鋼筋混凝土圓柱中波傳播規(guī)律的研究.pdf

1、本文利用有限元程序ABAQUS/Explicit對(duì)鋼筋混凝土圓柱中應(yīng)力波的傳播規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值研究。在極低速?zèng)_擊載荷作用下，認(rèn)為鋼筋混凝土沒有任何損傷，此時(shí)鋼筋和混凝土均采用線彈性模型，數(shù)值分析鋼筋混凝土中彈性波的傳播規(guī)律；在較高沖擊速度下，混凝土基體已進(jìn)入損傷破壞，但是鋼筋仍然是彈性階段，此時(shí)鋼筋仍采用線彈性模型，而混凝土采用混凝土損傷塑性模型（Concrete Damaged Plasticity/CDP），數(shù)值分析鋼筋混凝土中彈塑性

2、波的傳播規(guī)律。并通過試驗(yàn)分析了應(yīng)力波在鋼筋混凝土中傳播規(guī)律及層裂現(xiàn)象。
　　鋼筋和混凝土之間存在著一定的粘結(jié)力，研究鋼筋混凝土中彈性波的傳播規(guī)律時(shí)，我們首先考慮了粘結(jié)力的兩種極端情況：粘結(jié)力為零和粘結(jié)力為無窮大。假定鋼筋與混凝土界面間無粘結(jié)力，則鋼筋和混凝土中軸向應(yīng)力波傳播規(guī)律相互獨(dú)立；假定鋼筋和混凝土界面間固接，即粘結(jié)力無窮大，則兩種材料的體積含量對(duì)軸向應(yīng)力波傳播規(guī)律有顯著影響，即鋼筋在試件中的占比越大，試件的波傳播規(guī)律越接近在

3、鋼筋中的波傳播規(guī)律，反之則接近混凝土中的波傳播規(guī)律。在固接條件下，由于界面處材料具有非均勻性，在兩界面會(huì)產(chǎn)生剪應(yīng)力，當(dāng)剪應(yīng)力幅值達(dá)到材料的極限剪應(yīng)力時(shí)，界面間將產(chǎn)生剪切破壞。
　　在較高速度沖擊加載下，采用 CDP模型來描述素混凝土圓柱的損傷演化破壞過程，模擬結(jié)果與脆性材料自由面的拉伸破壞情況相符，在一定范圍內(nèi)，加載速度越大發(fā)生破壞的效果越明顯。進(jìn)一步用此模型分析了鋼筋混凝土中波傳播規(guī)律和損傷演化過程。結(jié)果顯示鋼筋中的波速快，混凝

4、土中波速慢，波傳播過程中將形成的剪切應(yīng)力，當(dāng)剪切應(yīng)力達(dá)到界面間剪切強(qiáng)度時(shí)，鋼筋與混凝土?xí)l(fā)生剝離。鋼筋混凝土圓柱試件在靠近自由端，鋼筋的拔出有兩種機(jī)理共同作用：1.在試件自由端面，鋼筋與混凝土界面間由于軸向應(yīng)力波波速差，產(chǎn)生剪切應(yīng)力；2.在試件的混凝土中，應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉極限后，產(chǎn)生拉伸破壞。兩種破壞形式共同作用，可能會(huì)使試件靠近自由端的混凝土層裂，并與鋼筋脫離。
　　在波傳播試驗(yàn)中，素混凝土和鋼筋混凝土低速加載下，軸向應(yīng)力波是