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研究生: 王儒祥
RU-SIANG WANG
論文名稱: 鋼筋腐蝕梁二維桁架分析模型之可行性研究
Study on Application of Two-dimension Lattice Models on Corroded Reinforced Concrete Beams
指導教授: 邱建國
Chien-Kuo Chiu
口試委員: 廖國偉
none
蕭輔沛
Fu-Pei Hsiao
張惠雲
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 鋼筋混凝土二維桁架模型腐蝕重量減少率孔蝕均勻腐蝕
外文關鍵詞: pitting corrosion, uniform corrosion
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本論文採用ANSYS有限元素分析軟體建立二維桁架模型,主要目的為探討鋼筋腐蝕梁二維桁架分析之可行性研究,模擬結構物受力方式主要以位移控制為主,求得之 Applied load (KN)-Drift (%) 關係曲線與ANSYS常用之三維模型和足尺寸實驗結果進行比較討論。二維桁架建模部分,則以d/2、d/3、d/6三種網格劃分程度進行比較分析,依無腐蝕、主筋腐蝕與箍筋腐蝕三種型態進行建模,模型桿件截面積之取得與實體結構有關,鋼筋混凝土材料性質是依文獻經驗公式搭配實驗之混凝土抗壓強度、鋼筋降伏強度、腐蝕重量減少率等參數而求得,將以上資料匯入模型進行模擬,雖然二維桁架模型建模快速,可依鋼筋腐蝕區域做細部調整,便利且快速地對劣化RC結構物進行分析,但由於實驗結構之鋼筋腐蝕型態與位置掌握並非容易,如何將鋼筋孔蝕與均勻腐蝕之位置拿捏恰當匯入二維桁架模型中進行分析,是模擬準確與否之主要關鍵。


The main purpose of this study is to discuss the application and the feasibility of the two-dimensional lattice model, which was built using the finite element analysis software ANSYS, on corroded reinforced concrete beams. In two-dimensional lattice models, besides of three different meshing sizes, structural properties corresponding to corrosion of the tensile reinforcement and stirrup must be specified to do the analysis. Compared with the results obtained from the full-size experiment, the two-dimensional lattice model was proved to be with accuracy on the elastic stiffness and maximum strength of the corroded reinforced concrete beams; however, the model cannot simulate the deformation capacity after the maximum strength very well. According to the discussion of the case study, a key point of the simulation using the proposed model is how to input the location of pitting corrosion and uniform corrosion appropriately in terms of the investigation data.

目錄 I 表索引 IV 圖索引 VI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究目的 1 第二章 文獻回顧 3 2.1 二維架模型之求解方程式 3 2.2材料性質介紹 5 2.2.1 Mander圍束混凝土抗壓模型 6 2.2.2 Mander無圍束混凝土抗壓模型 9 2.2.3 Okamura與Maekawa混凝土抗拉模型 11 2.2.4 Fukuura 鋼筋模型 12 2.3 腐蝕之形成 12 2.3.1 腐蝕對材料性質造成之影響 14 2.3.2腐蝕率滑移理論 15 2.3.3 腐蝕梁之撓曲行為 16 2.4 ANSYS元素介紹 19 2.4.1 LINK8元素 19 2.4.2 SOLID65元素 20 2.4.3 COMBIN39元素 21 2.4.4 PLANE42 元素 21 第三章 鋼筋混凝土梁之三維有限元素分析 23 3.1 三維模型元素配置 23 3.2 三維模型材料性質 24 3.2.1混凝土抗壓曲線定義 24 3.2.2混凝土抗拉曲線定義 26 3.2.3鋼筋曲線定義 26 3.3三維有限元素模型之建立流程 27 3.3.1模型之節點設置 27 3.3.2模型之鋼筋設置 29 3.3.3模型之混凝土設置 30 3.4三維有限元素梁模型邊界條件設定 32 第四章 鋼筋腐蝕梁二維桁架分析模型 34 4.1 二維桁架模型建立流程 34 4.1.1桿件配置與名稱 34 4.1.2桿件材料性質 36 4.1.3桿件斷面積 37 4.2二維桁架鋼筋腐蝕模型之建立流程 46 4.2.1主筋腐蝕模型 46 4.2.2箍筋腐蝕模型 49 4.3二維桁架模型材料性質 49 4.3.1一般模型之材料性質 50 4.3.2腐蝕模型之材料性質 52 4.4二維桁架模型分類 59 4.4.1一般模型 59 4.4.2主筋腐蝕模型 60 4.4.3箍筋腐蝕模型 61 第五章 二維桁架模型之可行性探討 62 5.1二維桁架模型分析結果 62 5.1.1一般模型分析結果 62 5.1.2主筋腐蝕模型分析結果 63 5.1.3箍筋腐蝕模型分析結果 68 5.2二維模型與三維模型分析結果之比較探討 71 5.3主筋腐蝕未考慮握裹因素之比較探討 72 第六章 二維桁架模型分析結果驗證性探討 78 6.1足尺寸箍筋腐蝕梁試驗 78 6.1.1足尺寸梁之載重歷程 79 6.1.2觀察試體箍筋腐蝕紀錄 82 6.2二維桁架模型之腐蝕箍筋桿件定義 84 6.3分析結果比較 87 第七章 結論與建議 95 參考文獻 97

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