水泥混凝土混杂配筋梁的室内性能试验与数值模拟
本文关键词:水泥混凝土混杂配筋梁的室内性能试验与数值模拟 出处:《东南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:混凝土是土木工程中用量最多的建筑材料,也是目前最主要的结构材料,钢筋混凝土结构已经成为世界上应用最广泛的结构形式。但是混凝土结构往往由于种种原因,会出现其耐久性能不能满足设计要求的情况,钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构破坏的主要原因。用GFRP筋全部或者部分代替钢筋,与混凝土结合形成GFRP筋混凝土结构是解决钢筋锈蚀问题的一种根本解决方法。因此,开展GFRP筋混凝土梁的受力性能研究具有十分重要的意义。论文在查阅文献资料的基础上,首先对GFRP筋的力学性能以及GFRP筋与混凝土的粘结性能进行了试验研究,分析了各种因素对其的影响,并结合试验结果提出了GFRP筋以及GFRP筋与混凝土粘结滑移的本构模型。再通过GFRP筋混凝土构件的受弯试验研究,分析其受力全过程、极限承载能力、荷载挠度曲线和裂缝发展情况等内容,验证了GFRP筋代替钢筋的可行性以及平截面假定。针对GFRP筋弹性模量较低,限制其在土木工程中大规模应用的情况,提出了以GFRP筋为主体的高模量复合筋材的设计方案,将筋材的弹性模量从原有的40GPa最大提升到60GPa,并提出通过改进工艺将筋材弹性模量进一步提升到90GPa的展望。采用大型有限元分析软件ABAQUS,通过选取合理的单元模型、材料本构关系和破坏准则,对GFRP筋混凝土梁以及GFRP筋与钢筋混合配筋梁进行了数值模拟,计算结果与试验结果基本吻合,验证了选取模型的适用性,并选用该模型对复合筋材配筋梁进行模拟计算,分析其受弯破坏特点和破坏阶段划分。最后,论文结合国内外规范和研究成果,采用理论分析的方法, 对GFRP筋混凝土梁、GFRP筋与钢筋混合配筋梁以及复合筋材配筋梁的受力破坏性能和破坏阶段划分进行探讨,并提出三种配筋梁正截面承载能力和裂缝的计算公式,通过试验结果与有限元数值模拟结果对公式进行了验证。论文工作对以后深入研究GFRP筋混凝土构件的受力性能奠定了一定的基础。
[Abstract]:Concrete is the largest amount of building materials in civil engineering, is currently the most important structural material, reinforced concrete structure has become the most widely used structure form in the world. But the concrete structure is often due to various reasons, there will be the durability performance can not meet the design requirements of the situation, steel corrosion is the main reason for failure of reinforced concrete structures. For all or part of GFRP bars instead of steel and concrete, combined with the formation of GFRP reinforced concrete structure is a fundamental solution to solve corrosion problems. Therefore, to carry out GFRP reinforced mixing has very important significance to study on mechanical properties of concrete beams. Based on the literature, the first of GFRP rebar mechanical and the performance of GFRP tendon and concrete bonding properties were studied, analyzed the influence of various factors on the test results, combined with the proposed GFRP bar and GFRP bar and concrete bond slip constitutive model. The flexural performance of GFRP reinforced concrete structure, analyzes the stress process, ultimate bearing capacity, the content of the load deflection curve and crack development situation, verify the feasibility of GFRP bars to replace steel reinforcement and the plane section assumption for GFRP. Elastic modulus is low, limit its large-scale application in civil engineering, puts forward the design scheme of high modulus composite reinforcement material with GFRP bars as the main body, the reinforcement of the elastic modulus from the maximum lifting original 40GPa to 60GPa, and put forward through the improvement process will further enhance the elastic modulus of reinforcement material to 90GPa the prospect of using finite element analysis software ABAQUS, through choosing reasonable element model, constitutive relation and failure criterion of materials of GFRP reinforced concrete beams reinforced with GFRP bars and Nonprestressed beams are numerically Simulation results are consistent with the test results, verify the applicability of the selected model, and use the model to simulate the composite reinforcement reinforcement beams, analyze the flexural failure characteristics and failure stages. Finally, combined with the domestic and international norms and research methods of theoretical analysis, on the GFRP bar concrete beams reinforced with GFRP bars with mixed reinforcement beams and composite reinforcement beam reinforcement stress failure properties and failure stages are discussed, and put forward the calculation formula of bearing capacity of normal section crack and three beam reinforcement, the test results and finite element numerical simulation results of the formula was verified. Lay a foundation for further study on GFRP mechanical properties of reinforced concrete members.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU37
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6 刘W,
本文编号:1415086
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