钢筋混凝土界面脱粘的有限元计算

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发布时间：2021-09-13

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钢筋混凝土界面脱粘的有限元计算
陈艳华，冯蕾蕾，代兆立 2，陈鸿雁
(1．河北理工大学建筑工程学院，河北唐山063009；2．中国石油冀东油田公司，河北唐山063200；
3．中石油辽河油田勘探开发研究院，辽宁盘锦124010)
摘要：在不同加载方式下，通过ADINA中Parasolid和Native组合建模方法，建立了钢筋混凝土界面脱粘
研究的三维有限元模型。通过模型参数选择，实现了对锚固深度、保护层厚度等因素的综合考虑。依据计
算结果，探讨了锚固深度、保护层厚度、加载方式、钢筋和混凝土摩擦等对钢筋混凝土界面脱粘的影响。并
通过进一步分析，提出了混凝土保护层厚度与钢筋直径比、钢筋锚固长度与直径比等的最优值，并针对荷载
作用方式和加载频率，提出了工程防护建议。
关键词：钢筋混凝土；脱粘；循环荷载；界面；ADINA
中图分类号：TU375 文献标示码：文章编号：1672—7037(2008)03—0053—04
等幅和变幅循环荷载是实际工程中的重要
荷载作用形式。然而循环荷载作用下的钢筋混凝
土构件，因其受力方式不同于一般的静载及单调
荷载作用，界面粘结强度及延性受到影响，改变
了整体结构的稳定性。所以对整个循环加载过程
中界面特性进行研究显得极为重要。良好的界面
粘结力是钢筋和混凝土这两种物理一力学性能完
全不同的材料能够正常工作的必备条件。在外加
荷载作用下，钢筋与混凝土之间可能发生相对滑
移及界面脱粘现象 J。
有关钢筋和混凝土粘结性能的研究有很多，
如从试验研究入手，建立钢筋与混凝土粘结的经
验型或半理论型本构关系式【2胡】，直接影响着钢筋
与混凝土粘结耐久性的研。目前，随着计算
机技术的进步及其在工程领域的广泛应用，钢筋
混凝土界面粘结的有限元分析方法得到了迅速发
展。
本文通过ADINA中Parasolid和Native组合
建模方法，建立了钢筋混凝土界面脱粘研究的三
维有限元模型，并对循环加载方式下的界面脱粘
进行计算和分析。
1 三维有限元模型建立
1．1 几何模型及荷载作用方式
采用剪切筒模型，将钢筋与混凝土简化为与
钢筋混凝土棱柱体尺寸相当的简体。混凝土体采
用ADINA的Parasolid建模方式，并通过ADINA-M
下的布尔操作，得到图1所示三维几何模型。对模
型中混凝土的底部实行全约束，钢筋自由。施加
如图2所示的循环荷载方式。