钢管赤泥混凝土粘结滑移影响因素

为了研究钢管赤泥混凝土粘结滑移性能,考虑了截面形式等5个变化参数,制作了短柱试件进行推出试验,获得了钢管赤泥混凝土的荷载-滑移曲线,并对变化参数的影响进行了分析.结果表明:粘结峰值荷载随赤泥替代率的提高先增加后降低,赤泥替代率为5%时,粘结峰值荷载达到最大;赤泥替代率为20%时,粘结峰值荷载与标准钢管混凝土相当;粘结峰值荷载随混凝土强度及长径比的增加而增加,随宽(径)厚比的增加而减小;圆截面试件的粘结滑移性能优于方形截面试件.     

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.     

钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能试验

为研究钢管混凝土中内配钢骨与混凝土黏结性能,共进行了18个钢管混凝土试件的推出试验.研究了两种内配钢骨与混凝土界面黏结机理和黏结应力分布规律,采用正交试验分析获得了各因素对黏结强度的影响规律,并基于实测数据提出了黏结强度经验计算式.试验结果表明:内配工字型钢和内配钢管的黏结应力-滑移曲线均包括3个阶段,即胶结段、非线性初滑移段和滑移段;影响工字型钢极限黏结强度的因素主次关系为工字型钢截面尺寸、黏结长度、混凝土强度,其极限黏结强度随工字型钢截面尺寸和混凝土强度增大而增大,而随黏结长度增加而减小;影响内配钢管极限黏结强度的因素主次关系为内配钢管截面尺寸、膨胀剂掺量、黏结长度,其极限黏结强度随内配钢管截面尺寸和膨胀剂掺量增大而增大,随黏结长度增大呈减小趋势;峰值荷载下两种钢骨的黏结应力分布曲线均呈负指数分布,其中工字型钢翼缘外侧平均黏结应力约为腹板的1.77倍;钢管混凝土中内配钢管与混凝土黏结性能优于内配工字型钢;与其他学者成果的对比证明本文黏结强度计算式具有较好适用性.     

富含砖粒再生混凝土与钢筋黏结滑移性能研究

为研究富含砖粒再生混凝土与钢筋间的黏结滑移性能,通过对48个富含砖粒立方体试件进行拔出试验,研究了再生混凝土立方体抗压强度、钢筋类别、钢筋直径等因素对黏结滑移性能的影响规律。结果表明:再生混凝土的强度值越大,单位滑移值对应的载荷值越大,荷载-滑移曲线越陡峭;当混凝土强度和钢筋直径都相同时,变形钢筋(HRB400级钢筋)的黏结应力约为光圆钢筋(HPB300级)的1.55～1.75倍。通过超声检测损伤,提出了考虑损伤参数的再生混凝土与钢筋间的黏结滑移损伤本构模型。     

波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能试验

为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明：波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段;在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象;通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小;基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。     

高温后不同冷却方式下的混凝土-钢筋黏结性能

为研究高温后不同冷却方式下混凝土-钢筋的黏结滑移性能,对39个高温后混凝土试件进行了中心拉拔试验,并完成了自然冷却方式下试件的劈裂抗拉强度试验,分析了温度和冷却方式对试件峰值黏结应力和峰值滑移的影响,建立了不同冷却方式下峰值黏结应力、峰值滑移与温度的关系式,提出了考虑初始温度损伤的黏结滑移全曲线方程,并基于黏结强度理论模型计算了自然冷却方式下的黏结强度理论值。结果表明：随着温度的升高,峰值黏结应力线性下降,500 ℃时黏结强度损失达80.5%,峰值滑移随温度升高呈现先减小后增大的趋势,不同冷却方式对峰值黏结应力和峰值滑移的影响不明显;考虑损伤的理论黏结滑移全曲线与试验曲线拟合度较好;采用理论模型计算的黏结强度与试验值较吻合。     

考虑几何缺陷的钢管混凝土黏结滑移数值模拟

为研究钢管与混凝土界面黏结机理,参考规范引入钢管几何缺陷的方式,以低阶屈曲模态表征钢管整体几何缺陷,高阶屈曲模态表征钢管局部几何缺陷,在黏结界面插入面-面接触单元并设置100层接触对,通过库伦摩擦滑动准则定义界面黏结-滑移行为,利用ANSYS重启动分析功能实现化学胶结力逐步丧失过程,建立了含几何缺陷的钢管混凝土有限元模型。模拟结果表明:钢管低、高阶屈曲模态适用于模拟钢管整体、局部几何缺陷,叠加后的缺陷大小可模拟±0.5%钢管外径D的几何缺陷。有限元模型可对每级荷载步进行检测,较为准确地描述了推出过程中的时变状态,成功再现了钢-混黏结界面由试件两端向中部逐步发生剥离的过程。与两类黏结滑移曲线对应的钢管整体几何缺陷为:形成拐点后呈下降趋势的黏结滑移曲线与直线状母线的低阶屈曲模态对应,形成拐点后仍缓慢上升的黏结滑移曲线与曲线状母线的低阶屈曲模态对应。钢管局部几何缺陷可归纳为周期性波峰状缺陷,提出了局部几何缺陷波峰数目与钢管径厚比、黏结长度、混凝土强度之间的经验关系式。     

锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能试验

为研究锈蚀对钢筋与混凝土间黏结性能的影响,制作20个中心拉拔试件.通过电化学加速锈蚀得到理论锈蚀率为0%、0.5%、1%、2%、5%的拉拔试件,完成了不同锈蚀率下钢筋与混凝土的拉拔试验.从钢筋几何外形特征与混凝土强度在锈蚀过程中变化的角度分析了锈蚀率对极限黏结强度的影响,以割线刚度的方法定量研究了锈蚀率对黏结刚度的影响.阐述了锈胀裂纹、黏结刚度及试件破坏模式随锈蚀率变化的规律.试验结果表明:随着锈蚀率增大,钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结刚度呈现先增大后减小趋势.黏结刚度的退化与锈胀裂纹的出现具有一定相关性.通过整理国内外学者黏结强度退化数据,得到了两段式黏结强度退化试验模型及一定程度上可供工程参考的黏结强度退化保守模型.最后,基于两段式黏结-滑移模型得到了不同锈蚀率下钢筋与混凝土间黏结-滑移本构模型.     

耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力

为了得到耐火钢圆钢管混凝土柱的防火性能,利用ANYSY有限元软件对火灾升温曲线下钢管混凝土柱进行温度场模拟,变化钢管直径、长细比、含钢率、钢材强度、混凝土强度、受火时间、荷载偏心率、荷载比等参数,采用数值计算方法求解耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力.提出耐火极限和承载力的实用计算公式,公式与数值计算结果吻合度高,可为有关工程的抗火设计提供参考.研究结果表明,与普通柱相比,在一定时间内耐火钢圆钢管混凝土柱耐火极限和承载力提高显著,因此可减薄甚至取消防火涂层.     

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.     

带肋钢筋与套筒约束灌浆料黏结性能试验

为套筒约束灌浆料在预制装配式结构中应用提供理论依据,进行了45个带肋钢筋锚入套筒约束灌浆料中的拉拔试验,研究了试件破坏形态和黏结强度的变化规律,拟合钢筋与套筒约束灌浆料间黏结滑移本构关系,并给出本构关系中各特征点的黏结强度和滑移值计算公式,计算了钢筋在套筒约束灌浆料中达屈服强度和极限强度的临界锚固长度.试验结果表明:随着钢筋直径增大,试件极限承载力增大,黏结强度总体呈增大趋势;随着锚固长度增大,试件极限承载力增大,但黏结强度降低;当套筒含钢率为13.78%~18.51%时,含钢率的增加对钢筋与灌浆料的黏结强度提高作用较小;由于灌浆料不含粗骨料,使钢筋在灌浆料中达黏结强度对应的滑移值大于钢筋在各种混凝土中达黏结强度对应的滑移值.试件黏结滑移曲线能量分析表明:钢筋直径、锚固长度增大,试件脆性系数总体呈降低趋势,表明试件延性提高;由于套筒的约束,灌浆料与钢筋的锚固长度大大减小.     

T型钢与混凝土黏结滑移本构关系试验

针对T型钢与混凝土黏结滑移的问题,进行了8个T型钢混凝土试件的推出试验,主要考虑混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率3个因素的影响,得到了型钢应变、黏结强度、滑移沿锚固深度的分布规律以及不同锚固深度处的黏结滑移曲线。综合考虑这3个影响因素,统计回归出了特征黏结强度和特征滑移值的计算公式;引入2个位置函数,建立了考虑位置函数的黏结强度一滑移本构关系。试验结果表明：混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率均对黏结强度有显著影响。     

往复荷载下圆钢管混凝土柱的参数分析

本文采用有限元分析软件ANSYS,对15个圆钢管混凝土柱进行了往复荷载作用下有限元分析,得到了柱的滞回曲线、骨架曲线;并据此来分析了轴压比、含钢率、长细比、钢材强度和混凝土强度等参数对圆钢管混凝土柱延性及滞回性能的影响．     

钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能

为研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压力学性能,采用有限元软件ABAQUS对14根钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压试件进行非线性分析,研究了荷载-侧向挠度曲线特征、不同受力阶段的应力分布规律及破坏模态,进行参数分析,讨论不同参数对组合柱偏心受压力学性能的影响.提出组合柱偏心受压承载力简化计算公式,并将简化公式计算结果与试验结果及有限元计算结果进行对比.编写了钢骨-圆钢管高强混凝土组合柱偏心受压数值分析程序.结果表明组合柱的偏心受压承载力随着偏心距、长细比以及径厚比增大而不断减小,随着配骨指标增大不断提高.简化计算公式计算结果及数值计算结果,与试验结果及有限元模拟结果吻合良好.     

粘钢法全长加固钢管柱极限承载力研究

对卸载和受荷情况下外粘钢板加固轴压圆钢管的弹塑性受力全过程进行了研究。考虑了残余应力、初弯曲、受荷弯曲的因素,采用数值积分法计算了粘钢加固圆钢管完整的荷载一位移曲线,分析了长细比、初应力比、径厚比、加固层厚度及残余应力对压杆极限承载力的影响。研究结果表明：长细比和初应力比是影响加固钢管极限荷载的主要因素,长细比或初应力比越小,加固后极限荷载增幅就越大;随着径厚比或粘钢厚度的增大,截面抗弯刚度也相应增大,极限荷载增幅亦相应增大;残余应力的存在明显降低了加固时所能达到的极限荷载。最后提出了粘钢加固轴压杆的计算方法。     

钢筋-超高性能混凝土黏结性能的 非线性有限元分析

针对配筋-超高性能混凝土（UHPC）构件间的黏结性能问题,采用ABAQUS非线性弹簧单元对不同保护层厚度、黏结长度和钢筋直径的配筋UHPC黏结-滑移关系进行了仿真分析,并探讨了不同参数对UHPC黏结性能的影响。结果表明：配筋UHPC的界面极限黏结应力随着UHPC保护层厚度的增加而提高,而随着配筋直径及黏结长度的增加而降低。保护层厚度从单倍钢筋直径增至1.5~2.0倍钢筋直径时,其极限应力增加17.3%~33.3%;钢筋直径从8 mm增加至12 mm和16 mm时,其极限应力分别降低16.5%和28.8%;黏结长度从4倍钢筋直径增加至6~8倍钢筋直径时,其极限黏结应力降幅为14.7%~25.3%。经有限元分析获得的极限黏结应力与文献计算结果符合度较好,误差均值约为2%。     

钢管再生混凝土长柱轴压受力性能试验研究

进行6根圆钢管再生混凝土长柱轴压的静力加载试验,观察试件受力的全过程和破坏形态,绘制出各试件的荷载-变形和荷载-应变关系曲线,分析长径比和套箍系数2个变化参数对试件变形和承载力的影响规律,采用国内外相关规程计算各试件的极限承载力并与实测值进行对比。结果表明:钢管再生混凝土轴压长柱受力过程经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段,均为弹塑性失稳破坏;长径比和套箍系数对钢管再生混凝土轴压长柱的受力性能均有影响,其中套箍系数影响较大;最后对于钢管再生混凝土长柱轴压的承载力计算及构件的设计提出建议。     

无机聚合物混凝土-钢筋拉拔试验研究

为了研究无机聚合物混凝土与钢筋间的粘结性能,制作强度等级为C40的两组6个无机聚合物混凝土(IPC)-钢筋拉拔试件,并对其进行拔出试验,其极限拔出荷载均比文献同类普通混凝土-钢筋拉拔试验极限荷载大,表明无机聚合物混凝土和钢筋之间的粘结性能要优于普通混凝土。通过对无机聚合物混凝土-光圆钢筋试验拉拔荷载位移曲线的分析将其破坏过程分为微滑移阶段、滑移阶段、下降段和残余段4个阶段。对试验拉拔过程中粘结应力的分析发现平均粘结应力与锚固深度无关,主要与钢筋表面和混凝土间摩擦力有关,光圆钢的τ-x分布曲线显示粘结应力最大的区域出现在距锚固端20～40mm处。     

端部锚固对温度作用下CFRP-混凝土界面黏结行为影响

为了明确端部锚固措施对碳纤维复合材料(CFRP)-混凝土界面黏结行为的影响,采用解析理论手段建立了温度作用下端锚CFRP-混凝土界面剥离全过程理论模型。结合常温界面黏结理论,引入双线性黏结-滑移本构,推导了界面滑移、界面剪应力以及CFRP正应力分布表达式,给出了界面荷载-滑移响应及界面剥离承载力模型,通过与试验和数值结果对比验证了解析模型的正确性,并在此基础上进行了参数化分析。分析结果表明:相比于纯外贴的CFRP-混凝土黏结界面,端部锚固可提高温度作用下的界面剥离承载力,能有效限制温度变化引起的黏结界面端部的界面滑移和剪应力,提高CFRP在温度作用下所承担的正应力,即提高CFRP的强度利用效率;对于端部锚固CFRP-混凝土黏结界面,在温度达到胶黏剂玻璃化温度前,温升会提高界面的承载性能,而温降会导致加载端界面提前剥离,降低加固界面的剥离承载力;CFRP黏结厚度和弹模的增加会使温度变化对界面黏结行为的影响更加显著。     

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。