再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

锈蚀钢筋混凝土黏结滑移本构模型及数值模拟应用

为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土（RC）试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规律。分析了锈蚀对混凝土与钢筋界面间黏结力的影响,将黏结性能退化归因于材料性能退化和约束效应退化,基于试验数据,建立并验证了一个考虑设计参数、纵筋及箍筋共同锈蚀的修正黏结滑移本构模型。结合所提本构模型及微元算法建立了锈蚀纵筋应力-滑移模型,基于OpenSees平台,将所建模型应用于零长度截面单元中,通过串联纤维梁柱单元与零长度截面单元建立了考虑黏结滑移变形的锈蚀RC构件数值模型,根据锈蚀RC柱拟静力试验数据对该模型的准确性进行验证,并采用仅考虑锈蚀损伤的纤维模型进行辅助验证。结果表明:混凝土与钢筋界面间黏结力随锈蚀程度的增加呈先上升后下降的趋势,增加保护层厚度可略微增加黏结强度,而箍筋加密对黏结强度提升明显;与纤维模型相比,所建锈蚀RC纤维模型承载力、累计耗能和极限位移误差分别降低12.8%、23.5%和14.2%,表明所建模型可合理计算钢筋滑移的贡献且准确预测锈蚀RC柱地震整体响应。     

考虑钢筋锈蚀的RC梁承载力的非线性有限元分析

在考虑锈蚀引起的钢筋横截面损失和粘结强度下降的前提下,利用非线性弹簧单元模拟锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结滑移性能,建立了锈蚀钢筋混凝土梁的有限元分析模型。对锈蚀钢筋混凝土梁承载力进行仿真分析,讨论了钢筋截面损失和锈蚀率对钢筋混凝土梁承载力的影响。     

基于Connector单元的锈蚀RC梁界面粘结性能细观数值模拟

结合随机骨料模型建立了锈蚀钢筋混凝土（RC）梁三维细观数值模型,采用Connector单元捕捉加载过程中界面相互作用变化的方法。利用已有试验数据验证了该模型的合理性。分析了加载过程中锈蚀RC梁界面粘结滑移分布以及变形协调系数的变化规律,探讨了界面粘结退化对RC梁抗弯承载力的影响。研究结果表明：采用Connector单元能描述加载过程中粘结应力以及相对滑移等界面行为的变化,可作为锈蚀钢筋-混凝土界面行为模拟的有效手段;界面的最大粘结应力随锈蚀率的增加而降低,30%的锈蚀率使得极限荷载下RC梁界面最大粘结应力下降71%;锈蚀会加剧荷载作用下锈蚀RC梁界面的相对滑移,界面相对滑移峰值位置由加载点逐渐向剪弯段区域转移;锈蚀会减小界面极限变形协调系数,锈蚀率达到30%时,极限变形协调系数为0.479,抗弯承载力下降55%。     

钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展

钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料之所以能够共同工作,主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力,笔者从粘结力的组成、试验方法、极限粘结强度计算、粘结滑移本构关系4个方面叙述了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展的现状。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究现状

钢筋锈蚀后粘结性能会发生退化,对钢筋混凝土结构性能有不利的影响。介绍了锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的机理以及目前粘结性能的主要研究方法,阐述了锈蚀后影响钢筋和混凝土粘结强度的因素,评价了国内外关于锈蚀后钢筋与混凝土的粘结滑移本构模型及锈蚀后钢筋混凝土粘结强度的计算模型。     

钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋粘结性能的试验研究

采用梁式粘结试件研究了钢筋锈蚀对钢筋与混凝土之间粘结性能的影响.通过干湿交替来模拟海洋环境的潮汐和浪溅区,对钢筋施加外部直流电加速钢筋腐蚀,从极限粘结强度、自由端滑移、锈胀开裂前后的破坏形态以及锈胀裂缝对粘结强度的影响等方面研究了锈蚀钢筋与混凝土的粘结特性.结果表明,当腐蚀水平低时,钢筋与混凝土之间的粘结有一定程度的提高,极限粘结强度增加,而在极限粘结强度时的滑移随腐蚀程度增加而降低;锈胀开裂后,随着腐蚀水平的增加,钢筋与混凝土的粘结逐渐退化,粘结强度减小,破坏脆性特征明显.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

通过对不同锈蚀量的光面钢筋和变形钢筋进行拔出试验，得到了两种钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律，根据试验结果的统计分析，给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式，最后，还给出了锈蚀钢筋与混凝土的粘结本构关系，可用于具有锈蚀钢筋的混凝土结构的有限元分析。     

反复荷载下锈蚀黏结退化的RC结构数值模拟

为了反映钢筋锈蚀对混凝土结构抗震性能的影响,从黏结滑移本构关系出发,推导了钢筋屈服滑移量的计算公式,对考虑节点屈服应变渗透的黏结滑移恢复力模型进行修正;通过引入锈蚀钢筋黏结滑移本构关系,提出了考虑钢筋锈蚀引起黏结退化的黏结滑移恢复力修正模型.利用修正模型,引入锈蚀钢筋本构关系,在OpenSees平台下,对钢筋不同程度锈蚀下的组合件进行了反复荷载作用下的数值模拟,结果与基于试验的受腐蚀混凝土构件恢复力模型的分析结果吻合良好,证明数值模拟方法合理可行.数值分析表明,同时考虑黏结滑移和锈蚀钢筋本构关系的改变,当锈蚀率超过3%时,锈蚀的影响即已明显.     

FRP筋与混凝土粘结滑移数值模拟

目的对FRP筋与混凝土粘结滑移性能进行数值模拟.方法利用ANSYS非线性有限元程序,对混凝土、FRP筋以及两者之间的粘结滑移作用分别采用不同的单元类型,考虑各材料及其之间的本构关系,对FRP筋混凝土拉拔试件建立分离式的有限元模型,并对其进行计算分析,进一步将计算结果与试验结果进行对比分析.结果对比研究表明,拉拔试件的荷载-加载端、自由端滑移曲线与试验曲线相比,两者吻合较好,且荷载-加载端滑移曲线与试验曲线的吻合程度比自由端要好.另外,模拟得到的试件极限荷载、粘结应力峰值与试验结果均吻合较好,而其相对应的滑移计算值与试验结果相比略大.结论ANSYS非线性有限元程序能够有效地模拟FRP筋和混凝土之间的粘结滑移作用,可以得到较为准确的极限状态值,也能较为准确地模拟粘结滑移的真实受力过程.     

活性粉末混凝土受弯构件中钢筋粘结性能

为了研究活性粉末混凝土构件中钢筋的粘结特性,采用梁式试验方法分析了各因素对粘结性能的影响,建立了粘结应力-滑移本构模型,并与普通C40混凝土进行对比.研究表明:活性粉末混凝土试件与C40混凝土试件的粘结应力-滑移曲线整体规律相同,活性粉末混凝土的抗压强度及粘结强度都远大于普通混凝土,其中极限粘结强度τu约为C40混凝土的3倍,其对应的滑移值su约为C10混凝土的2倍,相对粘结强度τu/(fcu)i约为C10混凝土的1.6倍;根据试验曲线及试件破坏过程对活性粉末混凝土与钢筋之间的粘结机理进行分析,并根据试验数据统计回归出多因素影响下锚固特征值的经验公式,建立了四折线的粘结应力-滑移本构模型.     

锈蚀钢筋混凝土梁的抗扭承载力

目的研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁抗扭承载力的影响,为锈蚀构件寿命分析提供计算依据．方法对20根快速锈蚀梁进行抗扭承载力测试,并基于变角空间桁架计算模型,建立了锈蚀钢筋混凝土梁受扭承载力实用计算公式．结果纵筋锈蚀、箍筋锈蚀和纵箍筋同时锈蚀的3种梁承载力对比表明,钢筋锈蚀对梁的极限抗扭承载力均有影响．纵箍筋同时锈蚀对极限抗扭承载力的影响程度要比单独的纵筋锈蚀或箍筋锈蚀大,而箍筋锈蚀的影响大于纵筋锈蚀．结论在考虑钢筋锈蚀后截面、抗拉性能及黏结性能的变化后,变角空间桁架模型计算结果与试验结果在钢筋锈蚀率〈8％时,具有可靠的计算精度．而当钢筋锈蚀率超过8％时,计算值与试验值稍有偏差．     

随不同位置变化的钢筋与混凝土的粘结本构关系

为了正确揭示钢筋与混凝土的粘结本构关系，本文从理论上推导了钢筋应力、钢筋与混凝土的粘结应力以及钢筋与混凝土的相对滑移之间的相互关系，并通过数学分析得到了三者的解析表达式，在此理论研究的基础上，根据拔出试验数据，给出了随不同位置变化的钢筋与混凝土粘结应力和相对滑移关系，推导出了反应这种变化规律的位置函数，得到了与端部滑移及位置均有关系的钢筋与混凝土粘结应力的表达式。     

型钢混凝土基准粘结滑移本构关系试验研究

进行型钢混凝土标准推出试件试验，对型钢混凝土粘结滑移性能和粘结滑移受力机理研究．根据荷载-加载端滑移曲线的试验研究结果，建立型钢混凝土特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式，并提出型钢混凝土粘结滑移本构关系数学模型．进一步采用所建立粘结滑移基准本构模型对型钢混凝土推出试件进行ANSYS数值模拟分析，数值模拟结果与试验结果吻合较好．研究结果表明，所建立型钢混凝土粘结滑移本构模型简单实用，并且能较全面的反映混凝土强度等级、横向配箍率、型钢埋置长度和型钢保护层厚度等主要影响因素的影响，可为型钢混凝土粘结滑移性能和型钢混凝土结构数值模拟技术研究提供参考．     

锈蚀疲劳后混凝土中钢筋力学性能试验

为研究锈蚀疲劳后混凝土中钢筋的力学性能退化规律,对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳破坏后取出的梁内主筋进行轴向拉伸试验,结合试验得到的锈蚀疲劳钢筋的应力-应变曲线,定量化地提出了锈蚀疲劳后混凝土中钢筋的本构关系模型,并对模型计算值与试验实测值进行对比验证.试验结果表明,未锈蚀钢筋在疲劳循环200万次后表现出与原状钢筋相同较好的延性破坏特征,疲劳作用对未锈蚀钢筋的力学性能没有实质影响;锈蚀疲劳后钢筋的应力-应变曲线发生了显著变化:屈服台阶特征改变、延伸率减小、屈服强度降低,变化幅度的大小与锈蚀疲劳程度有关,软钢不同程度地硬化;疲劳裂纹的出现使得钢筋在极低的延伸率下即突然拉断破坏,强度大幅降低,延性几乎完全丧失.     

CFRP筋转换梁框支剪力墙抗震性能试验的数值模拟仿真方法

对3榀CFRP筋转换梁框支剪力墙进行了低周往复荷载试验,并与1榀全钢筋转换梁框支剪力墙对比,分析了其破坏模式、受力特征和滞回特征等抗震性能。通过OpenSees分析平台,选取基于刚度法理论的非线性梁柱单元,并结合零长度转动弹簧单元,建立了合理考虑纵筋粘结滑移的CFRP筋转换梁框支剪力墙数值分析模型。结果表明：考虑了纵筋粘结滑移的数值模型能较好地模拟CFRP筋转换梁框支剪力墙在低周往复荷载作用下滞回曲线的捏缩特性,对试件屈服荷载和极限承载力也有较好的模拟精度。     

不均匀锈蚀钢筋应力-应变关系的试验研究

为研究不均匀锈蚀钢筋受力性能并建立其应力-应变关系的数学模型,采用外加电流加速锈蚀试验方法使钢筋产生不均匀锈蚀,通过拉伸试验得到了锈蚀钢筋的荷载-位移曲线.研究结果表明:通过控制外加电流密度大小、混凝土密实度及试件浸泡方式,可以得到沿钢筋截面及长度方向不均匀锈蚀的钢筋,钢筋锈蚀较严重的部位随机分布;对于不同种类的钢筋,随锈蚀率的增大,名义屈服强度、名义极限强度和极限延伸率呈降低的趋势.最后,在试验结果分析的基础上,建立了锈蚀光圆钢筋和带肋钢筋的应力-应变本构关系模型,并给出了特征参数的取值,以供实际工程参考.     

锈蚀钢混梁的受弯挠度和裂缝计算

提出钢筋混凝土梁的非线性理论计算模型,考虑钢筋与混凝土之间的黏结滑移和对混凝土裂缝的影响,编制了相应的计算程序.计算不同年限的锈蚀钢筋混凝土受弯荷载下的裂缝和挠度,分析混凝土性能衰退、锈蚀钢筋力学性能以及锈蚀黏结滑移本构对裂缝和挠度的影响.结果表明,混凝土性能衰退对挠度和裂缝宽度的影响不大,锈蚀钢筋力学性能和锈蚀黏结滑移本构对挠度和裂缝宽度的影响较大.当钢筋锈蚀率大于1.5%,梁的挠度和裂缝宽度均随着锈蚀率的提高而增大.引入锈蚀黏结滑移本构影响参数,提出经修正的挠度和裂缝宽度计算公式,修正后的公式计算结果与数值解符合较好.     

纵筋锈蚀的无腹筋简支梁抗剪性能试验研究

通过6根锈蚀程度不同的钢筋混凝土简支梁和2根无锈蚀对比梁抗剪性能试验,研究了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面破坏过程和特征,结果表明:纵筋锈蚀造成混凝土和钢筋之间粘结能力下降,纵筋和混凝土之间容易出现滑移,裂缝开展较快;纵筋锈蚀降低了受弯构件抗弯刚度和受剪承载力。     

考虑粘结滑移的RC非锚固区段平均本构关系

根据静力平衡和变形协调,针对受拉裂缝处钢筋的不同应力阶段分别考虑粘结强度变化和裂缝宽度发展的影响,推导了钢筋混凝土结构非锚固区段在粘结滑移作用下的平均应力-应变关系。应用平均平均本构关系对典型的钢筋混凝土梁试验进行非线性模拟,并与试验结果进行对比,分析表明：采用平均本构关系考虑钢筋混凝土非锚固区段粘结滑移作用的分析模型,可以获得与试验相近的计算结果,并能简化非线性分析过程。