钢筋与混凝土粘结性能的数值模拟方法

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1、第37卷第4期四川建筑科学研究2011年8月SichuanBuildingScience钢筋与混凝土粘结性能的数值模拟方法王栋，牛荻涛，胡晓鹏(1．同济大学土木工程学院，上海200092；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)摘要：钢筋与混凝土的粘结是这两种材料之间的一种复杂的相互作用，是两者共同工作的前提。本文概括了粘结性能的研究现状，并重点介绍目前国内外提出的主要数值模拟方法的基本理论、各自的优缺点及适用范围，同时对各种数值模拟方法进行了横向比较，指出了数值模拟存在的缺陷，为准确模拟钢筋与混凝土之间的粘结

2、作用提供了参考。关键词：粘结性能；数值模拟；有限元模型；界面元模型中图分类"~-：TU375文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)04—001—04NumericalsimulationmethodsOfbondbehaviorbetweensteelbarsandconcreteWANGDong，NIUDitao，HUXiaopeng(1．CollegeofCMIEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2．CollegeofCivilEngineer

3、ing，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China)Abstract：Thebondbehaviorbetweensteelbarsandconcreteisacomplexinteractionbetweenthetwomaterialsandtheprerequisiteforthemtoworktogether．Thispapersummarizedtheresearchstatusonb0ndbehavior，andemphasisonbas

4、ictheory，meritsanddemeritsandapplicationscopeofthemainnumericalsimulationmethodsintroducedathomeandabroadanpresent，thedeficienciesofthemethodsarepointedoutandahorizontalcomparisonismade，inordertooferreferencetoprecisesimulationofbondbehaviorbetweensteelbarsandconcre

5、te．Keywords：bondbehaviorbetweensteelbarsandconcrete；numericalsimulationmethods；finiteelementmodel；interfacestresselementmodel变形趋势，为保证变形协调共同工作，周围的混凝土0引言对钢筋的纵向变形将产生约束作用，从而在钢筋与钢筋和混凝土构成一种组合材料的基本条件是混凝土界面产生剪力效应，这种效应即为钢筋与混二者之间有可靠的粘结和锚固，从而保证在荷载作凝土之间的粘结力。用下力能够在混凝土和钢筋的交界处实现传递

6、，这1．2粘结力的组成样钢筋才能发挥承担弯矩的作用，从而建立起结构目前，较公认的钢筋与混凝土之间的粘结力主承载所必需的工作应力。钢筋与混凝土之间的粘结要由三部分组成：作用是钢筋混凝土结构承受弯矩的前提，是分析诸1)水泥胶凝体与钢筋表面的化学胶着力。化如钢筋端部锚固粘结与裂缝间粘结的不同应力状态学胶着力是混凝土中的水泥凝胶体与钢筋表面产生等理论问题和混凝土构件各种性能的基础，因此，对的吸附胶着作用，并且随着相对滑动而消失。粘结问题的研究在理论和工程实践中都有十分重大2)钢筋与混凝土接触面间的摩擦力。摩擦力的意义。是由于混凝土硬化

7、收缩对钢筋产生的握裹挤压作用，因此，随着接触面摩擦系数的增大而增大。1粘结力概述3)钢筋与混凝土之间的机械咬合力。机械咬1．1粘结力的定义合力对于光面钢筋主要是由于表面的凹凸不平产生在钢筋混凝土结构中，钢筋受力后将发生纵向的，对于变形钢筋，则主要是由于两者的相互嵌套形成。收稿日期：2010．11-05对于光圆钢筋，在钢筋与混凝土发生相对滑移作者简介：王栋(1984一)，男，陕西西安人，博士在读，主要从事结构耐久性及可靠性研究。前，粘结力主要表现为化学胶着力，而发生滑移后，E—mall：wdong19840426@hotmail

8、．com则取决于摩擦力和由于钢筋表面凹凸不平产生的咬2四川建筑科学研究第37卷合作用。对于变形钢筋，虽然化学胶着力和机械摩凝土之间。粘结单元能沿着与联结面垂直的方向传擦力也存在，但钢筋与混凝土之间的粘结则主要决递压应力，也能沿着与联结面平行方向传递剪应力。定于钢筋表面凸出肋与