鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間粘結滑移統一本構關係

《鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間粘結滑移統一本構關係》是依託同濟大學，由張偉平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間粘結滑移統一本構關係
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張偉平
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

鋼筋與混凝土間良好的粘結是兩種材料界面處實現應力傳遞並共同工作的保障。重複荷載作用下鋼筋周邊混凝土的疲勞損傷，鋼筋鏽蝕引起的混凝土脹裂以及橫肋銹損都會引起粘結性能的退化乃至粘結破壞模式的轉變。粘結滑移統一本構包含破壞模式的判斷準則、不同破壞模式下的粘結滑移本構以及特徵參數的計算，可以科學描述鋼筋與混凝土間的粘結性能。課題擬通過內埋智慧型骨料探索重複載入過程中鋼筋周邊混凝土疲勞損傷演化過程，引入疲勞損傷混凝土本構，建立未銹鋼筋與疲勞損傷混凝土間的粘結滑移統一本構。探明銹脹力及銹脹開裂區混凝土的軟化對粘結破壞模式的影響機制，發展靜力拉伸下鏽蝕鋼筋與混凝土間的粘結滑移統一本構。揭示混凝土疲勞損傷與銹脹開裂過程的相互影響機制，探索鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間的粘結破壞模式和粘結性能，最終建立鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間的粘結滑移統一本構，為重複荷載下鏽蝕構件時變受力性能預測和全壽命結構設計理論奠定基礎。

結題摘要

鋼筋與混凝土間良好的粘結是兩種材料界面處實現應力傳遞並共同工作的保障。重複荷載作用下鋼筋周邊混凝土的疲勞損傷，鋼筋鏽蝕引起的混凝土脹裂以及橫肋銹損都會引起粘結性能的退化乃至粘結破壞模式的轉變。粘結滑移統一本構包含破壞模式的判斷準則、不同破壞模式下的粘結滑移本構以及特徵參數的計算，可以科學描述鋼筋與混凝土間的粘結性能。課題開展了靜力及重複荷載下的偏心拉拔試驗，通過分析不同破壞模式下的粘結損傷發展，得出無論在靜力作用下還是重複荷載作用下，劈裂破壞由混凝土保護層的受拉損傷控制而拔出破壞由肋前混凝土剪壓損傷控制，並根據混凝土保護層的極限約束力提出了粘結破壞模式的簡單判別準則。鋼筋鏽蝕引起的混凝土保護層脹裂是導致鏽蝕變形鋼筋與混凝土粘結性能退化的主要原因，課題基於厚壁圓筒模型建立了保護層銹脹開裂的均質模型，利用有限差分法計算得到銹脹開裂全過程曲線;基於離散單元法建立了混凝土保護層銹脹開裂細觀模型，考慮粗骨料分布的隨機性較為真實地模擬了保護層銹脹開裂的隨機過程，進而研究了鏽蝕鋼筋與混凝土間的粘結性能退化規律。通過疲勞粘結試驗探究了重複荷載作用下鋼筋與混凝土間相對滑移及混凝土保護層受拉損傷的發展規律，討論了不同粘結破壞模式的疲勞破壞準則，分析了疲勞荷載歷史對粘結性能參數的影響，建立了考慮疲勞載入歷史影響的鋼筋混凝土粘結應力滑移本構。通過試驗手段研究了鏽蝕鋼筋周圍的粘結疲勞損傷演化規律，探究了鋼筋鏽蝕與重複荷載共同作用下的粘結性能退化規律，考慮鋼筋鏽蝕和疲勞荷載的影響，對劈裂破壞模式下的粘結強度理論模型和粘結全過程數值模型進行修正，建立了鏽蝕鋼筋與疲勞損傷混凝土間的粘結性能計算模型。課題成果為鏽蝕鋼筋混凝土構件性能退化的預測和時變可靠性的分析乃至混凝土結構的全壽命設計理論的創建奠定了基礎。