鋼筋混凝土粘結界面損傷演化及其對鋼混結構響應的影響.pdf

1、鋼筋與混凝土粘結面上先天存在的缺陷及其損傷演化是導致鋼混結構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界面力學行為的研究是將粘結界面等效為一個面進行力學性能分析，缺乏對粘結界面上細觀缺陷和演化過程的描述。為了克服傳統(tǒng)方法的不足，本文重點考慮鋼筋與混凝土粘結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界面等效為一個損傷等效層，應用連續(xù)性損傷力學理論，用連續(xù)損傷變量來描述粘結界面上的細觀缺陷導致的

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

3、在此基礎之上，建立了描述鋼筋混凝土粘結界面損傷演化的方程。與傳統(tǒng)的根據實測鋼筋混凝土粘結應力-滑移關系反演得到的粘結損傷變量方程，以及根據連續(xù)損傷力學方法建立的粘結損傷增量方程對比，分析了三種方法各自的優(yōu)劣。同時，根據建立的粘結界面等效層上的損傷演化方程，描述了粘結界面損傷演化規(guī)律。研究結果表明，所建立的粘結界面損傷演化方程，不但能夠描述鋼筋混凝土粘結界面上的損傷隨粘結界面區(qū)的滑移量變化的情況，還能描述粘結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失效機理。研究結果表明:鋼筋混凝土結構中的鋼筋直徑越小，其粘結界面上越容易發(fā)生損傷演化，粘結界面損傷演化速率也越快，更容易導致結構失效。粘結界面損傷-滑移量曲線清楚顯示了鋼筋混凝土粘結界面損傷演化過程的四個階段: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（結構破壞）。
　　分別將所建立的三種不同的粘結損傷演化方程耦合在所建立的鋼筋混凝土拉拔構件的有限元模型中，通過有限元數值分析

5、模擬了鋼筋與混凝土粘結界面上的損傷演化過程，并對比分析了考慮粘結損傷和不考慮粘結損傷兩種情況下的拉拔應力的計算結果。研究結果表明，在鋼筋混凝土拉拔過程中，鋼筋與混凝土之間粘結界面損傷不斷積累和擴展，導致粘結性能逐漸劣化;粘結界面上的損傷演化加快了鋼筋混凝土構件中的粘結失效過程。
　　應用本文建立的鋼筋混凝土之間粘結界面損傷演化方程，進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，根據有效應力概念建立了