预制混凝土结构插入式预留孔灌浆钢筋锚固性能

为研究预制混凝土结构的钢筋连接方法,设计制作了81个预制混凝土插入式预留孔灌浆钢筋锚固拉拔试件,考虑钢筋直径、混凝土强度、锚固长度等主要影响参数.连续加荷拉拔试验结果表明:灌浆锚固试件的最终破坏状态都是外部钢筋屈服或被拉断,没有发生异常锚固破坏,而且在基本锚固长度基础上分别减小为0.9、0.8倍时还有较大安全储备.根据...     

预制混凝土预留孔灌浆钢筋粘结性能梁式试验研究

通过考虑钢筋直径、混凝土强度、灌浆料强度、钢筋锚固长度以及螺旋箍筋的配箍率5个影响因素,共设计了33个梁式试件来研究混凝土预留孔灌浆钢筋的粘结锚固性能。结果表明:试件发生了钢筋屈服和粘结破坏两类破坏形式,其中,采用C50与C60灌浆料、锚固长度为5倍钢筋直径的梁式试件均发生了粘结破坏,其余试件均为钢筋屈服破坏;钢筋直径越小、灌浆料强度越高、螺旋箍筋配箍率越高、钢筋锚固长度越长、混凝土强度越高,钢筋的粘结锚固性能越好。此外,根据试验结果拟合得到了预制混凝土预留孔灌浆钢筋极限粘结强度的经验公式,与实测结果的误差约为4.7%,吻合良好。     

预制剪力墙中墩头钢筋预留孔灌浆连接锚固性能

为研究预制混凝土剪力墙结构中的墩头钢筋预留孔灌浆连接的锚固性能,考虑混凝土强度、再生混凝土粗骨料取代率、钢筋直径、锚固长度、预留孔直径等参数,制作了27个预制混凝土墩头钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件和24个预制混凝土直钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件.拉拔试验结果表明:带墩头钢筋在高强灌浆料中锚固150mm时,其极限黏结强度为直钢筋与灌浆料黏结强度的1.8倍以上,建议此种墩头钢筋锚固长度取为0.6lab;高强灌浆料与普通混凝土、再生混凝土预留孔孔壁的黏结性能良好,预制剪力墙中的预留孔直径可选择50 mm.     

镂空套筒灌浆接头形式试验研究

针对目前灌浆套筒形式复杂、加工成本高、内腔结构不利于灌浆密实、浆料密实度检测困难等问题,设计了一种球墨铸铁一次铸造成型的镂空套筒。以16mm直径钢筋为例,开展了灌浆套筒接头的单向拉伸试验。结果表明,套筒内径减小能有效提高钢筋的锚固强度,环肋数量增加也能提高钢筋锚固强度但效果不明显;对于1/2套筒长度内有3道肋的内径31mm的镂空套筒,当钢筋锚固长度为170mm,即套筒长度为350mm时,其接头试件单向拉伸试验满足规范要求。     

高应力循环荷载作用下钢筋套筒灌浆连接件的性能

装配式建筑结构中钢筋套筒灌浆连接件的力学性能直接关系到结构的安全性。对9种不同类型的钢筋套筒灌浆连接件进行了高应力反复拉压试验。在高应力反复拉伸作用下,试件出现钢筋断裂和粘结滑移2种破坏形式。钢筋锚固长度为8d和7d的试件,连接钢筋被拉断;钢筋锚固长度为6d的试件,套筒内部发生锚固钢筋的粘结滑移。依据弹性力学原理,对钢筋套筒灌浆连接件进行模型简化分析,结合理论计算,推导出锚固钢筋的最小锚固长度临界值为6. 5d。     

蒸压加气混凝土砌块砌体水平灰缝钢筋锚固试验

目的 研究钢筋在不同砂浆中的粘结锚固机理及钢筋应力沿锚固长度方向的变化,确定钢筋在蒸压加气混凝土砌块砌体水平灰缝中的锚固长度.方法 通过蒸压加气混凝土砌块砌体水平灰缝钢筋锚固试验,对11个试件44根钢筋进行拉拔试验,分析钢筋直径、截面正应力、砌筑砂浆强度等级及截面刻槽等因素对钢筋锚固的影响.结果 在实际工程中,加气混凝土砌块在采用专用砂浆砌筑截面有刻槽、专用砂浆无刻槽、普通砂浆有刻槽三类形式构件时,砌体水平灰缝中钢筋锚固长度可分别取400 mm、460 mm、490 mm,具有一定安全储备.结论 不同类型试件对构件粘结力的影响存在很大差别,砂浆强度对粘结力具有显著影响.     

内置楔形体灌浆套筒连接接头单轴拉伸试验研究及有限元分析

采用无缝钢管利用数控机床和焊接工艺加工了一种低成本灌浆套筒,并制作了9个接头试件,通过单轴拉伸试验和有限元分析,研究了套筒接头的应力分布情况及力学性能。结果表明:试件发生连接钢筋断裂和滑移两种破坏模式,增加连接钢筋锚固长度可改变试件的破坏模式。楔形体的长度和斜度均影响试件的极限承载力。当套筒中连接钢筋的锚固长度大于6倍连接钢筋直径时接头强度满足规范JGJ107中Ⅰ级接头和ACI318中Type 2接头类型要求。连接钢筋在套筒外部分受力大于套筒内的部分,因此当试件发生连接钢筋断裂时,断点均在套筒外。通过回归分析建立了接头试件的荷载位移关系模型,该模型与试验结果吻合很好。     

带扩大套头钢筋机械锚固性能的试验研究

进行了36个采用扩大套头锚固形式的热轧带肋钢筋与混凝土粘结试件的拔出试验,其主要参数为混凝土强度、钢筋直径、锚固长度、保护层厚度、横向配筋率及扩大套头尺寸等.对采用这种机械锚固方式的带肋钢筋与混凝土的粘结锚固强度、破坏形态以及影响粘结锚固性能的主要因素进行了较为系统的分析.试验研究结果表明,采用此种锚固方式能使带肋钢筋与混凝土的极限粘结锚固强度显著提高,减小粘结滑移量,可有效地减小锚固长度.最后,在统计回归的基础上给出带扩大套头钢筋的粘结强度的计算公式,为我国混凝土结构设计规范进一步修订时列入机械锚固方式提供了参考依据.     

巷道锚杆锚固力学特性现场试验研究

为了检测煤矿巷道原位锚杆锚固力学性能,采用锚杆拉拔系统,在大同矿区不同岩性巷道开展锚杆破坏性拉拔试验,研究了锚固长度、岩体强度和锚杆直径等对锚杆锚固力学特性的影响规律.结果表明:当锚固长度小于极限锚固长度时,锚杆极限锚固力与锚固长度呈线性正相关关系,围岩及杆体强度越高,锚固力-锚固长度关系曲线的线性斜率越大,煤层及含砂质岩层中锚固力-锚固长度的线性斜率分别为1.63和2.96,玻璃钢锚杆在煤层中对应的斜率仅为0.41;在钻孔孔径和锚杆材质等均相同的条件下,锚杆极限拉拔力的端头位移在15～20 mm之间;锚杆的锚固性能与围岩破裂程度以及围岩原位黏聚力具有正相关性.     

钢绞线混凝土黏结性能试验与锚固长度分析

为研究较大直径钢绞线与混凝土间的黏结锚固问题并提出合理锚固长度,针对15.2、17.8、21.6mm三类公称直径的高强低松弛钢绞线,以混凝土保护层厚度、体积配箍率及埋置长度为基本参数,完成了32个钢绞线的中心及偏心拔出试验.试验结果表明,不同参数水平条件下拉拔试件的破坏可分为两类,一是较薄保护层厚度与较小体积配箍率的少量试件劈裂破坏;二是在绝大部分试件中出现的表面未开裂但钢绞线拔出的破坏.结合破坏特征及拉拔力-滑移关系曲线,揭示了钢绞线混凝土间的黏结破坏机制,并以拉拔力-滑移曲线的峰值为破坏标志,提出了分别考虑3个参数影响的钢绞线混凝土黏结强度计算方法;结合本文试验结果,引入近似概率法,确定了满足相应可靠指标要求的钢绞线锚固长度设计值,可为装配式公共建筑结构中采用的大型先张预制预应力混凝土构件的设计提供技术支持.     

带肋钢筋与超高延性水泥基复合材料的黏结性能

超高延性水泥基复合材料(UHDCC)是新型纤维增强混凝土,受拉时表现出超高的延性和应变硬化能力.为提供UHDCC应用于受力构件的界面黏结理论依据,进行了45个钢筋在UHDCC中锚固的拉拔试验,考察了锚固长度、浇筑方式、保护层厚度、90°弯钩等对黏结性能的影响.试验结果表明:由于纤维约束作用,试件未发生劈裂破坏;UHDC...     

不同保护措施下CFRP加固混凝土梁耐火性能试验

由于碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)在火灾中易燃烧,未采取防火保护措施的CFRP加固混凝土构件的耐火性能不能满足防火规范要求.为深入研究CFRP加固钢筋混凝土梁在不同防火保护措施下的耐火性能,在本课题组以往研究基础上,设计了9根相同截面和配筋的混凝土梁,采取不同加固方式和防火保护措施,通过ISO834标准火灾试验,详细分析了不同CFRP锚固方法(无锚固/机械锚固/U形箍锚固)、不同防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料/普通水泥砂浆)以及分区防火保护方法对CFRP加固钢筋混凝土梁温度场分布和高温变形的影响.结果表明:在本文试验条件下,相比于机械锚固,端部碳纤维U形箍锚固在试件挠度控制方面具有更好的效果;超薄型防火涂料与普通水泥砂浆配合使用的防火保护措施可行;采用20 mm普通水泥砂浆和2 mm超薄型防火涂料组合的防火效果好于20 mm厚型防火涂料保护的防火效果.     

预制拼装混凝土桥梁连接钢筋粘结锚固性能

为分析预制拼装混凝土桥梁连接钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能,以钢筋直径、混凝土强度、锚固长度为试验参数,制作了22个钢筋混凝土拉拔试件进行试验研究,并建立相应的钢筋混凝土粘结界面有限元模型,分析各参数对试件承载力与粘结强度的影响.基于试验数据和有限元结果,拟合并推导了预制拼装混凝土桥梁连接钢筋的粘结强度计算公式,对比分析国内外规范钢筋锚固长度的相关规定,给出了不同混凝土强度等级条件下装配式混凝土桥梁连接钢筋的基本锚固长度建议值.结果表明:对于预制拼装构件的连接钢筋,钢筋与混凝土粘结界面承载力与混凝土强度、钢筋直径和锚固长度呈正相关;界面粘结强度与混凝土强度呈正相关,与钢筋直径呈负相关,与锚固长度关联度较小,在计算其粘结强度时可以不考虑锚固长度和保护层厚度的影响.     

基于分段式模型考虑界面损伤的GFRP锚杆-砂浆粘结性能数值模拟

通过编写Vumat子程序定义玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆材料参数,并考虑GFRP锚杆与砂浆界面的不均匀及损伤特性进行正交各向异性建模,借助ABAQUS有限元软件对GFRP锚杆与砂浆界面的粘结滑移特性进行分段模拟,探究GFRP锚杆轴力、界面剪应力分布形态,进而对不同直径GFRP锚杆-砂浆界面力学特性进行分析。研究结果表明：分段式有限元模型能够较好地反映GFRP锚杆-砂浆的粘结特性。随着施加荷载的增加,GFRP锚杆所受轴力逐渐增大,荷载传递深度逐渐加深,锚固作用自上而下逐渐发挥;GFRP锚杆拔出所需最大拉力、界面破坏位移随直径减小而增大。GFRP锚杆发生破坏的临界直径为28 mm,当直径大于28 mm时发生滑移破坏,直径小于28 mm时发生强度破坏。计算确定直径28 mm GFRP锚杆的锚固系数K₁为0.155。     

砌块灌孔混凝土与钢筋粘结性能试验

为进一步研究灌孔混凝土与钢筋粘结锚固机理和锚固长度的可靠性,笔者进行了12组36个试件的拉拔试验,建立粘结应力与滑移(τ-S)关系曲线,确定了锚固钢筋受力破坏的各个阶段(微滑移、内裂滑移、劈裂、下降和残余5个阶段),综合分析了灌孔混凝土强度、锚固长度、钢筋直径和横向配筋对粘结性能的影响.试验结果表明:在给定的l/d的条件下,粘结强度随灌孔混凝土强度增加而提高,随相对锚固长度增大而降低,但钢筋直径对粘结强度影响较小.最后,考虑灌孔混凝土的劈拉强度和相对锚长,利用最小二乘法,通过统计回归提出了粘结特征强度的统计公式.     

Experimental and numerical studies on progressive debonding of grouted rock bolts

Understanding the mechanism of progressive debonding of bolts is of great significance for underground safety. In this paper, both laboratory experiment and numerical simulation of the pull-out tests were performed. The experimental pull-out test specimens were prepared using cement mortar material, and a relationship between the pull-out strength of the bolt and the uniaxial compressive strength (UCS) of cement mortar material specimen was established. The locations of crack developed in the pull-out process were identified using the acoustic emission (AE) technique. The pull-out test was reproduced using 2D Particle Flow Code (PFC^2D) with calibrated parameters. The experimental results show that the axial displacement of the cement mortar material at the peak load during the test was approximately 5 mm for cement-based grout of all strength. In contrast, the peak load of the bolt increased with the UCS of the confining medium. Under peak load, cracks propagated to less than one half of the anchorage length, indicating a lag between crack propagation and axial bolt load transmission. The simulation results show that the dilatation between the bolt and the rock induced cracks and extended the force field along the anchorage direction; and, it was identified as the major contributing factor for the pull-out failure of rock bolt.     

全螺纹高强锚栓锚固性能试验研究

为研究全螺纹高强锚栓的黏结锚固性能,以高强锚栓类型、高强锚栓直径d、锚固长度l_a及混凝土保护层厚度c为试验参数,进行了24组共计48个高强锚栓的拉拔试验。结果表明：端头高强锚栓较直高强锚栓可有效减小其所需的锚固长度。直高强锚栓黏结力主要集中在l_a=10d以内;增加c可以提高其锚固性能,增加l_a可以减小c对其黏结锚固性能的影响。混凝土的破坏程度和l_a直接影响高强锚栓受拉过程中能量转化和消耗。中国规范中有关锚栓锚固长度的设计方法过于保守。     

水泥基灌浆料工作性的实验

目的通过研究不同外加剂对水泥基灌浆料工作性的影响,解决工程中高性能灌浆料的高工作性问题．方法采用高度（60±0．5）rnl／l、上口内径（70±0．5）mm、下口内径（100±0．5）nqm、下口外径120mm的截锥圆模、玻璃板、直尺等工具,依据《GB／T2419水泥胶砂流动度测试方法》对水泥基灌浆料进行流动性测试．结果硫铝水泥基灌浆料与普硅水泥基灌浆料相比,其初始流动度与30min流动度较好,且最小水胶比为0．21．采用萘系、聚羧酸,SM（均为固体）减水剂的硫铝水泥基灌浆料,在初始流动度大于300mill的前提下,最小水胶比分别为0．26、0．21、0．27．硫铝水泥基灌浆料随着聚羧酸减水剂掺量的增加,初始流动度和30min后的流动度均明显增加,最佳掺量在3％o～5％o．缓凝剂掺量的增加对硫铝水泥基灌浆料的初始流动度影响不明显,对其30min后的流动度影响较为突出,最佳掺量不超过6％o．结论测定硫铝水泥与普硅水泥基灌浆料的工作性,结果相差较大,说明水泥物理化学性质对减水剂的适应性产生较大影响;外加剂对水泥基灌浆料的流动度影响显著,宜控制在合理范围之内．     

预填集料高强混凝土抗压强度影响因素研究

当前工程应用的预填集料混凝土其集料粒径大且组成单一,混凝土强度偏低,应用范围受限.为提高预填集料混凝土抗压强度,本文试验研究制备方式、浆体材料类型、粗集料级配组成等对预填集料混凝土抗压强度的影响.结果表明:分层填筑、振动灌浆比自填充灌浆更有利于提高预填集料混凝土抗压强度;粗集料堆积程度越紧密、空隙率越小,预填集料混凝土...