高温对混凝土抗拉强度与黏结强度影响的试验研究

通过试验,对常温20℃及100~600℃高温后混凝土的力学性能进行了比较,研究和分析了不同温度后混凝土的抗拉强度及钢筋与混凝土黏结强度的变化规律,并在此基础上建立了高温作用后混凝土抗拉强度与黏结强度的推算公式,可为高温后混凝土结构的设计分析提供理论依据。     

无机聚合物混凝土与钢筋高温黏结性能试验研究

通过无机聚合物混凝土与钢筋高温黏结性能试验,分析无机聚合物混凝土抗压与抗拉强度、相对保护层厚度、钢筋黏结长度等因素对无机聚合物混凝土与钢筋高温黏结性能的影响,并与普通混凝土-钢筋高温黏结性能进行了对比。试验结果表明:无机聚合物混凝土与钢筋的高温黏结性能优于普通混凝土;无机聚合物混凝土与钢筋的黏结强度高温退化规律与抗压抗拉强度退化规律基本一致,在400℃以下黏结强度下降20%以内,400℃后加剧下降,到800℃后仅残余10%左右;相对保护层厚度越小,无机聚合物混凝土与钢筋黏结强度高温退化越剧烈;黏结长度对黏结强度高温退化规律影响不大,但影响常温下无机聚合物混凝土与钢筋的黏结强度;通过对试验结果进行回归分析,拟合得到无机聚合物混凝土与钢筋的高温黏结强度计算式以及黏结-滑移本构模型。     

次轻混凝土与光圆钢筋黏结性能试验研究

通过对内贴应变片钢筋的拉拔试验,对比分析了不同轻骨料体积分数和水灰比条件下,次轻混凝土与光圆钢筋的黏结滑移特点以及黏结应力及应变沿锚固长度的变化规律。研究结果表明:随着轻骨料体积分数及水灰比的增大,次轻混凝土与钢筋的极限黏结强度降低,相应的滑移增大;相同混凝土强度等级条件下,次轻混凝土黏结强度高于普通混凝土的黏结强度;最后给出了光圆钢筋极限黏结强度与混凝土抗拉强度的回归公式。     

高温对钢筋与混凝土黏结性能影响的试验研究

对44个普通混凝土和再生混凝土(粗骨料取代率为100%)立方体试件在高温环境进行中心拉拔试验,研究了钢筋与混凝土在高温后与高温下的黏结性能损伤规律及黏结-滑移(τ-s)关系曲线特点。试验结果表明:高温后和高温下,钢筋与混凝土的极限黏结强度均随温度增加而减小,极限滑移值随温度的增加而增大。根据钢筋与混凝土的黏结-滑移曲线变化特点,可将高温环境下钢筋与混凝土的黏结滑移破坏过程详细划分为五个阶段进行黏结性能损伤分析,通过设定损伤变量并采用回归分析方法,拟合建立钢筋与混凝土在高温后及高温下的τ-s关系方程,并经过试验偏差核算得出计算结果与试验结果吻合较好。     

腐蚀钢筋混凝土构件承载力模型评述

混凝土中钢筋腐蚀后,会导致钢筋横截面面积减少,钢筋力学性能退化;受压区钢筋腐蚀,产生锈胀压力,使受压区混凝土处于双向应力状态,混凝土抗压强度降低;混凝土保护层开裂、脱落、混凝土与钢筋黏结强度退化,腐蚀钢筋混凝土构件承载力降低。论文从试验、有限元计算和理论模型三方面总结了当前腐蚀钢筋混凝土构件承载力模型,并对腐蚀钢筋混凝土构件承载力模型进行了展望。     

高温后钢筋-混凝土界面黏结性能分析

基于均匀分布压力作用的厚壁圆筒模型,将钢筋混凝土拉拔试件变形钢筋周围的受高温损伤混凝土保护层按应力状态分为内外两部分,对内层开裂混凝土认为其产生弥散裂缝,并考虑其抗拉软化特性,同时引入高温后混凝土弹性模量、抗拉强度、断裂能的劣化,通过对受高温损伤钢筋-混凝土间黏结破坏时的极限状态进行理论分析,推导得出高温后钢筋-混凝土界面黏结强度的计算方法,建立了与钢筋、混凝土的尺寸、材性相关的高温后钢筋-混凝土界面黏结强度模型。基于混凝土开裂半径与端部滑移之间的线性关系,建立了高温后界面黏结应力-端部滑移关系。对模型计算结果与已有高温后钢筋与混凝土黏结性能试验所得数据进行比较,共对比了118组黏结强度、15组黏结应力-端部滑移关系。结果表明:该理论分析模型具有很高的准确性,可广泛适用于不同参数拉拔试验的高温后界面黏结强度的分析与预测。     

配置600MPa钢筋的无黏结部分预应力梁受弯性能试验研究

对5根无黏结部分预应力混凝土梁进行受弯性能试验,研究配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力梁的受弯性能。分析非预应力筋配筋率及混凝土强度等级对试验梁挠度、极限应力增量及抗弯承载力的影响。研究结果表明:增大非预应力筋配筋率可以提高无黏结部分预应力混凝土梁的抗弯承载力;配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁的极限承载力仍可用GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中推荐的算式进行计算;600 MPa钢筋的屈服强度设计值取520 MPa具有足够的安全储备。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

高温滑移后方钢管混凝土柱轴压性能研究

为研究高温滑移对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力的影响,以高温条件,径厚比作为参数对方钢管混凝土柱的轴压性能进行了试验研究。通过试验得到了试件的失效模式、剩余极限承载力以及荷载-位移曲线,并分析了高温、径厚比对方钢管混凝土柱的剩余极限承载力、延性以及刚度的影响。研究结果表明:高温滑移后,方钢管混凝土柱的端部受损最为严重,且最终因变形过大而导致构件的破坏;方钢管混凝土柱的极限承载力会随着温度的升高而降低;方钢管混凝土柱的延性以及刚度都有明显的下降,且当径厚比较大时,延性和刚度的下降幅度更大;此外,提出了高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力的折减系数,通过试验证实了该折减系数可以较好地预测高温滑移后钢管混凝土柱剩余极限承载力。     

中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力

为研究中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余力学性能,运用有限元分析软件ABAQUS建立了ISO 834标准火灾作用后中空夹层方钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析了截面温度场和应力场的变化规律。在此基础上分析了混凝土强度、钢材强度、计算长度、受火时间、空心率、混凝土取代率、偏心率等参数对构件火灾后剩余力学性能的影响;结合大量计算结果给出了中空夹层方钢管再生混凝土柱火灾后剩余承载力简化计算公式。结果表明:构件的火灾后剩余承载力随钢材强度和混凝土强度的增加而增加;构件火灾后剩余承载力随计算长度和受火时间的增加,总体呈降低趋势,当受火时间超过60 min时,构件火灾后剩余承载力急剧降低;空心率和混凝土取代率对构件火灾后剩余承载力影响较小,构件火灾后剩余承载力随空心率的增加而降低,随混凝土取代率的增加先增加后降低;构件火灾后剩余承载力随偏心率的增加而降低;所提公式计算精度良好,可为中空夹层方钢管再生混凝土柱抗火设计提供参考。     

再生混凝土极限黏结强度及钢筋锚固长度取值研究

通过再生混凝土拉拔试验,分析再生骨料取代率、钢筋类型、再生混凝土强度等级对极限黏结强度的影响,回归得出包含再生骨料取代率因子的极限黏结强度表达式,分析表明:计算值与试验结果吻合较好。对比分析不同研究单位对再生混凝土极限黏结强度的影响结果,认为不宜将再生骨料取代率作为探讨再生骨料对黏结性能影响的唯一因素,尚需考虑再生骨料材性差异以及天然骨料与再生骨料间的骨料耦合效应,并定义了极限黏结强度增大系数。分析表明:钢筋类型对极限黏结强度的影响最大,钢筋直径的影响次之,混凝土强度等级的影响较小,普通混凝土的极限黏结强度普遍稍大于再生骨料取代率为100%时的极限黏结强度。最后,初步给出钢筋锚固长度的建议取值方法。     

圆截面钢筋混凝土无台阶深基础承载力的简化计算

电杆圆截面无台阶深基础的设计,在计算纵向钢筋截面面积时,使用GB50010-2002《混凝土结构设计规范》中关于圆截面钢筋混凝土受弯构件承载力基本计算公式,会遇到求解超越方程的困难。本文对一系列的公式进行了推导、简化,从而避免了求解超越方程,可以很方便地求出纵向钢筋的截面面积或构件的极限承载力。     

冻融损伤后再生混凝土与钢筋黏结滑移性能梁式试验研究

通过9组试件的梁式试验,以不同冻融循环次数、混凝土类型、再生混凝土强度等级、锚固长度、钢筋直径为变量,研究冻融损伤后钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能。结果表明：各组试件均发生了测试钢筋的拔出破坏,当冻融循环次数相同时,再生混凝土强度和锚固长度对钢筋与再生混凝土的黏结性能影响较大,其中钢筋开槽组试件冻融50次和150次后,其黏结强度分别降低8.5%、28.3%;对黏结强度的拟合公式进行验证,计算值与实际值吻合较好;最后建立了钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将计算值与试验值进行对比,二者吻合较好。     

旧松木圆柱耐火性能试验研究

为了对高温后松木柱剩余承载力进行研究,设计并制作了一批试样,对其进行了轴心压缩试验。通过对不同温度后松木柱压缩性能进行分析,探讨了加温温度、防火漆对碳化速度、压缩曲线、剩余极限强度的影响。试验表明:松木柱碳化速度随着温度的升高而增加,高温后松木柱的压缩曲线在破坏前几乎没有线弹性阶段,当荷载达到极限荷载后,荷载出现明显的下降段而发生破坏;松木柱剩余极限荷载随温度升高而降低;木材防火漆能改善松木柱的耐火性能,降低其碳化速度,提高剩余承载力。采用剩余截面法计算高温后的剩余极限强度,理论公式与试验值基本吻合。     

超强韧性混凝土与钢筋黏结性能研究

通过超强韧性混凝土(PP ECC)与钢筋的黏结性能试验,分析黏结滑移曲线特点,研究了黏结强度的影响因素。结果显示,黏结强度随着随着钢筋埋长的增大而减小,随着钢筋直径的增加而降低;PP ECC中的PP纤维能够提高钢筋与水泥基材料的极限黏结强度,提高极限黏结强度所对应的滑移值。通过试验结果分析,得出PP ECC与钢筋的连续曲线黏结滑移模型。     

受硫酸盐腐蚀混凝土与钢筋黏结性能的研究

通过试验室加速腐蚀的试验方法,在对变形钢筋进行的拔出试验的基础上,得到了不同腐蚀程度的混凝土与钢筋的平均黏结强度与相对滑移的曲线,获得了硫酸盐腐蚀后混凝土与钢筋黏结性能随不同混凝土腐蚀程度的变化规律.结果表明:随腐蚀的进行,变形钢筋与腐蚀混凝土之间的极限黏结强度先增加后降低;同时,对受腐蚀混凝土进行了超声检测,得到了不同腐蚀时期混凝土的损伤层厚度,根据试验结果的统计分析,建立了极限黏结强度降低系数与损伤层厚度的数学表达式,给出了混凝土腐蚀后,钢筋与混凝土的黏结强度计算公式.     

钢纤维陶粒混凝土轴心抗拉强度及粘结锚固性能分析

研究了钢纤维陶粒混凝土的抗拉强度、粘结锚固性能随钢纤维掺量和钢筋直径的变化规律。结果表明:随着钢纤维体积率的增加,陶粒混凝土的轴心抗拉强度逐渐提高,通过对试验数据的拟合得到轴心抗拉强度随钢纤维体积率变化的计算公式;相同钢纤维体积率下,陶粒混凝土粘结强度随钢筋直径的增大呈先提高后降低的趋势,峰值滑移量逐渐降低,钢筋直径为18 mm时,粘结强度最大;相同钢筋直径下,粘结强度随钢纤维体积率的增大而提高,峰值滑移量也逐渐增大;运用最小二乘法建立了基于轴心抗拉强度、钢纤维体积率、la/d、c/d的极限粘结强度公式;在极限粘结强度公式的基础上推导出钢筋在钢纤维陶粒混凝土中的锚固长度公式,并且钢纤维陶粒混凝土的锚固长度可按照GB 50010—2010进行设计。     

横向配箍约束再生混凝土-钢筋黏结性能研究

通过改变再生粗骨料取代率、钢筋直径及箍筋直径,完成了66个钢筋再生混凝土试件的中心拉拔试验.综合分析了上述因素对再生混凝土与钢筋黏结性能的影响规律,建立了再生混凝土与钢筋的黏结-滑移本构关系,并基于van der Veen理论模型,提出了配置箍筋后钢筋再生混凝土的开裂黏结强度理论公式.结果表明:配置箍筋试件与未配置箍筋试件的黏结-滑移曲线整体发展过程相似,可采用同一方程表达;配置箍筋试件的黏结-滑移曲线下降段较为平缓、曲线下降段参数b值离散程度较小,未配置箍筋试件可以采用b=1作为其由劈裂破坏到劈裂-拔出破坏的分界值;所建立的本构关系及黏结强度计算公式的理论值与试验值吻合较好.     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与螺纹钢筋的黏结力学特性

为研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的黏结性能,开展了16组不同混杂纤维掺量陶粒混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混凝土力学性能随混杂纤维掺量的变化规律。通过钢筋-混凝土黏结性能试验,得到螺纹钢筋与混凝土的极限黏结强度、峰值滑移及试件破坏形态等。基于试验实测黏结强度数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土极限黏结强度计算式,该式考虑了未掺加纤维的陶粒混凝土立方体抗压强度、钢纤维和聚丙烯纤维特征参数、钢筋直径、混凝土保护层厚度、黏结长度等参数。基于试验实测黏结强度和滑移值,采用三段式(上升段、水平段、下降段)表达式建立了可描述钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结滑移模型。     

配置600MPa钢筋有粘结部分预应力混凝土梁抗弯性能研究

对5根配置600MPa钢筋有粘结部分预应力混凝土梁进行静力加载试验,对试验梁的受弯承载力、混凝土应变、裂缝分布及延性等进行了分析,研究了混凝土强度及非预应力钢筋配筋率对试验梁抗弯性能的影响。结果表明:试验梁达到受弯极限状态时,尽管钢绞线未屈服,但600MPa钢筋可屈服,且梁的破坏仍具有一定的延性;试验梁跨中截面混凝土应变基本符合平截面假定,极限承载力可按照桥涵设计规范中抗弯理论公式计算;提出600MPa钢筋在预应力混凝土梁中抗拉强度设计值取500MPa,为600MPa钢筋在预应力混凝土结构中的应用提供参考依据。