钢筋混凝土轴心受拉宏观本构关系试验研究

摘要

本文依托导师周志祥教授所承担的国家973计划中的课题“桥梁结构行为演化理论与安全监测方法研究”和重庆市自然科学基金（重点）中的课题“桥梁面相感知方法与安全评价理论研究”，探索了一种能够简易而准确进行钢筋混凝土试件的轴心受拉的试验方法，研究了名义应力与宏观应变的统一本构关系。论文主要工作及结论如下:
　　①针对钢筋混凝土整体桥梁全过程分析建模复杂，计算量大，提出了一种既能包括钢筋和混凝土之间相互作用，又能涵盖裂缝发生、发展状况的统一本构关系新思路，建立了钢筋混凝土的名义应力与宏观应变的关系;
　　②依据钢筋混凝土轴心受拉弹塑性理论基础知识，做了不同配筋率、不同混凝土强度的12组钢筋混凝土试验研究，提出钢筋混凝土拉伸应力-应变全曲线的试验方法，得到了其在轴心拉力下的受力行为、裂缝发展的形式、破坏形态和全过程宏观应力-应变曲线;
　　③试验结果表明，本文提出的试验方法简单、试件制作方便、拉伸过程应力均匀、偏心率控制良好、试验数据离散度小，是钢筋混凝土单轴拉伸试验的一种可行的方法;
　　④通过对实测宏观应力-应变曲线的分析，运用数值分析软件Matlab模拟得到了一个物理意义明确，参数求解简单的钢筋混凝土轴心受拉应力-应变全过程曲线方程。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本构关系

1．1．1 概述

1．1．2 建立的方法和步骤

1．1．3 建立本构关系的要求

1．1．4 建立数学本构关系模型的种类

1．2 钢筋混凝土研究现状

1．2．1 混凝土本构关系

1．2．2 钢筋的本构关系研究

1．3 本文研究的课题来源及主要内容

第二章 钢筋混凝土有限元分析探讨

2．1 研究背景

2．2 “桥梁面相学”的基本概念

2．3 国内外研究现状

2．4 问题的提出

2．4 初步探索统一本构关系

2．4．1 钢筋混凝土统一理论的基本概念

2．4．2 钢筋混凝土统一理论的公式初步推导

2．5 本章小结

第三章 钢筋混凝土单轴拉伸全曲线试验方法研究

3．1 测试设备的方案选择

3．1．1 试件端部处理方案比选

3．1．2 端部夹持式

3．2 试验准备

3．2．1 混凝土

3．2．2 钢筋

3．2．3 试件个数

3．2．4 应变数据

3．2．5 应变片的布置

3．2．6 试验装置

3．3 钢筋混凝土试件轴心受拉的三个阶段

3．3．1 第一阶段——试件的初裂缝

3．3．2 第二阶段——试件开裂后至钢筋屈服前阶段

3．3．3 第三阶段——钢筋屈服后阶段

3．4 应变数据的取值

3．5 偏心率对受拉试件的影响

3．6 初裂缝的产生

3．7 裂缝最大开展位置或断裂位置

3．8 本章小节

第四章 钢筋混凝土单轴受拉本构关系试验分析

4．1 弹塑性理论

4．1．1 Prandtl-Reuss流动法则

4．1．2 弹塑性硬化材料的增量型本构方程

4．2 钢筋混凝土单轴受拉试验数据分析

4．2．1 试验结果处理

4．2．2 钢筋混凝土单轴受拉应力应变曲线影晌因素

4．3 裂缝

4．3．1 裂缝的成因

4．3．2 裂缝的控制

4．3．3 钢筋混凝土构件开裂机制

4．3．4 开裂荷载

4．3．6 裂缝的影响因素

4．4 钢筋混凝土轴向拉伸曲线的拟合

4．4．1 钢筋混凝土轴向拉伸弹性阶段的曲线拟合

4．4．2 钢筋混凝土轴向拉伸屈服阶段的曲线拟合

4．4．3 本次试验结果的拟合处理

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果