钢筋混凝土梁剪切及弯曲破坏尺寸效应分析

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混凝土是一种非均质准脆性材料,其力学性能存在明显的尺寸效应。与混凝土相比,钢材是一种均质的延性材料,其力学性能的尺寸效应可以忽略。虽然钢筋可以在一定程度上改善混凝土的非均质性,并使其损伤的局部化程度降低,但混凝土自身的特性导致构件力学性能的尺寸效应很难被尽数消除。钢筋混凝土构件是由混凝土及钢筋组成的复合材料,其力学性能取决于混凝土、钢筋及两者之间的相互作用。钢筋混凝土构件层次尺寸效应根源于:1)组成钢筋混凝土构件的混凝土材料本身的尺寸效应;2)钢筋/混凝土之间复杂的非线性相互作用。大量试验工作,包括钢筋混凝土柱、钢筋混凝土梁及钢筋混凝土梁-柱节点等的破坏性试验证实了钢筋混凝土构件层次尺寸效应的存在性。  本文开展的主要工作如下,(1)整理分析了梁的抗剪抗弯尺寸效应试验,分析了梁在循环荷载及单调荷载作用下的延性、耗能性能、刚度退化等性能随构件的尺寸的变化趋势,以及抗剪强度和抗弯强度的尺寸效应现象。(2)从细观角度出发,结合混凝土内部组成的微/细观结构特征,考虑钢筋与混凝土之间的非线性粘结-滑移行为,建立了钢筋混凝土悬臂梁力学行为研究的三维细观尺度数值分析模型与方法。基于建立的数值方法,对已有关于钢筋混凝土悬臂梁抗剪、抗弯破坏试验进行模拟,通过对比分析模拟结果与试验结果验证细观数值方法的可行性。(3)在抗剪尺寸效应方面,进行更大尺寸的钢筋混凝土悬臂梁的抗剪尺寸数值模拟分析,并分析配箍率、加载方式、剪跨比等对钢筋混凝土梁抗剪尺寸效应的影响。(4)抗弯尺寸效应方面,进行更大尺寸的钢筋混凝土悬臂梁的抗弯尺寸数值模拟分析,并分析加载方式对钢筋混凝土梁抗弯强度尺寸效应的影响。
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