發(fā)布時間：2020-11-19 13:12

　　 隨著混凝土結(jié)構(gòu)服役年限的增加,混凝土材料耐久性問題日益嚴重。特別是對于我國北方部分寒冷地區(qū),混凝土材料的凍融損傷更是影響結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素。本文以混凝土材料抗凍耐久性為研究背景,以探究混凝土凍融損傷演化規(guī)律為目的,開展凍融循環(huán)作用下混凝土材料本構(gòu)模型的研究,主要研究內(nèi)容如下:1、根據(jù)混凝土材料的基本受力特征,研究基于Lee-Fenvas屈服準則的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型,建立屈服準則的內(nèi)聚力函數(shù)修正方法,利用有限元軟件ABAQUS平臺,編制UMAT材料子程序并進行數(shù)值計算,通過與參考試驗結(jié)果對比分析驗證本構(gòu)模型的有效性,同時建立修正參數(shù)的取值方法。2、通過對混凝土凍融參考試驗的實測結(jié)果統(tǒng)計分析,研究凍融循環(huán)作用下混凝土材料力學(xué)性能劣化模型,建立混凝土材料在凍融循環(huán)作用下的材料劣化本構(gòu)模型,并通過數(shù)值計算結(jié)果與相關(guān)試驗數(shù)據(jù)對比分析驗證該本構(gòu)模型的有效性。3、基于混凝土材料在凍融循環(huán)作用下的材料劣化彈塑性損傷本構(gòu)模型,開展凍融循環(huán)作用下鋼筋混凝土柱構(gòu)件的抗震性能模擬,通過模擬結(jié)果與未考慮凍融劣化本構(gòu)模型的模擬結(jié)果及試驗結(jié)果分別進行對比,驗證該本構(gòu)模型的適用性。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文凍性、抗?jié)B性與抗侵蝕性等是混凝土材料耐久性指標耐久性損傷可以分為兩大類，分別為化學(xué)作用導(dǎo)致的傷，如圖 1-1 所示�；瘜W(xué)作用的損傷類型包括鋼筋銹骨料反應(yīng)以及受硫酸鹽侵蝕與氯離子侵蝕等。物理作材料凍融破壞以及表面的磨損與沖蝕等。域遼闊，屬于溫帶大陸性氣候，四季分明。在冬季，凍期。如圖 1-2 是我國某年 1 月份平均溫度的分布圖整個東北地區(qū)、部分西北與華北地區(qū)在 1 月份的平均，這些地區(qū)的混凝土工程建筑物均有可能受到凍融循構(gòu)的破壞。東北地區(qū)對于混凝土結(jié)構(gòu)建筑物凍融循環(huán)破示，絕大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)工程都遭受著不同程度的凍的經(jīng)濟損失。

了 0°C 以下，這些地區(qū)的混凝土工程建筑物均有可能受到凍融循環(huán)作用的影響從而造成結(jié)構(gòu)的破壞。東北地區(qū)對于混凝土結(jié)構(gòu)建筑物凍融循環(huán)破壞尤為嚴重，如圖 1-3 所示，絕大多數(shù)混凝土結(jié)構(gòu)工程都遭受著不同程度的凍融損傷，由此造成了巨大的經(jīng)濟損失。圖 1-2 我國某年 1 月份平均溫度分布圖

此假說認為混凝土材料的凍融破壞歸因于混凝土材料孔隙中的靜水壓力[8, 9]，如圖 1-4 a)所示�；炷�土材料中的孔隙溶液在達到一定溫度以下時，會由體積相對較小的液體狀態(tài)轉(zhuǎn)化為體積相對較大的固體狀態(tài)，持續(xù)凝結(jié)的固態(tài)部分會不斷擠壓液態(tài)部分的空間，使液態(tài)部分不斷轉(zhuǎn)移，不斷克服孔隙通道周圍的粘滯阻力，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，損傷逐漸積累，最終達到破壞應(yīng)力，破壞了混凝土材料內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)。此假說與試驗現(xiàn)象比較符合，同時得到了大量學(xué)者的支持。隨著研究的深入，學(xué)者們逐漸發(fā)現(xiàn)，在完全飽水時對于孔隙率較高的材料，靜水壓假說已經(jīng)不再適用。于是在 1975 年，Powers 等人提出了滲透壓假說，滲透壓假說認為混凝土材料凍融破壞起源于孔隙溶液間的濃度差[10,11]，如圖 1-4 b)所示。由于凝結(jié)區(qū)的溶劑變成固態(tài)，溶液濃度上升，與未凝結(jié)區(qū)域產(chǎn)生濃度差，進而產(chǎn)生滲透壓，導(dǎo)致溶劑從未凝結(jié)區(qū)轉(zhuǎn)移到凝結(jié)區(qū)，從而需要克服孔隙通道中的粘滯阻力，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，損傷不斷累積，最后達到破壞應(yīng)力。滲透壓假說與靜水壓假說實質(zhì)上都認為破壞是由于孔隙內(nèi)部溶液轉(zhuǎn)移的結(jié)果，靜水壓假說認為孔隙內(nèi)部溶液由凝結(jié)區(qū)轉(zhuǎn)移向未凝結(jié)區(qū)，而滲透壓假說認為孔隙內(nèi)部溶液是由未凝結(jié)區(qū)移向凝結(jié)區(qū)。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 關(guān)虓;牛荻濤;王家濱;姜磊;;考慮塑性應(yīng)變及損傷閾值的混凝土凍融損傷本構(gòu)模型研究[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2015年06期

2 徐善華;王友德;李安邦;李鈺茹;;凍融損傷混凝土重復(fù)受壓本構(gòu)關(guān)系[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2015年04期

3 曲哲;葉列平;;基于有效累積滯回耗能的鋼筋混凝土構(gòu)件承載力退化模型[J];工程力學(xué);2011年06期

4 冀曉東;宋玉普;劉建;;混凝土凍融損傷本構(gòu)模型研究[J];計算力學(xué)學(xué)報;2011年03期

5 姚家偉;覃麗坤;宋玉普;;三軸壓的普通混凝土在凍融循環(huán)后的力學(xué)性能[J];混凝土;2011年03期

6 曹大富;富立志;;凍融環(huán)境下普通混凝土力學(xué)性能的試驗研究[J];混凝土;2010年10期

7 段安;錢稼茹;;混凝土凍融過程數(shù)值模擬與分析[J];清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年09期

8 鄒超英;趙娟;梁鋒;羅健林;徐天水;;凍融作用后混凝土力學(xué)性能的衰減規(guī)律[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2008年01期

9 鄒超英;趙娟;梁鋒;巴恒靜;;凍融環(huán)境下混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的試驗研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2007年02期

10 吳建營,李杰;混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型研究 Ⅱ:數(shù)值計算和試驗驗證[J];土木工程學(xué)報;2005年09期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 關(guān)虓;凍融環(huán)境鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的損傷分析與承載力研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

2 朱方之;受凍融混凝土耐久性及荷載耦合下鋼筋混凝土粘結(jié)性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

3 覃麗坤;高溫及凍融循環(huán)后混凝土多軸強度和變形試驗研究[D];大連理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 季增陽;凍融損傷后鋼筋混凝土柱抗震性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

2 王宏業(yè);凍融環(huán)境下混凝土破壞的有限元模擬研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

3 趙煒璇;凍融環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)溫度場及溫度應(yīng)力分析研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號：2890054