植筋搭接混凝土梁静力及疲劳受弯试验研究

为研究植筋锚固在混凝土构件受拉区的受力性能,进行了5根采用植筋技术进行受拉主筋搭接的钢筋混凝土梁受弯试验。其中3根试验梁先静力加载至60%设计荷载,卸载后再加载至破坏,2根试验梁承受2×106次疲劳荷载后再静力加载至破坏。静力试验结果表明,植筋搭接梁在加载再卸载后有较大的残余变形,反映了植筋胶及粘结界面的弹塑性特性。不同搭接长度的植筋搭接梁其抗弯刚度差异不大,但其开裂荷载和极限承载力却有较大差异。将植筋搭接梁的试验结果与块体试件植筋锚固单向拉拔试验的结果比较表明,在相同植筋条件下,梁式试件破坏时钢筋的应力远小于块体试件单向拉拔试件破坏时钢筋的应力。在梁底部纵筋搭接区范围有较多的交叉斜裂缝。这些现象表明基材的应力状态及植筋的混凝土保护层厚度对粘结锚固性能有很大影响。疲劳试验结果表明,在疲劳加载的早期裂缝就基本出齐,从5×105次至2×106次加载过程中裂缝发展不大,也没有新的裂缝产生。在本文的试验条件下,疲劳加载对梁的抗     

混凝土植筋受冲击后粘结性能试验研究

进行了混凝土植筋在落锤冲击荷载作用后的粘结锚固性能试验。试件按植筋深度的不同分为4组,每组试件分别进行了静力拉拔试验和5种冲击加载工况试验,冲击荷载峰值为同组试件静力极限拉拔力的0.6~1.5倍,试件在承受冲击力作用后再进行静力拉拔试验。结果表明,植筋深度小于临界锚固长度的试件,承受较大冲击荷载后试件的承载力即完全丧失,承受较小冲击荷载后试件的承载力虽未完全丧失,但延性大幅度降低;对于植筋深度相当于临界锚固长度的试件,承受冲击荷载后试件仍有较大的抗拉拔承载力,但延性降低较大;当植筋深度大于临界锚固长度时,试件在承受冲击荷载后仍有良好的抗拉拔承载力和延性。     

受弯植筋梁疲劳损伤试验研究

受弯状态下植筋结构疲劳损伤影响其失效机理的研究相比于静载拉拔试验方面的研究明显不足。通过比较3组不同植筋深度的受弯植筋梁疲劳试验结果,分析了疲劳与静载试验现象的异同。疲劳试验采用的应力比为0.56,试件经200万次循环加载后静力加载至破坏。分析疲劳试件挠度与循环加载次数的关系,得出不同锚固深度试件的疲劳变形计算式。研究试件应力-循环加载次数曲线,得到不同锚固深度试件经疲劳加载后的应力计算式。结果表明:随植筋深度增加,疲劳加载对试件变形、应力的不利影响在逐渐减小;疲劳加载对植筋梁造成的损伤集中在前50万次循环加载。与静载试验相比,疲劳加载会使试件破坏形态发生改变,疲劳荷载使得植筋端头处成为新的薄弱位置。疲劳加载时,植筋深度达到25d时钢筋才会屈服,试件发生塑性破坏。     

中低周疲劳荷载作用下小直径钢筋植筋锚固性能试验研究

植筋技术广泛应用于建筑结构加固与改造工程中,但面对复杂多样的实际工程需要,植筋技术相关研究尚需不断拓展。试验设计共24个植筋深度为10d、15d、20d的CGM混凝土试件,对C6、C8两种小直径钢筋在中低周疲劳荷载作用下植筋锚固性能进行研究。结果表明:轴向拉拔荷载与植筋深度相同时,疲劳荷载使胶筋界面滑移量显著增大且滑移速率加快。实测得到了植筋试件的荷载—轴向应变曲线,分析得出疲劳荷载、植入深度对植入端受荷分布的影响,提出了小直径钢筋植筋在疲劳荷载工况下工作时,可通过适当增加植筋深度使植入端受荷均匀,以达到减小胶筋滑移,避免粘结破坏,提升锚固性能的目的。     

高温下植筋试件拉拔试验

设计制作了25个试件,试件的植筋深度为lOd和15d,分别在高温下进行拉拔试验,来研究不同温度对不同植筋深度的钢筋拉拔承载力的影响。试验中,记录混凝土内部的温度与不同混凝土内部温度下的植筋拉拔承载力。分析了高温和常温下具有相同植筋深度试件的承载力,高温下不同植筋深度试件的拉拔承载力,并拟合出粘结应力和温度的关系。试验结果表明,高温对植筋的拉拔承载力和锚固段粘结力有明显的影响;当温度高于350℃后,高温下植筋的承载力降低为常温下的10％～20％。     

混凝土结构双筋植筋的锚固性能试验研究

为了研究混凝土结构双筋植筋的锚固性能,进行了8个混凝土结构双筋植筋试件和1个单筋植筋试件的拉拔对比试验,得到不同植筋深度和不同植筋间距对双筋植筋锚固性能的影响规律。试验结果表明,在其他条件相同的条件下,植筋间距对双植筋锚固性能具有较大的影响,当植筋深度为10 d,且植筋间距大于200mm时,可以不考虑单筋锚固承载力的降低,当植筋间距在100mm～200mm时,应考虑植筋间距对双筋植筋承载的影响。在试验研究的基础上,建立了混凝土结构双筋植筋锥体-粘结复合破坏拉拔承载力计算公式,计算值与试验值符合较好,可以作为混凝土结构双筋植筋锥体-粘结复合破坏拉拔极限承载力计算公式。     

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。     

胶合木螺栓杆植筋抗拔性能试验研究

对30个胶合木螺栓杆植筋试件进行对拉试验,研究锚固长度及胶层厚度对胶合木螺栓杆植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响。试验结果表明,所有试件的破坏形态为胶层附近木材环向剪切破坏。加载初期,荷载-滑移关系曲线近似呈线性增长关系;随着荷载的增加,部分荷载-滑移关系曲线也表现出了一定的非线性行为;试件的极限荷载随锚固长度及胶层厚度的增加均增大;相同胶层厚度下,钢筋/胶层与木材/胶层界面平均粘结应力均随锚固长度的增大而减小;相同锚固长度下,钢筋/胶层界面的平均粘结应力随胶层厚度的增加而增大,而木材/胶层界面的平均粘结应力随着胶层厚度的增加而减小。     

循环荷载作用下植筋混凝土梁优化设计研究

植筋混凝土梁在达到规定的植筋深度时,经循环荷载作用后植筋端头处截面因抗剪能力不足出现斜裂缝,引起构件脆性破坏。针对此问题,提出了一种优化设计方案,即在植筋端头处设置箍筋。设计6组试件,对比优化前后植筋梁的破坏特征、延性系数、承载力、钢筋应变和疲劳损伤的差异。结果表明:在设计时将植筋端头置于原构件箍筋处能够明显提高植筋混凝土梁的延性系数和承载力,降低疲劳损伤。植筋深度决定了植筋梁的破坏特征,植筋深度小于20d,经优化后的试件仍发生脆性破坏。锚固深度达到25d时,经优化的试件疲劳破坏特征由脆性破坏转为塑性破坏。推导出了与植筋深度和混凝土残余应变相关的疲劳损伤计算公式,经优化设计后试件的疲劳损伤可以降低13.93%~19.24%。     

GFRP筋与胶合木粘结锚固性能试验研究

通过对9个GFRP植筋胶合木试件的粘结性能试验,对植筋试件的破坏形态、破坏机理及粘结锚固性能进行了初步研究。试验结果表明:该类试件的破坏模式主要有拉拔端木材劈裂破坏、胶层剪切破坏和复合型破坏;当GFRP筋直径为16 mm,锚固长度为120 mm,180 mm,240 mm时,试件破坏荷载呈逐渐增大趋势,分别为49.50 kN,64.33 kN和84.87 kN,而粘结剪应力平均值逐渐降低;通过数据分析,发现粘结剪应力在靠近试验端10～30 mm范围内出现峰值,大小为均值的2～4倍;GFRP筋的有效粘结锚固长度约为锚固长度的1/2。研究表明,胶合木和GFRP植筋之间具有良好的粘结锚固性能,在木结构工程领域具有一定的应用前景;同时今后尚需开展更多试验研究和理论分析工作,以期为工程应用提供更多参考。     

Preliminary experimental investigation of the fatigue bond behavior of CFRP confined RC beams

This paper presents the results of the first phase of a study on the effect of the confinement provided by transverse carbon fiber reinforced polymer (CFRP) sheets on the fatigue bond strength of steel reinforcing bars in concrete beams. Reinforced concrete bond-beams 150 × 250 × 2000 mm were tested. The variables examined were the area of the CFRP sheets (none or one U-wrap CFRP sheet), the reinforcing bar diameter (20 or 25 mm) and the load range applied to the specimens. The results showed that increasing the bar diameter increased the fatigue bond strength for the unwrapped beams. The CFRP sheets increased the bond strength of the bond-beams with 20 mm bars. However, for the beams with 25 mm steel bars the failure mode changed from a bond splitting failure for the unwrapped beams to a diagonal shear failure for the CFRP wrapped beams, and there was little increase in fatigue strength. Finally, the bond failure mechanism for repeated loading is described.     

带锚固板高强热轧钢筋与混凝土黏结锚固性能试验研究

为研究带锚固板高强热轧钢筋（HRB500、HRB600）与混凝土之间的黏结性能,设计了24组共120个试件,对其进行拉拔试验。试件主要变化参数为钢筋公称直径、钢筋屈服强度、钢筋的锚固长度、混凝土强度。通过在纵肋一侧槽底面粘贴应变片（间距为30mm）的实测值,获得了各级荷载下拉拔力在锚固段钢筋黏结力和端部锚固板承压力间的分配。基于试验结果,分析了钢筋锚固板的锚固长度与钢筋公称直径之比和钢筋屈服强度与混凝土抗拉强度之比对钢筋屈服时拉拔力在钢筋锚固段黏结力和端部锚固板承压力间的分配影响。试验结果表明,锚固板承压力与加载端钢筋屈服力的比值随钢筋锚固板的锚固长度与钢筋公称直径之比的增加、随钢筋强度与混凝土抗拉强度之比的减小而线性减小。基于试验结果,拟合得到了以两个影响因素为自变量的计算公式。     

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.     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

不同缺口类型钢筋力学性能试验及数值分析

为模拟局部锈蚀对钢筋静力及疲劳性能的影响,对4种缺口形状、6种缺口尺寸的100根钢筋进行轴向静力拉伸和疲劳拉伸试验.基于静力拉伸试验结果,给出了缺口形状、缺口深度与钢筋屈服载荷、极限荷载间的定量关系,分析了缺口尺寸对应力集中系数的影响;基于疲劳拉伸试验结果,研究了缺口形状和缺口尺寸对钢筋疲劳寿命的影响,建立了钢筋应力范围-疲劳寿命-缺口深度的曲线方程;在试验基础上,建立了精细有限元三维实体计算模型,分析了缺口附近的应力分布状态,解释了坑蚀形态导致钢筋性能退化的原因.结果表明:三角形缺口应力集中系数最大,依次为变长度三角形、径向椭圆形和轴向椭圆形,应力集中程度随应力水平和缺口深度的增加而增大;不同缺口类型钢筋的实际应力范围和疲劳寿命在对数坐标下呈线性关系;三角形和变长度三角形锈坑应力集中梯度较大,率先进入塑性变形阶段,从而较早发生破坏.     

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。     

带肋钢筋锚固疲劳性能的评价方法

借鉴挪威DNV公司离岸混凝土结构设计标准(DNV-OS-C502)中的有关规定,计算了带肋钢筋与混凝土之间的疲劳黏结强度,得出了不发生黏结疲劳破坏时的钢筋允许疲劳应力幅[△os].在此基础上,对我国带肋钢筋锚固疲劳性能做出了对比评价,分析了提高带肋钢筋锚固疲劳性能的有效措施.     

植筋参数对UHPC-石材界面抗剪性能的影响研究

在桥梁结构的加固工程中，植筋是最常用的界面连接增强措施。为明晰UHPC加固石砌结构植筋界面的力学性能，通过30个UHPC-石材组合试件推出试验，研究不同界面植筋率、植筋深度和植筋间距对UHPC-石材界面抗剪性能的影响，分析不同植筋参数下组合试件的裂缝开展及分布情况和荷载 滑移曲线特征。结果表明：①未植筋UHPC-石材组合试件的破坏模式均为脆性破坏，而植筋试件则主要表现为以界面滑移和石材局部劈裂为主要特征的延性破坏模式，石材表面裂缝形态均呈现“八”字形的斜向裂缝；②当植筋率小于0.29%时，组合试件的界面抗剪强度和延性随植筋率的增大而逐级提升，植筋率为0.09%、0.19%和0.29%的抗剪强度分别是未植筋组合试件的1.54倍、1.98倍和2.66倍；当植筋率继续增大时，UHPC-石材界面强度却出现降低的趋势；③植筋深度和植筋间距对组合试件界面抗剪强度影响较小，而对UHPC-石材界面延性影响较大；④基于试验结果和有限元分析，建议UHPC加固石砌体结构中带肋钢筋的最大锚固长度为10d(d为钢筋公称直径)，植筋间距取50～100mm较为合理；考虑安全和经济等因素，建议UHPC与石材的界面最优植筋率为0.29%，而UHPC加固层厚度以50mm为宜。     

Bond between carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) bars and ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC): Experimental study

Carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) bars are currently used to reinforce concrete in an attempt to overcome the corrosion issue encountered with ordinary steel. In order to exploit more efficiently their tensile capacity, it is interesting to use CFRP bars as prestressing tendons. This application requires a high quality concrete matrix. The advantageous characteristics of UHPFRC, such as high strength, good ductility and durability, mean that a UHPFRC structure prestressed with CFRP bars may be lighter and require less maintenance. Since the flexural behaviour of prestressed concrete members reinforced with CFRP bars is highly dependent on the bond between the two materials, an experimental program was carried out in order to investigate the bond of CFRP bars embedded in UHPFRC. Two types of surface, smooth and sand-coated, were investigated. Pullout tests were performed to examine the effect of varying parameters such as embedment length, bar diameter and concrete age. The results clearly show that the bond strength of macroscopically smooth bars embedded in UHPFRC is close to that of sand-coated bars. It was also found that ultimate bond strength decreases with bar diameter and with embedment length. Moreover, the bond strength can be expected during early age (3 days). A post-test examination revealed that damage occurred only in the outer layers of the CFRP bars.