GFRP抗浮锚杆界面黏结性能现场试验

基于光纤光栅传感测试技术,通过对GFRP筋和钢筋抗浮锚杆现场拉拔破坏性试验,分析GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结特性,揭示锚固长度、锚筋材质、锚筋直径等因素对2种材质抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面、浆–岩界面黏结强度的影响规律。结果表明：(1) GFRP筋和钢筋抗浮锚杆的破坏形式主要为拔断破坏和剪切滑移破坏;锚固长度为4.5,6.5 m的GFRP抗浮锚杆破坏荷载分别是同规格钢筋抗浮锚杆的1.21和1.13倍;GFRP抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面的平均黏结强度高于钢筋锚杆,在0.99～1.03MPa范围;锚固长度是影响抗浮锚杆锚筋–灌浆体界面黏结强度的最重要因素。(2) GFRP抗浮锚杆浆–岩界面轴向应力在孔口处最大,随深度增加而降低;浆–岩界面剪应力呈先增大后减小趋势,在锚固深度约0.5m处剪应力达到峰值;通过对比不同材质、不同型号的抗浮锚杆发现,钢筋抗浮锚杆浆–岩界面黏结性能略高于GFRP抗浮锚杆,且随锚筋直径增大而提高。(3) GFRP抗浮锚杆锚筋、灌浆体与岩土体三者之间协同作用效果高于钢筋抗浮锚杆。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。     

重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土黏结应力-滑移关系研究

以自密实混凝土强度、新拌混凝土工作性能和粉煤灰掺量为变量,制作了3个系列共36个钢筋与自密实混凝土黏结试件和1个系列共4个钢筋与普通混凝土黏结试件,进行了重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土的黏结应力-滑移关系研究。采用电液伺服加载装置进行重复加载及黏结拉拔试验,探讨了重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土的黏结应力-滑移关系的特点,重点分析了各因素对各阶段黏结刚度及各特征点如残留滑移、劈裂点、残余点等的影响。试验结果表明:重复荷载作用后试件拉拔试验的破坏形态分为拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,对于拔出破坏的试件其黏结应力-滑移曲线包含滑移段、劈裂段、下降段、残余段等,而对于其余试件则只包含滑移段和劈裂段;自密实混凝土强度对各阶段黏结刚度和特征点的黏结应力、滑移的影响较大,与单调拔出结果相比,自密实混凝土强度越高,滑移段的刚度比越大、下降段的刚度比越小;粉煤灰掺量和扩展度大于600 mm时对各阶段黏结刚度和各特征点参数的影响相对较小。在此基础上,根据各因素的影响程度并考虑公式运用的方便性,回归得到重复荷载作用后钢筋与自密实混凝土黏结-滑移本构关系式。     

重复荷载下裂缝间黏结性能研究

为研究静载和重复荷载下裂缝间钢筋与混凝土黏结性能,本文自行设计梁式试验装置,通过试验得出静载和重复荷载下裂缝间钢筋应变、混凝土应变特征以及重复荷载下端部钢筋应力和滑移滞回曲线、裂缝处滑移发展规律。运用试验测定的钢筋应变,拟合静载和重复荷载下缝间黏结应力分布曲线。根据裂缝处峰值滑移量和残余滑移量发展规律,基于修正的Miner准则和Chaboche基本理论,得出幂函数形式的黏结疲劳损伤方程,提出考虑黏结疲劳损伤的缝间黏结应力形状函数,并通过试验结果验证该形状函数的正确性。试验和理论分析发现:重复荷载下钢筋与混凝土之间滑移量达到静载下钢筋屈服时对应的滑移量时,黏结损伤的累积达到极限。裂缝处钢筋的滑移、黏结应力的退化均呈现疲劳破坏的三阶段特征,第一阶段约占整个寿命的10%,第二阶段约占80%,第三阶段约占10%。     

往复荷载作用下型钢再生混凝土界面黏结性能及影响因素分析

为研究往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结滑移性能,设计了14个型钢再生混凝土试件并对其进行往复加载试验,分析了型钢再生混凝土的黏结破坏过程,研究了其界面黏结应力分布,在此基础上考察了不同设计参数对型钢再生混凝土界面黏结强度的影响。结果表明：往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结破坏过程可分为4个阶段(微滑移阶段、滑移发展阶段、黏结力陡降阶段和残余阶段),对应4个受力特征点(微滑移点、黏结荷载极限点、残余点和破坏点);与单向推出荷载作用相比,往复荷载作用下试件的极限黏结强度最大降低40%左右;加载初期,在正向卸载和正向加载时,黏结应力峰值在固定端附近,且随型钢埋置长度的增大而逐渐减小;在负向加载和负向卸载时,加载端附近黏结应力逐渐变大,试件由两端向中间逐渐破坏;型钢再生混凝土的特征黏结强度随着再生混凝土取代率的增加而降低,随着型钢保护层厚度、体积配箍率和再生混凝土强度的增加而提高。最后建立了型钢再生混凝土的特征黏结强度计算式,并将计算值与试验值进行对比,两者吻合较好。     

重复荷载下高强钢筋与混凝土黏结性能的试验研究

随着预应力钢筋强度的提高及钢筋外形的变化,加之抗震设计必须考虑的黏结退化,钢筋与混凝土之间的黏结锚固问题愈显突出。通过光圆钢棒、异形钢棒和螺旋肋钢丝拉拔试件在重复荷载作用下的拔出试验,比较了3种不同外形高强预应力钢筋的黏结特性,研究了螺旋状预应力钢筋与混凝土界面间的黏结锚固机理,并讨论了影响黏结锚固性能的主要因素。根据试验结果,给出3种高强预应力钢筋在等幅重复荷载作用下的特征荷载值与应力水平上限的关系式。结果表明光圆钢棒在重复荷载作用下与混凝土的黏结性能较差;而异形钢棒和螺旋肋钢丝具有较好的黏结性能,且螺旋肋钢丝的黏结性能优于异形钢棒。研究成果为承受重复荷载的此种高强预应力钢筋混凝土结构的设计提供了依据。     

自密实混凝土与钢筋局部黏结性能试验研究

自密实混凝土由于材料组分和免振捣的特点,其与钢筋黏结性能备受关注。采用电液伺服加载方法分别进行了10个单调荷载作用和10个重复荷载作用下的钢筋混凝土试件拉拔试验,其中16个为自密实混凝土试件,4个为普通混凝土对比试件,研究自密实混凝土强度、荷载作用形式对钢筋与自密实混凝土局部黏结性能的影响,包括局部黏结应力的分布、残余黏结应力等。试验结果表明：沿锚固长度黏结应力分布在单调荷载作用下呈单波峰状,而在重复荷载作用下呈波浪状;自密实混凝土强度越高,黏结应力分布越不均匀,各级荷载卸载时的残余黏结应力也较大;随着循环荷载和次数的增加,黏结应力分布更均匀,残余黏结应力逐渐向自由端移动;自密实混凝土与钢筋的黏结性能略优于普通混凝土与钢筋的黏结性能。采用最小二乘法得到钢筋与自密实混凝土局部黏结应力分布的位置函数并与试验结果对比,表明其具有较好精度。     

岩板断裂铰接成拱过程及其失稳特征试验研究

 利用MTS岩石力学试验机和自主研发的加载装置,进行集中荷载作用下,岩板断裂铰接成拱过程及其失稳特征的试验研究,得到竖向荷载¬¬–位移–水平反力关系曲线。试验结果表明：随着竖向荷载的不断增大,岩板梁式断裂后铰接形成拱形结构,并在铰接点产生水平反力。在竖向荷载和水平反力的共同作用下,竖向荷载–位移–水平反力关系曲线存在4个明显的力学响应阶段：加载前应力调整、岩板断裂铰接成拱、岩拱结构承载的峰前硬化和峰后软化4个阶段。基于岩板铰接拱结构工程力学模型,推导出岩拱结构承载力与水平反力关系式,并进行岩拱结构受力随岩板参数变化的敏感性分析。     

反复荷载作用下钢筋与纤维混凝土黏结性能试验研究

为研究添加钢纤维和钢碳混杂纤维对于钢筋与混凝土在反复荷载作用下黏结性能影响,进行了48个混凝土轴心受力钢筋短锚试件在单调、等幅反复荷载以及变幅反复荷载作用下黏结性能的试验研究。结果表明：添加纤维可在一定程度上改善钢筋与混凝土间的黏结性能;黏结性能的退化在等幅反复荷载作用下主要体现在黏结应力-滑移滞回曲线峰值黏结应力的退化;在变幅反复荷载作用下主要表现为黏结强度、卸载刚度、摩阻力的不断降低,以及卸载至零时残余滑移量的不断增长;影响黏结退化的主要因素是前期的最大控制位移水平,低控制位移水平下的加载循环对高控制位移水平下的黏结性能影响较小,并给出了合理的退化机理解释。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面,对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验,钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差,而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下,对于非锈蚀钢筋混凝土,黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善,成果已在各国或地区规范中体现;对于锈蚀钢筋混凝土,黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累,并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型,但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明:无论钢筋是否锈蚀,重复加载对黏结强度都没有显著影响,但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移,随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状,对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响,基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等,有待进一步研究。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面，对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验，钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差，而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下，对于非锈蚀钢筋混凝土，黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善，成果已在各国或地区规范中体现；对于锈蚀钢筋混凝土，黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累，并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型，但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明：无论钢筋是否锈蚀，重复加载对黏结强度都没有显著影响，但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移，随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状，对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响，基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等，有待进一步研究。     

Experimental investigations on bond behaviour of reinforced concrete under transverse tension and repeated loading

In order to evaluate the bond behaviour between ribbed bars and normal strength concrete under transverse tension and repeated loading, pull-out tests with cyclic tensile loading and different preadjusted crack widths along the pull-out bar have been conducted. The cyclic tests with one million load cycles have been carried out on two different load levels with two different crack widths. The paper provides a detailed presentation of the test results. In comparison to the different loading conditions, the slip increase between reinforcing steel bar and concrete, depending on the number of load cycles, was taken into account. The test results show a great influence of longitudinal cracks on bond behaviour under cyclic loading. The wider the longitudinal crack widths due to transverse tension, the more the slip increases and the earlier the bond failure occurs.     

循环荷载作用下植筋黏结性能的研究

化学植筋技术是一种基于混凝土结构的新型后锚固技术,但目前对动力荷载下的植筋受力情况研究较少。综合国内外对化学植筋在静力作用下的黏结机理,对植筋试件在低周循环荷载作用下的黏结性能进行试验研究。通过4个混凝土试件的植筋在低周循环荷载作用下的黏结性能试验,得到植筋的位移-荷载及应变-荷载等滞回曲线、植筋轴向应变及黏结应力曲线等并对此进行分析,得出一些植筋在动荷载作用下黏结性能相关的结论。     

横向受拉和交变荷载下钢筋混凝土粘结性能的试验研究

为评估横向受拉和交变荷载下钢筋和混凝土的粘结性能,对受拉交变荷载以及沿着拔出钢筋方向的不同裂缝宽度进行拔出试验。对两种不同的荷载水平和两种裂缝宽度进行100万次循环试验。本文对试验结果进行了详细论述。通过对不同的荷载情况进行对比可知,钢筋和混凝土之间的滑移增大,取决于荷载循环的次数。试验结果显示:循环荷载下,纵向裂缝对粘结性能有很大影响;由于横向张力,纵向裂缝的宽度越宽,滑移越大,发生粘结破坏越早。     

变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能试验研究

通过混凝土试块中心的钢筋拉拔试验,研究了机制砂原料形态、石粉含量和混凝土强度对变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能的影响规律.机制砂原料形态为碎石和卵石,石粉含量（质量分数）为5%,9%和13%,混凝土强度等级为C30,C40,C50和C60,月牙肋变形钢筋直径为12mm.结果表明：所有试件均因钢筋肋前的混凝土齿发生剪切破坏而使钢筋拔出,其黏结滑移关系曲线可以通过特征点的黏结应力和滑移值表达为四阶段变化关系;变形钢筋与混凝土的黏结性能随着混凝土强度的提高而增加,钢筋与碎石破碎机制砂混凝土的黏结性能优于钢筋与卵石破碎机制砂混凝土;石粉含量的增加会降低黏结强度并使得黏结滑移关系曲线的内劈裂段延长和下降段变陡.根据试验统计分析,建立了变形钢筋与机制砂混凝土的黏结滑移本构关系.     

混凝土化学植筋锚固性能的试验研究

进行了植筋锚固试件的单向拉拔试验,通过测量在不同荷载等级下的钢筋滑移、钢筋应变分布并通过观察试件受力破坏过程,归纳植筋锚固的破坏模式,探讨粘结锚固的机理,寻找粘结应力分布规律,研究粘结滑移本构关系。建议在正常使用极限状态设计中,植筋锚固拉力位移曲线可采用四阶段模式,给出了粘结滑移本构关系的基本形式,可用于植筋锚固的有限元非线性分析。     

钢管混凝土界面抗剪粘结强度的推出试验

为考察钢管混凝土界面抗剪粘结性能,研究钢管截面形式对钢管混凝土界面抗剪粘结性能的影响,完成了6根方钢管混凝土和5根圆钢管混凝土共11个试件的反复推出试验。根据试验结果,探讨了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、抗剪粘结破坏特点以及钢管混凝土界面抗剪粘结强度的主要影响因素。试验结果表明,方、圆钢管混凝土界面具有相似抗剪粘结滑移曲线;圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土的大,混凝土强度对圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度的影响较小。     

国家体育场桁架柱柱脚锚固性能试验研究

国家体育场钢柱脚锚固于钢筋混凝土承台中,其受力复杂,以往国内外类似的设计及试验均很少。本文共进行了4个钢柱脚-钢筋混凝土承台试件锚固性能的试验研究,其中2个为混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件,2个为混凝土承台中未配置抗拔钢筋的试件。通过单向重复加载下的钢柱脚锚固性能试验,对试件的锚固承载力、延性、合理配筋型式等进行了研究。试验表明,混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件与未配置抗拔钢筋的试件相比其锚固承载力和延性显著提高。在试验基础上,建立了柱脚锚固承载力计算的桁架模型,计算结果与实测结果符合较好。     

木材表面嵌筋黏结锚固性能试验研究

木材与钢筋之间的可靠黏结与锚固，是保证内嵌钢筋加固木柱协同工作的根本条件。为研究钢筋与木材的黏结滑移性能和锚固特性，对50个木材表面嵌筋试件进行了中心拔出试验，总结了试件的破坏形态，分析了黏结滑移曲线的分布规律。进而分析了锚固长度(80、120、160mm)、钢筋直径(16、20mm)这两个基本参数对极限荷载以及平均黏结强度的影响。试验结果表明：试件出现了4种典型的破坏形态，分别为拔出破坏、劈裂破坏、混合破坏以及剪切破坏，且黏结滑移曲线的分布与试件参数相关；随着锚固长度的增加，试件的极限荷载增加而平均黏结强度减小；随着钢筋直径的增加，试件的极限荷载增加而平均黏结强度基本不变。此外通过钢筋的内贴片方法得到了典型试件钢筋沿锚固长度的应变分布，参考既有计算方法计算并得到了黏结应力以及相对滑移量的分布规律，综合黏结应力以及滑移量的分布获得了各测点处的黏结滑移曲线。