結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響.pdf

1、鋼筋與混凝土粘結(jié)面上先天存在的缺陷及其損傷演化是導(dǎo)致鋼混結(jié)構(gòu)服役過程中性能劣化的主要因素之一。然而，傳統(tǒng)的鋼筋與混凝土粘結(jié)界面力學(xué)行為的研究是將粘結(jié)界面等效為一個(gè)面進(jìn)行力學(xué)性能分析，缺乏對粘結(jié)界面上細(xì)觀缺陷和演化過程的描述。為了克服傳統(tǒng)方法的不足，本文重點(diǎn)考慮鋼筋與混凝土粘結(jié)界面上客觀存在的先天缺陷及其損傷演化的作用，將鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)界面等效為一個(gè)損傷等效層，應(yīng)用連續(xù)性損傷力學(xué)理論，用連續(xù)損傷變量來描述粘結(jié)界面上的細(xì)觀缺陷導(dǎo)致的

2、損傷演化，在該粘結(jié)界面等效層上建立損傷演化方程。分析粘結(jié)界面上的損傷在鋼筋混凝土構(gòu)件拉拔過程中的演化及其引起鋼筋混凝土構(gòu)件損傷演化導(dǎo)致失效的機(jī)理。同時(shí)以鋼筋混凝土簡支梁橋?yàn)榻Y(jié)構(gòu)研究對象，建立了考慮粘結(jié)界面損傷的鋼筋混凝土梁的有限元模型，分析粘結(jié)界面的損傷對簡支梁整體結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響。具體而言，本文完成的主要工作和結(jié)論有:
　　在鋼筋與混凝土的粘結(jié)界面層上，定義一個(gè)連續(xù)損傷變量來描述該界面上的細(xì)觀缺陷對粘結(jié)界面力學(xué)性能的弱化作用;

3、在此基礎(chǔ)之上，建立了描述鋼筋混凝土粘結(jié)界面損傷演化的方程。與傳統(tǒng)的根據(jù)實(shí)測鋼筋混凝土粘結(jié)應(yīng)力-滑移關(guān)系反演得到的粘結(jié)損傷變量方程，以及根據(jù)連續(xù)損傷力學(xué)方法建立的粘結(jié)損傷增量方程對比，分析了三種方法各自的優(yōu)劣。同時(shí)，根據(jù)建立的粘結(jié)界面等效層上的損傷演化方程，描述了粘結(jié)界面損傷演化規(guī)律。研究結(jié)果表明，所建立的粘結(jié)界面損傷演化方程，不但能夠描述鋼筋混凝土粘結(jié)界面上的損傷隨粘結(jié)界面區(qū)的滑移量變化的情況，還能描述粘結(jié)界面上的損傷演化規(guī)律，因而能更

4、好的揭示鋼筋混凝土的粘結(jié)失效機(jī)理。研究結(jié)果表明:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋直徑越小，其粘結(jié)界面上越容易發(fā)生損傷演化，粘結(jié)界面損傷演化速率也越快，更容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。粘結(jié)界面損傷-滑移量曲線清楚顯示了鋼筋混凝土粘結(jié)界面損傷演化過程的四個(gè)階段:損傷萌生段、損傷迅速發(fā)展段、損傷緩慢發(fā)展段（滑移發(fā)展段）、損傷停滯發(fā)展段（結(jié)構(gòu)破壞）。
　　分別將所建立的三種不同的粘結(jié)損傷演化方程耦合在所建立的鋼筋混凝土拉拔構(gòu)件的有限元模型中，通過有限元數(shù)值分析

5、模擬了鋼筋與混凝土粘結(jié)界面上的損傷演化過程，并對比分析了考慮粘結(jié)損傷和不考慮粘結(jié)損傷兩種情況下的拉拔應(yīng)力的計(jì)算結(jié)果。研究結(jié)果表明，在鋼筋混凝土拉拔過程中，鋼筋與混凝土之間粘結(jié)界面損傷不斷積累和擴(kuò)展，導(dǎo)致粘結(jié)性能逐漸劣化;粘結(jié)界面上的損傷演化加快了鋼筋混凝土構(gòu)件中的粘結(jié)失效過程。
　　應(yīng)用本文建立的鋼筋混凝土之間粘結(jié)界面損傷演化方程，進(jìn)行了一鋼筋混凝土梁橋的損傷案例分析。將該橋的主體部位簡化為鋼筋混凝土簡支梁，根據(jù)有效應(yīng)力概念建立了