联结混凝土结构裂缝的线性钢筋力的计算

联结混凝土结构裂缝的线性钢筋力的计算

第

卷第期年月

山

东

理

工

大

学

学

报自然科学版

,

文章编号

一

一

一

联结混凝土结构裂缝的线性钢筋力的计算许英姿‘,

任传波,

‘

,

刘忠莉,

山东理工大学建筑工程学院山东淄博

青岛高科园城建档案馆山东青岛摘要

钢筋混凝土构件受载荷后的破坏是一个混凝土裂缝扩展钢筋桥联基体钢筋与基,

、

、

体脱粘以及钢筋伸长变形直到断裂的过程,,

根据强化筋桥联基体裂纹的力学分析模型,

由变

形体的叠加原理和协调性条件就基体和强化筋材料为完全弹性裂纹端部存在粘聚力的情况下用有限元法和叠加法对强化筋的受力进行了计算分析和讨论

关键词

混凝土裂缝

叠加原理

粘聚力

中图分类号

文献标识码

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甲

,

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罗印

广泛采用的混凝土材料的抗拉能力远低于抗压性能为了改善其承载能力工程中一般在材料受拉,

,

部位铺设钢筋,

,

以达到强化的目的,

具有钢筋强化的混凝土的裂纹破坏比素混凝土的断裂过程更加复,,

杂其断裂过程是首先在混凝土基体中产生裂纹裂纹不断扩展钢筋桥联阻裂且受力变形钢筋与混凝土基体渐渐脱粘分离钢筋变形加大且逐渐失效直到整个构件破坏‘’一

,

”

而在工程实际中在载荷作用川

,

的前期钢筋的受力基本上是在线弹性范围内,

本文根据虚拟裂缝模型,

和强化筋桥联基体裂纹的力,

学分析模型,

〔

由变形体的叠加原理和协调性条件就基体和强化筋材料为完全弹性裂纹端部存在闭,,

合粘聚力的情况下用有限元的方法根据叠加法对强化筋的受力进行了计算分析和讨论

收稿日期

一

一

基金项目山东省自然科学基金作者简介

许英姿

一

,

女副教授工学硕士

,

,

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

联结混凝土结构裂缝的线性钢筋力的计算

许英姿等联结混凝土结构裂缝的线性钢筋力的计算

,

模型的建立根据国内外学者裂损伤过程区一

对具有预制裂纹的无钢筋的素混凝土构件的断裂过程的研究混凝土在开裂,,,,

过程中裂纹不是理想光滑张开的裂纹端部的材料颗粒块既不完全粘聚也不完全脱离即存在所谓的断

若把该区域

视为裂纹的一部分,,

需要用加在其上的闭合裂纹粘聚力来表示该过程区对钢筋复合在混凝土中后使,,

裂纹的作用在素混凝土构件中裂纹一旦出现随着载荷的增加结构将很快破坏,

得混凝土基体出现裂纹并且扩展时钢筋将对混凝土的裂纹张开起产生闭合作用从而阻止和限制了裂

纹继续张开和快速扩展大大减缓了构件的破坏过程,

为了研究纤维桥联问题采用图

,

所示的强化筋桥联基体裂纹计算模型和。,

在该裂纹构型中裂纹总,

长度为

,

初始裂纹长度,

。

水平向和垂直方向分别为由断裂过程区,

的方向坐标原点在裂纹的尖端

作用在

混凝土裂纹端部的粘聚力

一

的分布函数《,,

表示

,

本文假定在混凝土裂

纹上存在与其相垂直的桥联钢筋钢筋距离裂纹尖端的距离为长度为的与混凝土相脱离部分在图用一对和裂纹对称并垂直的力来表示

钢筋在裂纹处存在对称于裂纹轴线上则强化筋对基体的作用可以引起的闭合相对位移用△肠,

中若强化筋露出部分的拉力为

设这对作用力在

,

一

和

,

、

表示载荷在,,

,

一

、

和乙一、

,

、

处产生的张开相对位移用△,

表示对于混凝土类准脆性材料裂纹端部,

的粘聚分布力在么二

,

和石,

、

处所产生的闭合相对位移用△

表示若脱粘筋

,

段的轴向伸长变

形用△表示显然在钢筋桥联混凝土裂纹处各量产生的裂纹变形和钢筋变形应该满足下列协调条件,

么

,

一

么乙

一

△

了

若不考虑强化筋与准脆性材料基体之间的摩擦力长度为在线弹性范围内可以通过胡克定律由下列公式进行计算△二

,

的完全线弹性材料强化筋的轴向变形

肠,

其中,

分别为强化筋横截面面积和其材料的弹性模就能够求出强化和式可脱循月筋离班纹尖端的鹿离

量这样只要确定了粘聚分布力以

筋的受力

将式以表示为

的右端用位移△表示则式,

一一伙一街

一

△,

在式

中

表面上看轴向拉力,

是、

△的线性函

数由向拉力

,

知

△是裂纹端部的粘聚分布力,

载荷以及轴必须采用强化筋脱粘部分

的函数没有解析解显然要求解

逐步叠代法、

具体做法是、

在给定载荷及裂纹端部

的粘,

、尹扩聚分布力脱粘筋长度钢筋的抗拉刚度双遥的前提下给轴向拉力一个初始值将这一对向拉力

轴

作用在基体△,

,

一

、

和

,

、

处用将

软件计算出与进行比图强化筋桥联基体裂纹计算模型,

将

公代人式、

求出轴向拉力

较若为限,

与

的差不满足误差要求以误差不超过,,

则以新的计算值

代替

重复上述过程若从与

的差满足误差要求则计算停止

算例与讨论由于准脆性材料裂纹的粘聚力是随载荷变化的‘,’

在此设裂纹端部的粘聚力以

是随载荷成正比

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报

年

例变化其粘聚力实际是断裂过程区复杂作用的等效表示而且在断裂过程区内沿着纵轴方向为线性分引布函数。

不失一般性设钊

,

旦

二三一

十

这里

。

和

。。

分别是创·

在

和

一

。

处的数值

又设强化筋与基体均为完全弹性材料以如图,

,

所示的三点弯曲梁为例进行计算对称面上的弯矩,

其中梁的厚度为

跨度,

为

,

梁高二。,

,

载荷

尸

为,

强化筋距离裂纹尖端的距离混凝土材料的弹性模。,

材料参数强化筋材料的弹性模量

强化筋直径为

泊松比

拼,

。

对于梯形分布的闭合力

。

。

二

对于三角形分布的闭合力设

二

,

。二

在计算

中假定混凝土裂纹端点的拉应力低于混凝土材料的拉应力

图…… 此处隐藏：2277字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……