多龄期钢筋混凝土构件力学性能的研究

论文摘要

钢筋混凝土结构是土木工程结构设计中常用的形式之一,随着钢筋混凝土结构在土木工程领域的普遍应用,其耐久性问题已经引起了世界各国的重视。本文着眼于钢筋混凝土梁、柱构件,分别对其在不考虑环境侵蚀作用和考虑环境侵蚀作用下进行力学性能分析,包括Pushover分析和滞回性能分析。将碳化混凝土分为两部分:一部分是内部的既有未碳化混凝土,另一部分是外部的完全碳化混凝土,并假定部分碳化区混凝土的力学性能与内部既有未碳化混凝土一致。根据国内外学者提出的既有未碳化混凝土的应力—应变公式和Karsan-Jirsa滞回模型及碳化混凝土的应力—应变公式和锈蚀钢筋的本构关系,在OpenSees平台上添加相应的单轴材料。根据I.Demir.Karsan的观点,假定其滞回模型对未碳化的多龄期混凝土也适用,而对于完全碳化的混凝土,其应力—应变曲线是没有下降段的,故可以认为在钢筋混凝土构件滞回性能分析时起主要作用的是钢筋和既有未碳化混凝土,而忽略完全碳化混凝土的滞回能力。从分析结果可以看出,在不考虑环境侵蚀作用时,钢筋混凝土构件的力学性能随着混凝土龄期的增加而衰退,具体表现为承载力极限值降低、变形能力和耗能能力降低,特别是在高轴压比的情况下,混凝土龄期长的构件破坏是很突然的。对于考虑环境侵蚀作用时构件的力学性能与不考虑环境侵蚀作用时基本一致,但有一明显的不同点在于:考虑混凝土碳化时,构件进入屈服阶段后其力学性能变得不稳定,即在其未达到承载力极限值之前,构件的抗力随位移增加表现为不稳定的上升趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 碳化混凝土构件力学性能研究现状
• 1.2.1 碳化混凝土的本构关系
• 1.2.2 锈蚀钢筋的力学性能研究
• 1.2.3 碳化混凝土结构和构件的力学性能研究
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 既有未碳化混凝土构件力学性能分析
• 2.1 既有未碳化混凝土的力学性能
• 2.2 既有未碳化混凝土力学性能改变的机理分析
• 2.3 钢筋混凝土构件力学性能分析
• 2.3.1 混凝土本构关系
• 2.3.2 混凝土滞回规则
• 2.3.3 钢筋滞回模型
• 2.4 算例
• 2.4.1 钢筋混凝土构件模型
• 2.4.2 钢筋混凝土构件力学分析在OpenSees 中的实现
• 2.4.3 Pushover 分析
• 2.4.4 滞回特性分析
• 2.5 钢筋混凝土构件力学性能变化原因分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 碳化混凝土构件力学性能分析
• 3.1 混凝土的碳化
• 3.1.1 混凝土碳化机理
• 3.1.2 影响混凝土碳化的因素
• 3.1.3 混凝土碳化规律
• 3.2 钢筋锈蚀
• 3.2.1 混凝土中钢筋锈蚀机理
• 3.2.2 混凝土中钢筋锈蚀的条件
• 3.3 碳化混凝土构件力学性能分析
• 3.3.1 碳化混凝土本构关系
• 3.3.2 锈蚀钢筋本构关系
• 3.3.3 碳化混凝土构件力学性能分析
• 3.4 算例
• 3.4.1 钢筋混凝土构件力学性能分析在OpenSees 中的实现
• 3.4.2 Pushover 分析
• 3.4.3 滞回特性分析
• 3.5 碳化混凝土构件力学性能改变的机理
• 3.6 本章小结
• 第4章 构件力学分析在OpenSees 中的应用
• 4.1 OpenSees 的特点和作用
• 4.2 在OpenSees 中添加新材料
• 4.2.1 添加新材料的总体思路
• 4.2.2 添加新材料的具体过程
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢