型钢混凝土柱粘结滑移性能及ANSYS数值模拟方法研究

进行了20个型钢混凝土构件的推出试验、20根型钢混凝土偏心受压柱试验,以及23根型钢高强混凝土柱在反复荷载作用下的试验。通过在型钢与混凝土之间埋设的电子滑移传感器和电阻应变片,得到了粘结应力和内部滑移沿型钢埋置长度的分布规律;考虑了混凝土强度、型钢的保护层厚度和埋置长度,以及横向配箍率等诸因素,建立了型钢混凝土粘结强度的计算公式;分析了构件长细比、荷载偏心距对粘结强度和滑移应变的影响,提出了偏心受压柱粘结滑移本构关系的一般表达式;研究了型钢高强混凝土柱在动力作用下粘结滑移的分布规律和粘结退化机理,提出了反复加载条件下的粘结滑移本构模型。结合目前广泛应用的大型商业软件ANSYS程序,对型钢混凝土构件的非线性有限元分析方法进行了研究,全面介绍了数值计算中所涉及到的材料模型定义、几何模型建立、单元划分、约束条件处理等技术问题,并提出了采用非线性弹簧单元(Combination39单元)对型钢混凝土粘结滑移进行模拟的实用方法。     

型钢混凝土粘结滑移性能试验研究

通过淹钢混凝土标准推出试验(push-outtest),对型钢混凝土粘结滑移受力机理、粘结强度和粘结滑移本构关系等关键问题进行研究。采用正交试验法设计16个标准推出试件,主要研究混凝土强度等级、型钢埋置长度、横向配箍率和型钢的混凝土保护层厚度等四个主要因素对粘结滑移性能的影响,考察型钢翼缘外侧、翼缘内侧及腹板与混凝土粘结性能。并设计4个对比推出试件,单独考察型钢翼缘外侧对粘结作用的贡献。试验研究结果表明,在荷载上升阶段和荷载下降阶段内部型钢应变分别呈指数分布和线形分布;在型钢翼缘外侧、翼缘内侧和腹板等不同部位,界面内部滑移具有相近分布规律;在荷载下降阶段,型钢翼缘外侧相对翼缘内侧及腹板对总体粘结作用贡献更大。根据所有试件的加载端和自由端的荷载-滑移曲线试验结果,统计回归出型钢混凝土特征粘结强度和特征滑移值计算公式,并提出型钢混凝土平均粘结应力-加载端滑移本构关系的数学模型(-τSL模型)。     

型钢混凝土粘结滑移本构关系的分析研究

根据国内外关于型钢混凝土组合结构粘结性能的理论和试验研究成果,分析了型钢混凝土的粘结滑移机理、影响粘结滑移性能的主要因素以及沿锚固长度粘结应力的分布规律,对型钢混凝土的粘结滑移本构关系进行分析。建立了一个新的二次多项式函数,为以后与钢管混凝土本构关系建立统一公式奠定基础。     

型钢混凝土粘结-滑移推出试验的理论分析

为了从理论上推导随不同位置变化的型钢混凝土粘结滑移本构关系,以推出试验为基础,从能量分析角度得到了弹性范围内型钢混凝土滑移曲线沿试件纵长的分布规律及其数学表达式。采用粘结应力沿型钢锚固长度呈负指数分布的两参数模型,根据平衡方程及推导得到的相对滑移公式推出了粘结应力分布曲线的具体参数。通过对文献中具体试件的计算分析,验证了公式的实用性,并发现型钢与混凝土间的相对滑移由试件两端开始,逐渐向内部截面延伸,此结论与以往的滑移分布呈负指数分布的假设相比更为合理。     

型钢混凝土粘结滑移性能研究

根据国内外有关型钢混凝土粘结滑移的试验研究资料 ,分析了型钢混凝土粘结滑移机理和影响型钢混凝土粘结性能的各因素 ,并从型钢混凝土保护层开裂的角度 ,根据力扩散角度原理 ,建立了型钢混凝土临界保护层的确定方法。提出了型钢混凝土粘结强度的计算原理和公式 ,并在此基础上建立了型钢混凝土局部粘结破坏和整体粘结破坏极限荷载的计算公式 ,并与相关试验结果进行了对比 ,吻合较好。最后从弹性力学的角度 ,推导了沿型钢混凝土锚固长度上的粘结应力与相对滑移之间的粘结滑移t S本构关系     

考虑粘结滑移的型钢混凝土柱有限元分析

采用线性回归法拟合出粘结—滑移本构关系,建立了型钢混凝土结构的有限元力学模型,并对型钢混凝土在轴心受力作用下的力学行为进行了分析计算,从而得出了型钢混凝土构件应力、应变和粘结滑移的分布规律。     

型钢混凝土粘结-滑移本构关系理论分析

根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究 ,对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了综合和分析 ,并根据粘结应力的分布规律 ,利用弹性力学中相似性的原理 ,从弹性力学角度对型钢混凝土粘结滑移本构关系进行了理论推导 ,建立了粘结应力与粘结滑移关系的数学模式 ,可为用有限元法进一步分析型钢混凝土结构的非线性性能提供参考和依据     

型钢混凝土构件的粘结——滑移衣构关系研究

基于国内外有关型钢混凝土粘结滑移的试验研究资料,以型钢混凝土短柱在拉拔和推出状态下的试件为例．推导了型钢混凝土的粘结滑移本构关系。根据型钢混凝土的受力平衡条件和边界条件,推导出不同锚固位置上的τ—s关系式,为型铜混凝土建立了相应的粘结滑移本构关系奠定了理论基础。     

型钢混凝土构件的粘结—滑移本构关系研究

基于国内外有关型钢混凝土粘结滑移的试验研宄资料,以型钢混凝土短柱在拉拔和推出状态下的试件为例,推导了型钢混凝土的粘结滑移本构关系.根据型钢混凝土的受力平衡条件和边界条件,推导出不同锚固位置上的T-s关系式,为型钢混凝土建立了相应的粘结滑移本构关系奠定了理论基础.     

型钢混凝土构件的粘结-滑移本构关系研究

基于国内外有关型钢混凝土粘结滑移的试验研究资料,以型钢混凝土短柱在拉拔和推出状态下的试件为例,推导了型钢混凝土的粘结滑移本构关系。根据型钢混凝土的受力平衡条件和边界条件,建立在不同锚固位置上的τ-s关系式,为型钢混凝土粘结滑移本构关系奠定了理论基础,并为采用有限元进一步分析型钢混凝土结构的非线性性能提供参考和依据。     

钢丝绳与3D打印水泥基复合材料的黏结性能

为研究钢丝绳与3D打印水泥基复合材料之间的黏结性能,以钢丝绳直径和打印成型方式为研究参数,设计开展拉拔试件试验研究,测试了钢丝绳与3D打印水泥基复合材料的黏结 滑移曲线,分析了黏结性能的变化规律和黏结破坏模式,基于钢丝绳与打印材料交界面的空间关系研究了黏结性能的变化机制,建立了钢丝绳与3D打印水泥基复合材料的黏结 滑移模型。研究结果表明：钢丝绳与3D打印水泥基复合材料的黏结破坏主要为拔出破坏;当钢丝绳直径相同时,采用3D打印制作的试件,其黏结强度低于模板浇筑试件的黏结强度,平行打印、斜向打印、垂直打印的黏结强度分别为模板浇筑试件的74%、66%、43%;在相同的试件成型方式下,随着钢丝绳直径的增大,黏结强度有所下降;钢丝绳拔出过程中伴随着明显的转动,采用高斯多峰模型可以很好地描述黏结 滑移曲线的波形下降规律。     

基于统一强度理论的钢管活性粉末混凝土短柱承载力分析

采用双剪统一强度理论,充分考虑中主应力对钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱的影响进行研究,推导出受压构件极限承载力公式;在此基础上结合粘结滑移理论,提出考虑钢管与RPC组合界面粘结力作用的轴压短柱的承载力统一解。并将计算结果与文献资料的试验数据进行比较,结果吻合较好,表明统一强度理论和粘结滑移理论对钢管RPC柱的理论计算有非常好的适用性。该结果为钢管RPC柱承载力计算方法的优化设计提供了一定的理论依据,对工程设计有一定的参考价值。     

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。     

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。     

BFRP筋与地聚物混凝土黏结性能试验研究

通过对51个玄武岩纤维复合材料（BFRP）筋-地聚物混凝土界面黏结试件进行中心拉拔试验,分析了BFRP筋与地聚物混凝土的界面黏结破坏机理,研究了BFRP筋表面形式（浅螺纹、喷砂和深螺纹）、直径d（12、16 mm和20 mm）、黏结长度（2.5d、5d和7.5d）、地聚物混凝土强度等级（C30、C40和C50）及混凝土保护层厚度（20、45 mm和69 mm）等因素对BFRP筋-地聚物混凝土界面性能的影响,并与9个BFRP筋-普通混凝土界面黏结试件中心拉拔试验结果进行比较。试验结果表明：BFRP筋-地聚物混凝土界面黏结强度与BFRP筋-普通混凝土界面黏结强度基本相同;BFRP筋表面形式对其黏结性能影响较大,直径为12 mm时,浅螺纹、喷砂和深螺纹BFRP筋与地聚物混凝土的黏结强度分别为15.33、20.49 MPa和22.66 MPa;随着FRP筋直径和黏结长度的增加,BFRP筋与地聚物混凝土黏结强度降低,而随着混凝土强度和和保护层厚度的增加,黏结强度提高。通过CMR和mBPE模型对试验所得黏结应力-滑移曲线进行拟合,发现CMR模型能够较为准确的描述BFRP筋与地聚物混凝土间的黏结应力-滑移关系。     

钢筋与钢纤维混凝土的黏结滑移性能及其关系模型

基于内贴应变片的钢筋与钢纤维混凝土局部黏结试件的拉拔试验,研究钢筋与不同强度钢纤维混凝土的黏结性能。通过对实测钢筋应变的分析,建立了以三次多项式表达的黏结应力分布函数,得到了各级荷载作用下钢筋与钢纤维混凝土黏结应力和相对滑移沿黏结区段的分布,进一步分析了钢纤维和混凝土强度对黏结性能的影响。结果表明,随钢纤维的体积率和混凝土强度的增大,黏结试件加载端附近的黏结应力提高,黏结应力极值总体向加载端靠拢;同时,加载端与自由端的滑移减小。最后,提出了能够较好反映钢筋与钢纤维混凝土受力过程的黏结-滑移关系模型。     

钢筋与混凝土粘结性能研究综述

介绍了国内外研究钢筋与混凝土粘结性能的现状，从试验方法、粘结机理、影响因素、粘结滑移本构关系和数值分析方法等方面进行了论述，为钢筋与混凝土粘结性能研究提供参考。     

型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试件加载端荷载-滑移曲线。通过分析沿型钢锚固方向应变和界面黏结应力的分布规律,运用灰色关联理论建立了黏结应力计算式,并推导出荷载-滑移曲线关系表达式。讨论了影响界面滑移损伤变量的关系。结果表明：各试件加载端荷载-滑移曲线走势基本相同;灰色关联理论能够较好地反映黏结应力与各影响因素之间的关系,其中保护层厚度与黏结应力相关性最好;推导的黏结应力算式的计算精度能达到98%;提出的黏结应力-滑移的本构关系数学表达式拟合度较好;界面损伤发展程度与各影响因素关系紧密。