考虑灌浆料龄期的钢筋-金属波纹管浆锚连接锚固性能试验研究

为研究钢筋-金属波纹管浆锚连接的锚固性能,设计制作18组连接件,并完成拉拔试验。基于试验结果研究钢筋锚固长度la、灌浆料龄期T与螺旋箍筋约束对浆锚连接锚固性能的影响。试验结果表明,所有锚固钢筋均经历完整的弹性阶段与屈服阶段,最终试件表现为钢筋粘结-滑移破坏、钢筋拉断两种破坏形式。当灌浆料龄期T=3 d时,试件均发生粘结-滑移破坏;当灌浆料龄期T=7 d且锚固长度la≥13d时,试件均出现钢筋断裂破坏;当灌浆料龄期T=28 d时,无配箍试件锚固长度l_a=7d时、配箍试件l_a=5d时出现钢筋断裂破坏。提高钢筋锚固长度、灌浆料龄期与配置螺旋箍筋约束有利于试件的极限强度提高,并趋近钢筋实验抗拉强度,显著降低钢筋的弹性阶段滑移量,提高初始刚度,提升试件的锚固性能。实际工程中,当孔径比不小于2.6时,为确保3 d与7 d锚固性能,锚固长度应大于13d;为确保正常工作中钢筋充分发挥其力学性能,锚固长度应不小于10d。     

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.     

设置镦锚钢筋的地下综合管廊墙板节点的抗震性能

为研究使用镦头锚固钢筋的地下综合管廊墙板节点的抗震性能,对6个足尺墙板节点进行了低周往复荷载试验,考察了地下综合管廊墙板节点的承载能力、失效模式、滞回耗能能力、位移延性等抗震性能指标,将现浇墙板节点试件与叠合装配式墙板节点试件的试验结果进行对比,分析了镦锚钢筋锚固长度的合理取值,采用有限元程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性。结果表明：设置镦头钢筋锚固的叠合装配式节点具有与现浇节点大致相当的承载能力,位移延性及耗能能力相对较好,叠合装配式节点能达到与现浇节点相近的抗震性能要求。镦头钢筋锚固长度采用0.5l_abE时,地下综合管廊墙板节点试件抗震性能满足抗震设计要求,随着镦锚钢筋锚固长度的减小,墙板节点的承载能力和变形能力逐渐下降,延性及耗能能力逐渐降低;叠合装配式节点在低周往复加载下,预制叠合面缝隙开展较大,节点核心区混凝土易发生破坏,在实际工程中需采取必要的加强措施,加强节点区连接构造措施。     

页岩陶粒混凝土预制构件钢筋浆锚连接性能试验研究

为了验证页岩陶粒混凝土预制构件纵向受力钢筋采用浆锚连接的适用性和可靠性,对采用该连接形式的钢筋连接试件分别进行了单向拉伸、高应力反复拉压和大变形反复拉压试验,分析页岩陶粒混凝土强度和钢筋搭接长度对其连接性能的影响。试验结果表明：所有试件纵筋均未出现滑移,试件的最终破坏均为接头外钢筋被拉断或屈服;采用浆锚连接的钢筋搭接长度不宜小于1.0l_aE;当钢筋搭接长度大于等于1.0l_aE时,随着页岩陶粒混凝土强度的增加,试件接头的极限抗拉强度有所提高。在满足规定的构造要求下,钢筋浆锚连接形式可用于页岩陶粒混凝土预制构件纵向受力钢筋的可靠连接。     

疲劳荷载作用下植筋锚固粘结的滑移性能

为研究疲劳荷载对植筋拉拔承载力、粘结应力的影响,设计植筋直径为16~25 mm、锚固深度为10d~25d（d为植筋直径）的10组拉拔试件进行疲劳试验,试件经200万次荷载上限为0.45P_u的疲劳加载后均未破坏,施加静载至破坏。加载过程中测量植筋的应变、滑移和荷载。结果表明：疲劳荷载削弱了承载能力,试件经疲劳荷载作用后极限承载力下降,粘结应力的减小随循环加载次数增加呈对数发展趋势。分析了粘结应力与试件破坏形态的关系。对于拔出破坏的试件,达到一定植筋深度后,胶筋界面的粘结应力是控制试件破坏与否的主要因素。增加植筋直径和锚固深度,粘结应力峰值逐渐降低,沿锚固长度的应力分布曲线趋于平缓,提高了植筋整体受力性能。     

隧道围岩中注浆锚杆的应力分布及影响因素研究

为深入研究注浆锚固应力分布变化规律,以圆形隧道开挖为例,将注浆锚杆与周围浆体视作锚固体,分析锚固体受力特征,推导锚固体轴应力和剪应力表达式。通过理论分析和数值模拟对比证明理论解析的合理性,并分析不同影响因素下锚固体应力分布的变化规律,通过数值模拟与理论对比分析验证解析方法的可行性。锚固体两端轴应力均接近0,且在中性点处轴应力最大;锚杆直径越小,中性点越靠近隧洞中心;锚杆长度L对应力分布的影响最大,锚固体直径d_s、围岩内聚力c和初期支护施作时距掌子面的距离X₁对应力分布的影响次之。     

全长粘结锚杆锚-浆界面应力的分布规律

在局部变形理论基础上,对全长粘结型锚杆锚-浆界面破坏类型的锚固机理进行分析研究。将注浆体与围岩视为相对位移为零的稳定体,通过确定其主要影响系数r、k_s分析得到锚-浆界面的剪应力与轴向荷载的双曲线应力分布形式。通过Flac 3D数值模拟技术和实验算例对其进行对比分析,证明其合理性。定义虚拟系数T用来描述锚杆与注浆体界面材料性质,并对其影响参数进行分析,发现锚杆长度在一定范围内可以增强锚固效果,但过度增加锚杆长度对杆体剪应力与轴向荷载影响较小;随着锚杆半径增大,锚浆界面剪应力峰值呈非线性减小,作用的范围增加,为避免产生应力集中现象,应避免使用半径较小的锚杆;虚拟系数T可以描述锚浆界面的相差度,T值增大,锚浆界面的剪应力增大,作用的均匀度及轴向荷载作用范围降低明显,可通过取合适的T值使锚固效果最佳。T值对锚杆锚固机制的影响较为明显。     

混凝土裂缝处碳化深度计算模型

普通钢筋混凝土结构一般都是带裂缝工作,裂缝的存在会使CO₂更易侵入混凝土内部,加速混凝土的碳化,对结构的耐久性不利。结合已有研究成果,定义了裂缝对混凝土碳化的影响系数γ_c,通过对预制裂缝的砂浆及混凝土试件进行碳化试验,分析了水灰比、碳化时间、环境相对湿度、裂缝宽度、裂缝深度对γ_c的影响,得出裂缝处混凝土碳化深度计算模型,并通过实际工程进行了验证。结果表明,裂缝宽度范围为0.06~0.7 mm时,模型均适用,且桥梁运营时间对γ_c影响不显著。     

锚固力在钢筋黏结和端板承压间的分配规律

为获得锚固力在高强热轧钢筋直锚段黏结和端部锚固板承压间的分配规律,以钢筋与混凝土间的黏结-滑移本构关系为基础,利用MATLAB编写出带锚固板钢筋受力计算程序,并通过120个带锚固板钢筋混凝土试件的拉拔试验结果对程序的准确性进行验证.依托程序,分析相对保护层厚度c/d和钢筋屈服强度与混凝土抗拉强度之比fy/ft,对钢筋稳定锚固长度与钢筋公称直径之比las/d的影响以及钢筋屈服强度、混凝土强度等级、混凝土相对保护层厚度、钢筋相对埋置长度等参数对直锚段钢筋黏结应力fb的影响,并拟合得到以fy/ft和c/d为自变量的las/d计算公式.结果表明:las/d随fy/ft的增大而线性增大,随c/d的增大而非线性减小;fb/fy随钢筋埋置长度与稳定锚固长度之比lat/las的变化规律只与混凝土相对保护层厚度有关.继而通过拟合得到加载端钢筋受拉屈服强度时刻,以c/d和lat/las为自变量的fb/fy计算公式.     

几何比尺对正态模型沙波相似性的影响

不同几何比尺对模型水流结构及泥沙运动特性的比尺效应不同,模型沙波相似性也存在差异。首先基于对泥沙沉速的理论分析,计算了当原型沙粒径、λ_(γs-γ)/γ和η等参数一定时,满足起动相似所选模型沙沉降速度偏离程度随不同几何比尺的变化规律。计算结果显示：λ_l<1时,模型沙沉降速度偏离程度随着几何比尺的进一步减小而迅速增大;当λ_l≥1时,模型沙沉降速度偏离程度随着几何比尺的增大表现为先增大后减小,且在几何比尺为2的附近达到极大值。为研究沉降速度偏离幅度较大时模型沙波的相似性及几何比尺改变时沙波波高、波长与原型的偏离特性,设计进行了λ_l=0.84、1.59和2.06的正态水槽试验,发现3组模型中的沙波波高、波长偏差幅度均不大于6 %,其中λ_l=0.84的模型沙波偏小,而λ_l=1.59和2.06的沙波偏大。结合理论分析结果和水槽试验数据,得到以下结论：1）对于几何正态模型,当λ_l<1、原型沙与模型沙重率相同时,满足起动相似的模型沙沉降速度偏小,相同水流条件下泥沙落淤速度慢,模型中的沙波波高、波长均较原型偏小;当λ_l≥1时,满足起动相似的模型沙沉降速度偏大,泥沙落淤较快,相应模型中沙波波高波长都较原型偏大。2）若λ_l≥1,模型沙波波高、波长偏差幅度均不大于6 %,即模型沙波波高、波长的相似性较好。     

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...     

煤矸石砼中钢筋粘结锚固的试验研究

在文献[2]的基础上，对煤矸石砼的粘结应力分布，箍筋及煤矸石砼保护层对粘结应力的影响进行了与普通砼的对比试验，进一步研究砼保护层厚度及钢筋锚固长度对粘结强度的影响，给出了保护层与粘结应力、砼强度与临界锚长的经验公式。     

再生混凝土粘结性能试验研究

为进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,通过再生混凝土拔出试验,研究再生粗骨料、细骨料取代率,水灰比及锚固条件对再生混凝土抗压强度、粘结性能的影响.结果表明:再生混凝土的粘结强度随再生粗骨料取代率增加而增加,在粗骨料取代率约为60%时取得最大值,随后降低;再生混凝土的粘结强度随再生细骨料取代率增加而降低;再生混凝土的粘结强度优于普通混凝土;过多掺入再生粗、细骨料会降低再生混凝土抗压强度;降低水灰比可提高再生混凝土抗压强度及粘结强度,水灰比变化对再生混凝土抗压强度的影响较普通混凝土小;适当增加保护层厚度(≤3 d)及锚固长度可以提高再生混凝土粘结强度.     

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.     

带肋钢筋与灌浆料黏结性能试验

为灌浆料在预制装配式结构及加固改造领域提供理论依据,进行了27个带肋钢筋-灌浆料拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结强度随变量的变化规律,分析了灌浆料开裂、压碎过程及与过程相对应的典型黏结-滑移曲线各阶段.基于试验数据,拟合了灌浆料黏结锚固强度公式、黏结强度对应的滑移值公式和黏结应力-滑移关系式,提出了钢筋在灌浆料中的锚固长度经验值.结果表明:随着保护层厚度增大,试件平均黏结强度不断增大,相比于混凝土,保护层厚度增大相同幅度,灌浆料黏结强度增长慢;随着钢筋直径增大,平均黏结强度减小;随着钢筋锚固长度增加,试件平均黏结强度降低,相比于自密实混凝土,锚固长度增加相同幅度,灌浆料黏结强度增长快;强度等级相同时,灌浆料黏结强度高于普通混凝土;钢筋与灌浆料间黏结性能和钢筋与混凝土间黏结性能有差异.     

预应力钢绞线与超高性能混凝土黏结性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)是具有超高强度、高韧性、高耐久性的新型水泥基复合材料,UHPC与钢绞线的黏结性能也与普通混凝土存在差异,且缺乏关于超高性能混凝土与钢绞线黏结性能的设计标准。因此,通过对36个常温自然养护的UHPC与钢绞线中心拉拔试验进行研究,研究参数为黏结长度和保护层厚度,根据试验获取了其荷载滑移曲线、破坏形态、黏结强度。分析试验数据表明:UHPC与钢绞线的极限黏结应力为7.01～11.65 MPa,均值为8.78 MPa,明显优于普通混凝土的。当直径为15.2 mm钢绞线的保护层厚度大于30 mm后,保护层厚度对黏结强度的影响较小。相对于普通混凝土,UHPC中1×7钢绞线的传递长度和锚固长度均可减少50%,建议对于抗压强度大于150 MPa的UHPC,钢绞线传递长度取25d,锚固长度取35d。     

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。     

末端带直角弯折的梁筋在端节点中的锚固性能试验研究

通过４０个钢筋混凝土框架中间层端节点梁柱组合体的静力试验，考察了混凝土强度、水平锚固段相对长度、竖直锚固段相对长度以及侧边保护层相对厚度等因素对该类节点内梁上部纵筋直角弯折锚固端受力性能的影响。其中着重考察了锚固区的损伤及破坏特征，测定了钢筋应变沿锚固段的变化规律，分析了这类锚固端的特殊锚固机理。