亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎性能數(shù)值分析

        2016-01-09 05:05:35趙健,李成,閆鑫
        重型機械 2015年5期
        關(guān)鍵詞:數(shù)值分析

        銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎性能數(shù)值分析

        趙健1,李成2, 閆鑫1

        (1.陜西冶金設(shè)計研究院有限公司 陜西 西安 710032;2.西安科技大學(xué) 陜西 西安 710054)

        摘要:借助于ANSYS平臺,在混凝土單元與鋼筋單元間插入3組相互垂直的非線性彈簧單元combin39來考慮銹蝕后鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移性能變化,開展了10組銹蝕率為0~20%的鋼筋混凝土梁抗彎性能數(shù)值分析,研究發(fā)現(xiàn):銹蝕程度越高,梁的承載力越低,銹蝕程度對梁的初始剛度沒有影響,當(dāng)受拉區(qū)混凝土開裂后,梁的剛度發(fā)生突變,銹蝕率不大于10%的梁在達到屈服荷載以前剛度退化不明顯,而銹蝕率為15%、20%的兩組梁在受拉區(qū)開裂后出現(xiàn)了明顯的剛度退化;銹蝕導(dǎo)致鋼筋與混凝土的相對滑移值以及滑移分布規(guī)律發(fā)生改變,隨著銹蝕程度增加,混凝土裂縫趨于向跨中區(qū)域集中,構(gòu)件的破壞形態(tài)由適筋破壞向少筋破壞轉(zhuǎn)變。

        關(guān)鍵詞:銹蝕;粘結(jié)滑移;數(shù)值分析;承載性能

        中圖分類號:TG386文獻標(biāo)識碼:A

        收稿日期:2015-05-25;修訂日期:2015-06-18

        作者簡介:趙健(1967-),男,高級工程師,從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

        Numerical analysis of bending performance of corroded RC beam

        ZHAO Jian1,LI Cheng2,YAN Xin1

        (1. Shaanxi Metallurgical Design & Research Institute Co.,Ltd.,Xi’an 710032, China;

        2. Xi’an University of Science & Technology, Xi’an 710054, China)

        Abstract:The bond performance between corroded bars and concrete were simulated by inserted 3 sets of mutually orthogonal nonlinear spring elements combin39 in the concrete and steel elements, 10 FE models of simply supported beam were simulated by ANSYS, the corrosion ratios of steel bars was 0~20%. The result shows that with the increase of corrosion ratio, the beam’s bearing capacity decreased, the initial stiffness of the beam remain unchanged, stiffness sudden changed with the concrete cracking, before reaching the yield load,the stiffness degradation of beams with a little corrosion rate( < 10% ) is not obvious, while the the corrosion rate reached 15% and 20% , the beams stiffness appeared just degraded significantly, with the corrosion ratio increased , the slip value and the slip distribution rule changed, the concrete cracks tend to concentrated in the mid-span, failure forms of members changed from balanced failure to brittle failure.

        Keywords:corrosion; bond-slip; numerical analysis; bearing capacity

        0引言

        對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言,一般大氣環(huán)境下混凝土的碳化以及海洋環(huán)境下氯離子的侵蝕作用等都可能導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的鋼筋發(fā)生銹蝕。在1991年召開的第二屆國際混凝土耐久性會議上,Mehta P K[1]將鋼筋銹蝕作為導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的最主要原因排在第一位。鋼筋銹蝕對構(gòu)件承載力的影響主要體現(xiàn)在銹蝕會導(dǎo)致鋼筋有效截面面積損失,銹蝕的不均勻性會導(dǎo)致鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)如強度、塑性變形能力等發(fā)生退化,同時銹蝕到一定程度時銹蝕產(chǎn)物的體積膨脹還會導(dǎo)致混凝土保護層的開裂甚至剝落以及鋼筋-混凝土間的粘結(jié)滑移性能的退化。目前國內(nèi)外對于銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載性能退化的研究主要有試驗研究[2-8]、理論研究[9-12]以及數(shù)值分析[13-14]。試驗研究的試件來源主要有三類:快速銹蝕試件[4,6,8]、自然暴露試件[2,5]以及實際工程中替換下來的銹蝕構(gòu)件[3,7];理論研究主要是通過引入諸如“強度利用系數(shù)”、“協(xié)同工作系數(shù)”等參數(shù)考慮銹蝕后構(gòu)件材料性能的變化以及鋼筋-混凝土的粘結(jié)性能變化并建立銹蝕后構(gòu)件的承載力退化模型;本文在已有研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,采用的數(shù)值分析方法,借助于通用大型有限元軟件ANSYS,考慮銹蝕后構(gòu)件材性變化以及鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移變化,旨在研究不同銹蝕程度下鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載性能退化過程。

        1銹蝕鋼筋混凝土梁模型設(shè)計

        為探究不同銹蝕程度下鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的正截面承載性能退化過程,本文設(shè)計了10組銹蝕鋼筋混凝土梁模型,銹蝕率分別為0(未銹蝕)、1%、2%、3%、4%、5.5%、7.5%、10%、15%、20%,模型編號為CB-A(CB代表銹蝕鋼筋混凝土梁,A代表銹蝕率(百分率),例如銹蝕率為5%的梁編號即為CB-5)?;炷亮航孛娉叽?50 mm×250 mm,長2 400 mm C35混凝土,縱筋采用HRB335鋼筋,箍筋采用HPB235鋼筋,兩點對稱加載,如圖1所示。

        圖1 銹蝕鋼筋混凝土梁構(gòu)造 Fig.1 The construction of corroded RC beam

        1.1混凝土本構(gòu)模型

        混凝土立方體抗壓強度fcu,k=35 MPa,單軸抗壓強度fc=16.7 MPa,單軸抗拉強度ftk=1.57 MPa,混凝土單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系上升段采用Hognestad建議的模型(式1),壓應(yīng)力過峰值點后為水平段(式2)。

        (1)

        當(dāng)ε0<εc≤εcu時:σc=fc

        (2)

        式中,ε0-峰值應(yīng)變,取0.002;εcu-極限壓應(yīng)變,取0.0033。

        1.2銹蝕鋼筋本構(gòu)模型

        銹蝕不僅會造成鋼筋有效截面面積的損失,還會導(dǎo)致鋼筋各項力學(xué)性能的退化,本文采用袁迎曙等[15]給出的銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化模型(圖2)。其基本假定:(1)銹蝕鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線服從雙折線形式,不考慮強化段;(2)銹蝕前鋼筋彈性模量與銹蝕后彈性模量相等;(3)銹蝕鋼筋的延伸率與極限應(yīng)變的退化規(guī)律相同。銹蝕鋼筋的應(yīng)力- 應(yīng)變曲線表達式可按如下參數(shù)確定。

        當(dāng)0<ηs≤5%時:

        (3)

        (4)

        當(dāng)ηs>5%時:

        (5)

        (6)

        圖2 銹蝕鋼筋本構(gòu)模型 Fig.2 Corroded reinforced constitutive model

        1.3銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)-滑移本構(gòu)模型

        銹蝕鋼筋-混凝土間的粘結(jié)滑移關(guān)系是銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)值分析的關(guān)鍵問題,目前比較通用的做法是在普通未銹蝕鋼筋-混凝土粘結(jié)-滑移關(guān)系的基礎(chǔ)上引入“粘結(jié)強度降低系數(shù)”[16-17]來考慮銹蝕程度對粘結(jié)強度的影響。未銹蝕鋼筋-混凝土粘結(jié)-滑移本構(gòu)關(guān)系采用滕智明[18]模型(式8),“粘結(jié)強度降低系數(shù)”采用徐善華[16]根據(jù)A.J.AL-Sulailmani等[19]的試驗數(shù)據(jù)回歸分析建立的計算公式(式9)。

        τs=β·τ

        (7)

        (8)

        β=

        (9)

        1.4有限元模型建立過程

        采用分離式有限元模型,如圖3所示?;炷羻卧捎?節(jié)點三維非線性實體單元solid65,材料本構(gòu)關(guān)系采用多線性等向強化模型MISO輸入,張開裂縫的剪力傳遞系數(shù)取0.5,閉合裂縫的剪力傳遞系數(shù)取0.95,關(guān)閉壓碎,單元尺寸50 mm。鋼筋單元采用2節(jié)點桿單元LINK8,材料本構(gòu)關(guān)系采用雙線性等向強化模型BISO輸入,單元尺寸50 mm。在坐標(biāo)位置重合的鋼筋單元與混凝土單元節(jié)點間插入3個相互垂直的2節(jié)點非線性彈簧單元COMBIN39,其中平行與鋼筋長度方向的1個彈簧單元模擬鋼筋-混凝土的粘結(jié)滑移,垂直于鋼筋長度方向的2個彈簧單元模擬混凝土對鋼筋的徑向約束作用。耦合梁端部混凝土單元節(jié)點與鋼筋單元節(jié)點的自由度以模擬錨固良好的情況(通??梢酝ㄟ^構(gòu)造要求來保證)。

        圖3 有限元模型模型 Fig.3 The finite element model of the unit

        2模型計算結(jié)果與分析

        2.1銹蝕率對梁的承載力及剛度的影響

        圖4所示為不同銹蝕程度下梁的跨中截面彎矩-撓度曲線,可以發(fā)現(xiàn):①當(dāng)荷載較小時,彎矩-位移成線性關(guān)系,梁處于彈性階段,不同的銹蝕程度梁的初始剛度基本相同;②隨著荷載繼續(xù)增加,受拉區(qū)混凝土開裂,荷載-位移曲線出現(xiàn)了一個轉(zhuǎn)折點,梁的剛度出現(xiàn)了突變,當(dāng)銹蝕率較小時(ηs≤10%),不同銹蝕程度梁的荷載-位移曲線在梁達到屈服前基本重合,即銹蝕程度較小時不同銹蝕率梁的剛度退化過程并無太大區(qū)別,但是對于銹蝕率較大的梁,例如CB-15、CB-20,可以發(fā)現(xiàn)開裂后隨著荷載增加梁的剛度均出現(xiàn)了明顯的退化過程,且銹蝕率越大,剛度退化越快;③銹蝕率越高,梁的屈服荷載越低,對于銹蝕率較小(ηs≤10%)的梁,其達到屈服荷載后彎矩-撓度曲線都具有一個平緩段,而對于銹蝕率較大的CB-15、CB-20梁則沒有明顯的屈服平臺,其主要原因是銹蝕程度較大時,不僅造成受拉鋼筋有效截面面積大幅減少,而且導(dǎo)致鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移性能嚴(yán)重退化,梁的破壞形式逐漸由適筋破壞逐漸向少筋破壞演變。

        圖4 荷載-撓度曲線 Fig.4 The load-deflection curve

        2.2銹蝕率對鋼筋-混凝土粘結(jié)滑移的影響

        圖5所示為6種銹蝕程度梁在不同荷載水平下的鋼筋-混凝土相對滑移圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn),在較為接近的荷載水平下,銹蝕程度越高,鋼筋-混凝土相對滑移量峰值越大,且銹蝕導(dǎo)致滑移分布規(guī)律發(fā)生明顯改變,這說明在銹蝕導(dǎo)致梁的內(nèi)力重分布規(guī)律發(fā)生改變,直接導(dǎo)致的也就是梁的受荷裂縫分布規(guī)律發(fā)生變化。

        2.3銹蝕率對裂縫分布的影響

        圖6給出了不同銹蝕程度梁破壞時的裂縫分布情況,可以發(fā)現(xiàn):銹蝕率由0增大到10%過程中,梁破壞時的裂縫分布區(qū)別不是十分明顯,當(dāng)銹蝕率增大到15%、20%時梁破壞時的裂縫明顯減少且集中在跨中處。從裂縫的分布變化結(jié)合圖5所示滑移量分布上可以推斷出銹蝕率不斷增大,導(dǎo)致鋼筋混凝土相對滑移量增大,進而導(dǎo)致混凝土裂縫數(shù)量減少,寬度增大,破壞形態(tài)由塑性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐模?0%的銹蝕率是一個臨界點。

        圖5 不同銹蝕率下鋼筋-混凝土相對滑移 Fig.5 The relative slip of reinforced-concrete under different corrosion rate

        圖6 不同銹蝕率下鋼筋-混凝土梁裂縫分布圖 Fig.6 The reinforced-concrete cracks distribution under different corrosion rate

        3結(jié)論

        (1)銹蝕程度對構(gòu)件的初始剛度影響不大,主要是因為構(gòu)件受荷初期,鋼筋與混凝土的相對滑移量很小,構(gòu)件的屈服荷載值隨銹銹蝕率增大而不斷降低。

        (2)受拉區(qū)混凝土開裂后,梁的剛度將會出現(xiàn)突變,當(dāng)銹蝕率較小(ηs≤10%)時不同銹蝕率梁的剛度退化過程并無太大區(qū)別,而銹蝕率超過10%的梁在受拉區(qū)開裂后出現(xiàn)了明顯的剛度退化過程,且銹蝕率越大,剛度退化越快;

        (3)隨著銹蝕率增大,鋼筋與混凝土的相對滑移量以及滑移分布均發(fā)生明顯改變,混凝土裂縫分布趨于集中于跨中部位,構(gòu)件破壞形態(tài)由適筋破壞向少筋破壞轉(zhuǎn)變。

        參考文獻:

        [1]Mehta P K. Concrete durability-fifty year’s progress. Proc. of the 2nd Inter[C]. Conf. on Concrete Durability, ACI SP 126-1,1991:1~31.

        [2]惠云玲,李榮,林志伸,等. 混凝土基本構(gòu)件鋼筋銹蝕前后性能試驗研究[J]. 工業(yè)建筑, 1997, 06:15-19.

        [3]黃振國,李健美,郭樂工,等. 受腐蝕鋼筋砼材料基本性能與受彎構(gòu)件的試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu),1998,12:18-20.

        [4]袁迎曙,余索. 銹蝕鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)性能退化[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,1997,04:51-57.

        [5]牛荻濤,翟彬,王林科,等. 銹蝕鋼筋混凝土梁的承載力分析[J]. 建筑結(jié)構(gòu),1999,08:23-25.

        [6]金偉良,趙羽習(xí). 銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎強度的試驗研究[J]. 工業(yè)建筑,2001,05:9-11.

        [7]沈德建,吳勝興. 大氣環(huán)境銹蝕鋼筋混凝土梁力學(xué)性能試驗研究及分析[J]. 土木工程學(xué)報, 2009,08: 75-82.

        [8]王國業(yè),王亮,楊永生,等. 鋼筋銹蝕對混凝土梁抗彎性能影響試驗[J]. 沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2013,03:454-460.

        [9]牛荻濤,盧梅,王慶霖. 銹蝕鋼筋混凝土梁正截面受彎承載力計算方法研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu),2002,10:14-17.

        [10]吳慶,袁迎曙. 基于鋼筋銹蝕的混凝土梁承載能力退化預(yù)計模型[J]. 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2008,04:509-513.

        [11]金偉良,夏晉,蔣遨宇,等. 銹蝕鋼筋混凝土梁受彎承載力計算模型[J]. 土木工程學(xué)報,2009,11:64-70.

        [12]邢國華,牛荻濤. 銹蝕鋼筋混凝土梁的受彎分析模型[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,01:193-201.

        [13]王曉剛,顧祥林,張偉平. 銹蝕鋼筋混凝土梁抗彎性能數(shù)值模擬[J]. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報,2009,01:49-54.

        [14]伍雪南,徐為,孫勇,等. 考慮粘結(jié)滑移的銹蝕鋼筋混凝土梁數(shù)值模擬研究[J]. 工業(yè)建筑, 2012, S1:126-129.

        [15]袁迎曙,賈福萍,蔡躍. 銹蝕鋼筋混凝土梁的結(jié)構(gòu)性能退化模型[J]. 土木工程學(xué)報,2001,03:47-52+96.

        [16]徐善華. 混凝土結(jié)構(gòu)退化模型與耐久性評估[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2003.

        [17]梁巖,羅小勇,肖小瓊,等. 銹蝕鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能試驗研究[J]. 工業(yè)建筑,2012,10:95-100.

        [18]王傳志,藤智明.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)理論[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1985.

        [19]Al-Sulaimani G J, Kaleemullah M, Basunbul I A. Influence of corrosion and cracking on bond behavior and strength of reinforced concrete members[J]. ACI Structural Journal, 1990, 87(2).

        猜你喜歡
        數(shù)值分析
        軟基上碗扣式滿堂支架數(shù)值分析與基礎(chǔ)驗算
        軟基上碗扣式滿堂支架數(shù)值分析與基礎(chǔ)驗算
        壓力溶腔對巖溶隧道施工安全影響的數(shù)值分析
        土與支護結(jié)構(gòu)相互作用及邊坡穩(wěn)定性分析
        探討補償回彈沖壓件模具設(shè)計的方法
        基于問題式學(xué)習(xí)的《數(shù)值分析》微課設(shè)計
        已建廠房室內(nèi)沉井施工對周邊環(huán)境影響的分析
        基于創(chuàng)新和應(yīng)用能力的數(shù)值分析課程教學(xué)研究與實踐
        民用飛機靜壓孔安裝位置研究
        科技視界(2015年28期)2015-10-14 10:37:52
        慕課背景下應(yīng)用型本科院校數(shù)值分析課程的教學(xué)改革實踐
        科技視界(2015年26期)2015-09-11 13:39:38
        吃下面吃胸在线看无码| 日本少妇高潮喷水视频| 无码无套少妇毛多18p| 日本久久高清一区二区三区毛片| 国产人澡人澡澡澡人碰视频 | 免费一区二区三区av| 亚洲岛国一区二区三区| 无套熟女av呻吟在线观看| 一夲道无码人妻精品一区二区| 少妇太爽了在线观看| 91精品国产高清久久久久| 国内揄拍国内精品久久| 久久精品国产91精品亚洲| 东京道一本热中文字幕| 日本三级欧美三级人妇视频| 99久久亚洲国产高清观看| 91麻豆精品久久久影院| 美腿丝袜在线一区二区| 亚洲国产av无码专区亚洲av| 国产av无码专区亚洲av| 激,情四虎欧美视频图片| 中文字幕人乱码中文字幕乱码在线| 一本色综合网久久| 色妞ww精品视频7777| 日韩AV有码无码一区二区三区| 日韩在线精品视频观看| 少妇高潮精品在线观看| 国产亚洲美女精品久久久2020| 中文人妻av久久人妻18| 亚洲成a人片在线观看中文!!!| 精品人妻一区二区三区不卡毛片| 欧美最猛性xxxx| 毛片亚洲av无码精品国产午夜| 在线无码国产精品亚洲а∨| 蜜桃av噜噜噜一区二区三区| 玖玖色玖玖草玖玖爱在线精品视频| 又爽又黄又无遮挡的视频| 国产成人无码aⅴ片在线观看| 亚洲传媒av一区二区三区| 国产三级黄色免费网站| 免费网站看v片在线18禁无码|