JBE论文复现—考虑碳化后钢筋粘结退化的再生RC梁四点受弯有限元复现
关键词
再生混凝土；粗骨料；碳化；四点受弯；粘结滑移；粘结失效；论文复现
模拟背景
再生混凝土结构能够利用废弃混凝土，减少建筑业的碳排放，目前已广泛应用于结构工程中；
采用再生混凝土制作的RC构件可能存在微裂缝，相比于普通RC构件，再生混凝土构件可能存在耐久性问题；
再生混凝土，尤其是粗骨料再生混凝土结构在发生碳化后钢筋易发生粘结失效，同时碳化后的混凝土强度会略微提升。
复现内容
本教程通过复现某篇Journal of Building Engineering上的3个碳化后再生粗骨料RC梁四点受弯试验，充分考虑了钢筋与混凝土间的粘结滑移作用以及碳化后混凝土强度的提高，从有限元角度揭示了碳化后粘结滑移失效影响RC梁受弯性能的机理。
试件尺寸
模拟要点
模拟主要有以下几个要点：
1. 如何考虑钢筋和混凝土的粘结滑移作用；
2. 碳化如何影响结构力学性能；
3. 四点受弯试验出现下降段的几种原因；
4. 曲线初始刚度过大如何处理；
5. 荷载-挠度曲线如何复现。
试件参数与加载
教程复现了粗骨料再生混凝土替换率为50%的三个试件，不同试件参数为碳化程度：未碳化，部分碳化和完全碳化。
碳化环境
四点加载
破坏形态对比
试件受拉区混凝土开裂并向上延伸，下部受拉钢筋屈服。破坏时混凝土未被压溃，荷载-挠度曲线出现明显下降段，破坏原因为钢筋和混凝土间发生了粘结滑移失效。
混凝土失效对比
荷载-挠度曲线对比
三个试件的荷载-挠度曲线和试验曲线吻合，包括初始刚度、屈服后刚度、峰值荷载、峰值位移、下降段等与试验吻合一致。
观察到碳化程度越高的试件，承载力越高，但屈服后的平台段变小，这说明碳化明显降低了钢筋和混凝土的粘结滑移性能。
荷载-挠度曲线对比
结语
本期教程基于Journal of Building Engineering上的某系列四点受弯试验复现了考虑碳化后钢筋粘结退化的再生RC梁的力学行为。该复现效果可推广于不同碳化程度下考虑粘结滑移性能的RC结构精细化有限元模拟。
