竹筋陶粒混凝土的黏结性能

通过拉拔试验研究了竹筋陶粒混凝土的黏结性能,探讨了陶粒混凝土强度等级、竹筋类型、竹筋黏结长度、竹筋边长和竹筋刻痕间距对竹筋陶粒混凝土黏结强度的影响.结果表明:无刻痕竹筋陶粒混凝土的黏结破坏形式主要为拔出破坏,而带刻痕重组材竹筋陶粒混凝土的黏结破坏形式则是肋间混凝土被剪坏;同等条件下,重组材竹筋陶粒混凝土极限黏结强度高于层积材竹筋陶粒混凝土,但低于塑料筋陶粒混凝土;当竹筋刻痕间距为15 mm时,带刻痕重组材竹筋陶粒混凝土的极限黏结强度最高.另外,根据试验结果拟合出了重组材竹筋与陶粒混凝土的锚固长度计算公式,该公式可指导工程应用.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题.采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结一滑移关系曲线.基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则.试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP,钢绞线复合筋的黏结一滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据.     

FRP筋黏结性能影响因素灰色关联度分析

利用灰色关联度分析理论,对FRP筋黏结性能与混凝土强度、黏结长度和筋材直径三个因素的关联程度进行了分析。得出各因素对FRP筋黏结性能的影响与FRP筋种类有关,GFRP筋和BFRP筋黏结性能关联度依次为:黏结长度、筋材直径和混凝土强度,CFRP筋为筋材直径、黏结长度和混凝土强度。此外还发现,提高混凝土强度等级能有效提高普通钢筋黏结性能,但对BFRP筋、CFRP筋和GFRP筋并不适用。     

CFRP筋与海水海砂混凝土黏结性能试验

为研究纤维增强塑料(FRP)筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的黏结性能,选择4种碳纤维增强塑料(CFRP)筋材和2个强度等级的SWSSC,制作了72个试件进行拉拔试验,研究了黏结长度、筋材直径、混凝土强度和筋材表面处理等参数对黏结性能的影响; 开展了SWSSC试件与普通混凝土(NC)试件的对比试验,获取了试件的破坏形态和黏结应力-滑移曲线。基于ACI 440.1R-06公式提出了新的黏结强度计算公式。结果表明:CFRP筋与SWSSC的黏结破坏模式可以分为拔出破坏和劈裂破坏; 黏结强度随黏结长度的增加而逐步减小,且与(l_d/d_b)^-0.41呈近似关系(l_d为黏结长度,d_b为CFRP筋直径); 黏结强度随混凝土强度的提高而增大,但与CFRP筋材直径的相关性不明显; 表面喷砂能够显著提高CFRP筋与SWSSC的黏结性能,黏结强度增长系数可取为1.76; 相比于NC,CFRP筋与SWSSC的黏结强度有小幅度降低; 采用ACI 440.1R-06和CSA S806-02公式得到的预测结果与试验结果之间误差较大,均不适合直接用于估算CFRP筋与SWSSC的抗拔强度; 基于ACI 440.1R-06提出的新黏结强度计算公式计算结果与试验结果吻合程度较高,但其适用性需要进一步验证。     

FRP筋与混凝土黏结破坏性能研究

对27个黏结试件进行拔出试验,试验参数为筋直径、黏结长度和混凝土强度。研究了FRP筋与混凝土的黏结破坏形式,试验结果表明:黏结长度较小、中等和较大时黏结破坏形式分别为筋拔出、混凝土劈裂和筋拉断破坏。混凝土强度和FRP筋直径等因素对黏结破坏形式没有直接影响。研究结果为确定FRP筋的黏结锚固长度和制定相关规范提供试验依据。     

钢筋-中高强度再生混凝土黏结滑移性能梁式试验研究

为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能,进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时,钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近;再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时,钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化;与普通混凝土相比,再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高;变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋;钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小;拟合所得的黏结-滑移本构模型,其计算值与试验值吻合良好。     

GFRP-钢绞线复合筋与混凝土黏结机理及强度计算模型

GFRP-钢绞线复合筋不仅抗拉强度高、耐腐蚀性好、质量小,同时具有较高的弹性模量。复合筋的高强度能否得到充分发挥,一定程度上取决于其与混凝土的黏结性能。通过15组黏结试件的拉拔试验,分析对比筋材类型、直径、钢绞线体积率、保护层厚度和混凝土强度对FRP筋与混凝土黏结强度及破坏形态的影响。结果表明:复合筋与混凝土黏结强度较GFRP筋与混凝土黏结强度有一定的提高,且随着钢绞线体积率的增加而增大,但仍低于钢筋与混凝土的黏结强度;随着保护层厚度的增加,复合筋与混凝土黏结强度逐渐增大,试件的破坏形态由混凝土劈裂转为筋材拔出;混凝土强度的提高对黏结强度的增强作用较为显著。在试验的基础上,将筋材周围的混凝土作为带裂缝的弹性体,并考虑开裂部分混凝土的残余强度,根据混凝土环向应力的分布,建立了筋材与混凝土最大黏结应力计算模型。根据该计算模型和试验结果,引入黏结应力分布系数,建立了带肋FRP筋与混凝土黏结强度的计算方法,黏结强度计算值与试验值吻合较好。     

600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结锚固性能试验研究

为探讨600 MPa级高强钢筋与高强混凝土的黏结锚固性能,设计制作42个中心置筋的拉拔试件。通过单边拉拔试验,分析了混凝土强度、保护层厚度和锚固长度等因素对600 MPa级高强钢筋与高强混凝土黏结性能的影响,探讨了各影响因素对其黏结强度的影响规律。利用试验数据进行回归分析,给出了600 MPa级钢筋与混凝土的临界锚固长度经验计算式。该计算值较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的基本锚固长度值小,说明600 MPa级钢筋的锚固长度按GB 50010—2010计算能够满足使用要求。     

黏砂变形GFRP筋黏结性能研究

基于18个梁式试验、42个Losberg拉拔试验以及6个标准拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与混凝土之间的黏结性能进行了较系统的研究。研究表明:黏砂变形GFRP筋梁式试件和拉拔试件的破坏形态均可分为拔出破坏和劈裂破坏两种,黏结长度大于5倍直径的GFRP筋试件发生劈裂破坏,小于5倍直径的试件发生拔出破坏,而对于黏结长度为5倍直径左右的试件,两种破坏形态均有可能发生;GFRP筋与混凝土之间的黏结强度约为相应带肋钢筋的0.64～1.27倍;随着黏结长度和直径的增加,GFRP筋与混凝土之间的黏结强度有所降低;基于梁式试验、Losberg拉拔试验与标准拉拔试验得到的GFRP筋与混凝土之间的黏结强度无显著差异。最后,综合考虑GFRP筋直径、表面形态、黏结长度等因素影响,提出GFRP筋与混凝土之间黏结强度、锚固长度的设计建议。     

墩粗钢筋在高强钢纤维混凝土中的黏结锚固性能

为探究墩粗钢筋与高强钢纤维混凝土之间的黏结锚固性能,以黏结长度、保护层厚度和钢筋类型为试验变量,开展拔出试验.通过黏结-滑移曲线、破坏模式、黏结强度及峰值滑移等分析墩粗钢筋-高强钢纤维混凝土的黏结-滑移性能.结果表明：混凝土的黏结强度随着黏结长度的增加而降低,且对墩粗钢筋试件的影响更明显;提高保护层厚度可以提升黏结性能,但作用有限;钢筋进行墩粗处理可以有效提高钢筋与混凝土之间的黏结强度,显著降低峰值滑移,改变破坏模式.基于试验数据,建立了混凝土的黏结-滑移关系.     

碳纤维复材网格黏结性能试验研究

碳纤维增强复合材料网格是一种近年来工程应用日益广泛的新型高性能工程材料。通过对12个梁式试件进行静力荷载试验,得到碳纤维复材网格与混凝土黏结性能和锚固长度的试验结果,探讨了埋置长度、横向约束、横向网格间距和名义厚度对黏结性能的影响。试验结果表明,增加埋置长度会提高黏结刚度,无箍筋试件发生劈裂破坏,黏结强度与名义厚度的关系尚不明确。在试验的基础上,提出了碳纤维复材网格混凝土锚固长度的设计建议。     

高强耐蚀钢筋黏结锚固性能研究

通过24个高强耐蚀钢筋与普通混凝土黏结锚固试验,分析了混凝土抗拉强度、锚固长度、配箍率、保护层厚度及钢筋直径对其黏结性能的影响,拟合了新型钢筋混凝土黏结锚固强度公式。结果表明:该种新型钢筋混凝土与普通钢筋混凝土的黏结锚固性能及影响因素基本相同;但是由于钢筋外形参数的改变使得其黏结强度高于普通钢筋;同时运用中心点法对该种高强耐蚀钢筋混凝土进行了临界锚固长度可靠度分析,为该新型钢筋临界锚固长度提供建议。     

奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元分析

通过11组33个奥氏体不锈钢筋混凝土中心拉拔试验,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、混凝土强度及配箍率对试件破坏现象、黏结应力-滑移曲线、极限黏结强度的影响,并与1组3个普通碳素钢筋混凝土试件、1组3个铁素体不锈钢筋混凝土试件进行对比,分析3种类型钢筋与混凝土黏结性能的差异。基于试验数据,统计回归出奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结强度的计算公式。运用ABAQUS有限元分析软件,对不同锚固长度拔出试件进行非线性有限元模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:奥氏体不锈钢筋与混凝土的极限黏结强度要略低于普通碳素钢筋,但略好于铁素体不锈钢筋;荷载-位移曲线和极限荷载值与试验所得结果吻合较好。     

CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土黏结性能研究

通过对4组共36个CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土拔出试件进行中心拔出试验,研究锚固长度、有无横筋锚固、试件在模具中选取的位置等因素对CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土试件的黏结性能的影响,并与1组9个HPB300钢筋蒸压加气混凝土试件的黏结强度进行对比。试验结果表明:随着锚固长度从160 mm增加到300 mm,极限荷载提高了约88%;有横筋锚固试件比无横筋锚固试件的极限黏结强度提高了约49%;CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土的极限黏结强度比HPB300钢筋提高了约62%。为CRB600H钢筋与蒸压加气混凝土在实际应用中提供了理论依据。     

海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究

本文研究了海水浸泡环境对BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) 筋与混凝土黏 结性能的影响,测试了不同温度 (25℃,40℃和55℃) 下极限黏结强度随浸泡龄期的变化规律。 结合加速腐蚀理论,并考虑环境温度和湿度的影响,对极限黏结强度随服役年限的变化规律进 行了预测。参考既有文献中的97个BFRP筋黏结强度试验数据,推导了BFRP筋短期黏结强度计算 公式。依据本文理论预测得出的50年设计使用年限下的黏结强度损伤因子,推导了不同环境湿 度类别下的锚固长度计算公式。试验结果表明：25℃,40℃和55℃海水浸泡60天后,极限黏结 强度分别降低了5.8%、9.1%和13.0%。预测结果表明,在南海年平均温度下,服役50年后,室内 环境、一般室外环境和潮湿海洋环境类别下的黏结强度损伤因子分别为0.19、0.32和0.51。本 文提出的基本锚固长度设计方法可为相关规范条款的制定提供依据。     

双相体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元模拟

通过对11组共66个双相体不锈钢筋混凝土试件进行中心拉拔试验,研究混凝土强度、钢筋直径、锚固长度、保护层厚度及配箍率对双相体不锈钢筋混凝土黏结锚固性能的影响,并与普通碳素钢筋做对比试验。基于试验结果,根据混凝土力学的Ottosen准则及微观传力模型,统计回归出双相体不锈钢筋黏结强度计算公式。运用ABAQUS有限元分析程序,利用非线性弹簧单元,对双相体不锈钢筋与混凝土之间的黏结滑移进行有限元模拟分析。结果表明,双相体不锈钢筋与普通碳素钢筋在混凝土中的黏结性能相似;荷载-滑移曲线的模拟结果与试验结果符合较好。     

环氧涂层钢筋与海水珊瑚混凝土的黏结性能

采取拉拔试验研究了环氧涂层钢筋与海水珊瑚混凝土间的黏结性能,分析了混凝土类型（普通混凝土、海水珊瑚混凝土）、混凝土强度等级（C25、C35）、锚固长度（48、90、128mm）、钢筋种类（普通钢筋、环氧涂层钢筋）及混凝土保护层厚度（67、42mm）对试件黏结强度与黏结滑移曲线的影响规律.结果表明：环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土试件的破坏模式主要为劈裂破坏,其黏结性能与普通钢筋混凝土试件有明显区别;海水珊瑚混凝土试件黏结强度高于普通混凝土试件,且黏结强度随混凝土强度等级和保护层厚度的增长而提高,随锚固长度的增长而降低,混凝土保护层厚度对黏结强度的影响最为明显;环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土试件的黏结滑移曲线可分为微滑移、滑移和下降3个阶段,钢筋种类和混凝土类型对曲线特征有明显影响.依据试验结果推导得到了环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土的黏结强度计算式,其计算值与实测值吻合良好,可用于实际工程.     

集束玄武岩纤维筋黏结性能试验研究

玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋具有轻质高强的特征,在装配式混凝土结构中较普通钢筋具有更高的抗拉强度和耐久性。为了研究装配式混凝土结构中集束BFRP筋与混凝土黏结性能,设计了36个偏心拉拔试件及6个标准拉拔试件,重点研究单根、双根、三根不同集束方式以及不同黏结长度对BFRP筋与混凝土黏结性能的影响,并与普通钢筋的相应黏结性能进行对比。试验结果表明,拉拔试件破坏形态包括拔出破坏与筋材拉断,其中拔出破坏过程可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段共四个阶段。相同黏结长度下,偏心拉拔试件黏结强度明显高于标准拉拔试件,其中采用钢筋时高约49.29%,采用BFRP筋时高约114.26%,在黏结-滑移曲线的下降段和残余段,二者变化趋势基本相同;相同黏结长度下(以10倍筋材直径的黏结长度为例),三根集束BFRP筋相对单筋的黏结强度降幅达到45.43%;相同集束配筋方式下,黏结强度随黏结长度的增大而减小。     

钢筋混凝土黏结性能拔出试验研究

基于16个不同保护层厚度及箍筋间距的梁端式试件,研究保护层厚度及箍筋的耦合作用对极限黏结强度的影响。试验结果表明:增大保护层厚度可以显著提高极限黏结强度;配置箍筋可以增大极限黏结强度,但是增大幅度较小;当保护层厚度较大时,箍筋对极限黏结强度的贡献作用减小。从混凝土保护层以及箍筋两种约束出发,提出了混凝土保护层增强系数、箍筋增强系数的概念,并提出可综合考虑混凝土保护层厚度与强度、箍筋数量及锚固黏结长度影响效应的极限黏结强度的计算式。     

CFRP筋复合式锚具锚固性能的试验研究

当复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋或拉索应用到斜拉桥的拉索体系时,黏结式锚具和夹片式锚具均有其自身的局限性。对此,根据普通拉索锚固体系的特点,并结合CFRP筋夹片式锚具和黏结式锚具的研究成果,提出了锚固CFRP筋的复合式锚具。复合式锚具由楔紧锚固端和黏结锚固端组成,其中楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,黏结锚固端包括钢套筒和黏结介质活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)。静载试验研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。试验结果表明,复合式锚具的试件极限荷载最大为208kN,相应的锚固效率系数为104%,大于95%,满足规范要求。复合式锚具两种锚固形式的锚固长度较合理组合为:对不预张拉锚具,锚杯长度40mm,黏结锚固长度100mm;对预张拉锚具,锚杯长度60mm,黏结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。