钢筋混凝土梁钢筋和砼之间粘结强度与承载力关系研究

论文摘要

钢筋与混凝土界面的良好粘结是保证钢筋混凝土梁良好工作的前提。但目前钢筋与混凝土之间的界面粘结强弱对于钢筋混凝土梁承载力性能的影响以及钢筋与混凝土之间是否具有足够的粘结强度等方面的研究还不够深入。本文通过改变钢筋与混凝土之间的界面粘结处理方式对钢筋混凝土梁的承载力性能进行研究,取得了一系列相关研究成果。①本文介绍了粘结滑移研究的前期成果,从理论角度分析了钢筋与混凝土之间的界面粘结强度对于钢筋混凝土梁承载力性能的影响。②通过对钢筋(钢板)与混凝土界面采取涂刷界面粘结胶的处理方式,实现了钢筋(钢板)与混凝土之间的有效粘结。试验表明,相比普通粘结情况,采取界面处理方式后,钢筋(钢板)与混凝土之间的界面粘结强度有很大的提高：粘结界面的剪切强度提高了约7.5倍、弯拉强度提高了3.1倍、粘结滑移中的极限粘结强度提高了43%。③通过对钢筋与混凝土界面粘结方式的改变,设计了钢筋表面刷胶粘结、钢筋表面缠薄膜粘结与常规粘结三种钢筋混凝土梁,并进行了承载力试验和对比分析。试验表明：钢筋与混凝土界面粘结强度越高,梁的刚度越大,梁的开裂荷载和极限荷载越高,梁的力学性能也越优越。钢筋表面刷胶梁的开裂荷载值相比常规粘结的钢筋混凝土梁提高了14%,极限荷载提高了16%；钢筋表面缠薄膜梁的开裂荷载值相比常规粘结的钢筋混凝土梁降低了24%,极限荷载降低了31%。同时还证明了钢筋与混凝土界面的粘结强度越高,同等荷载下钢筋应变越低、受压区混凝土高度越大、破坏前梁的塑性特征越明显。④文章借助有限元软件,对理论分析和试验结果进行了验证。计算结果表明,建立的ANSYS模型与对应的试验梁承载能力较为接近,误差范围均在10%以内,效果比较理想。同时根据不同模型的计算结果所总结的规律也符合上面作者所提出的结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 钢筋混凝土结构
• 1.1.1 钢筋混凝土结构的特点
• 1.2 钢筋与混凝土的粘结
• 1.2.1 钢筋混凝土粘结性能的研究历史
• 1.2.2 粘结性能研究的现状
• 1.2.3 界面粘结滑移对钢筋混凝土结构的危害
• 1.3 本文选题依据、主要研究内容及研究方法
• 1.3.1 选题依据
• 1.3.2 本文主要研究内容
• 1.3.3 主要研究方法
• 第二章 基于承载力的钢筋与混凝土界面粘结机理分析
• 2.1 粘结滑移本构关系的研究
• 2.2 粘结机理分析
• 2.3 影响界面粘结强度的主要因素
• 2.4 界面粘结强度与梁承载力的关系
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢筋与混凝土界面粘结试验
• 3.1 试验目的
• 3.2 试验准备
• 3.3 界面剪切试验研究
• 3.3.1 试件制作和试验方法
• 3.3.2 试验结果与分析
• 3.4 界面弯拉试验研究
• 3.4.1 试件制作和试验方法
• 3.4.2 试验结果与分析
• 3.5 钢筋与混凝土界面粘结滑移试验
• 3.5.1 试件制作和试验方法
• 3.5.2 试验结果与分析
• 3.6 后续研究中三种不同的钢筋与混凝土粘结方式的确定
• 3.7 本章小结
• 第四章 不同粘结情况下钢筋混凝土梁承载力试验研究
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验设计
• 4.2.1 三种试验梁的构造设计
• 4.2.2 试验梁的分组
• 4.2.3 材料的基本参数
• 4.2.4 试验梁制作
• 4.2.5 试验梁加载方案设计
• 4.2.6 试验数据的采集
• 4.2.7 普通梁的开裂荷载和极限荷载的计算
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 试验梁加载过程中的现象描述
• 4.3.2 试验梁的荷载—跨中挠度曲线对比
• 4.3.3 试验梁的开裂荷载对比
• 4.3.4 试验梁的极限荷载对比
• 4.3.5 试验梁纯弯段的钢筋应变对比分析
• 4.3.6 试验梁受压区混凝土应变对比
• 4.3.7 试验梁的破坏过程和裂缝发展对比分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 不同粘结情况下钢筋混凝土梁有限元分析
• 5.1 有限元分析目的及内容
• 5.2 有限元理论概况
• 5.2.1 有限元方法的发展
• 5.2.2 钢筋混凝土的有限元方法
• 5.3 考虑界面粘结的有限元分析
• 5.3.1 数值模拟软件ANSYS的简介
• 5.3.2 混凝土单元和钢筋单元
• 5.3.3 连接单元COMBIN39
• 5.4 不同界面粘结强度的钢筋混凝土梁有限元模型的建立
• 5.4.1 钢筋混凝土梁有限元模型的基本概况
• 5.4.2 材料性质
• 5.4.3 粘结滑移本构关系
• 5.4.4 单元类型和单元划分
• 5.4.5 有限元模型的加载与求解
• 5.5 有限元计算结果与分析
• 5.5.1 荷载工况及计算项目
• 5.5.2 荷载位移曲线
• 5.5.3 开裂荷载、极限荷载和挠度值
• 5.5.4 各模型顶部混凝土压应力对比
• 5.5.5 各模型底部钢筋拉应力对比
• 5.5.6 钢筋混凝土梁模型的裂缝分布
• 5.6 本章小结
• 第六章 论文的结论与展望
• 6.1 论文的结论
• 6.2 展望及不足之处
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果