长锚钢筋与混凝土黏结性能的量化分析模型

通过钢筋开槽内贴应变片的黏结滑移梁式试验,研究长锚钢筋屈服前后钢筋的应变及黏结应力分布特征,分析钢筋屈服后发生黏结退化的原因主要是钢筋直径的减小、钢筋的塑性伸长以及接触面的破坏加剧。根据试验结果,构建了在黏结性能中考虑钢筋应变对黏结应力和滑移影响的钢筋应变沿长度方向的分布函数;基于应变分布函数,建立了可量化的长锚钢筋黏结应力-滑移分析模型;基于能量等效原则,提出了钢筋弹性段和屈服段的平均黏结应力的确定方法,以及根据加载端应力和平均黏结应力确定钢筋弹性段的长度。基于此模型,可预测长锚钢筋屈服前弹性段以及屈服后弹性段和塑性段的应变、滑移、黏结应力沿长度方向的分布,并与既有试验结果进行了对比,验证了模型的有效性。该模型可用于罕遇地震作用下混凝土结构的力学性能分析。     

粉煤灰混凝土黏结性能试验研究

通过对粉煤灰混凝土黏结试件的直接拔出试验和梁式试验,分析粉煤灰掺量、钢筋种类、钢筋直径、混凝土强度和混凝土保护层厚度等因素对黏结性能的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变、黏结应力峰值越小;混凝土强度越高,自由端钢筋开始滑移时的荷载越大,加载端和自由端钢筋滑移量越小,加载端钢筋应变、黏结应力峰值越大;钢筋直径越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变越小;与配置HRB335级钢筋的试件相比,配置HRB400级钢筋的试件自由端钢筋开始滑移时的荷载更大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端和自由端钢筋应变、所需的黏结长度更小,黏结应力峰值更大。     

考虑钢筋与混凝土相对滑移的修正钢筋本构模型

为了研究钢筋滑移对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,在材料层次上建立了考虑钢筋与混凝土相对滑移的修正钢筋本构模型。采用等效三段阶梯函数描述黏结应力沿黏结长度的非线性分布规律,结合钢筋双线性应力-应变关系,推导了锚固钢筋滑移和平均滑移应变的理论计算式。锚固钢筋的总应变定义为理想黏结的钢筋应变与平均滑移应变之和。分别通过屈服和极限应力对应的钢筋总应变修正弹性模量和硬化模量,进而得到间接考虑钢筋滑移的简化分段线性应力-应变关系。非锚固钢筋的滑移采用降低屈服应力和屈服应变的方法加以考虑。对于钢筋的滞回规则,采用Sakayi等修正的Menegotto-Pinto模型。将本构模型通过子程序嵌入ABAQUS软件中,基于纤维梁单元,对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的非线性响应进行了数值模拟,并与试验结果对比,验证了该模型的有效性。结果表明,所建议的钢筋本构模型,数学表达形式简单且计算效率高,能够模拟地震作用下钢筋混凝土柱的承载力和变形特性,达到满足工程需要的精度。     

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、160 mm)、钢筋直径(16、20 mm)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。     

轻骨料混凝土中变形钢筋粘结应力分布试验研究

轻骨料混凝土作为一种新发展的建筑材料,对其粘结机理还没有达成共识。克服混凝土中钢筋应力测量的困难,通过钢筋内贴片粘结滑移试验,测得了轻骨料混凝土中变形钢筋加载端和自由端的相对位移、应力沿锚固长度的分布规律,进而得到了钢筋粘结应力分布规律。为轻骨料混凝土粘结机理研究及建立粘结本构关系提供了必要的基础。     

锈胀开裂后钢筋混凝土粘结滑移本构关系研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度.在钢筋开槽、内贴应变片的半梁式粘结试验的基础上,根据实测结果和理论分析,获得不同试件锚固长度内粘结应力及钢筋混凝土相对滑移的分布规律,推导出τ-s关系沿锚固长度的变化规律,从而提出了不同锈胀程度下,反映这种变化规律的位置函数ψ(x),建立考虑锚固位置影响的锈后钢筋混凝土粘结滑移本构关系,为锈后钢筋混凝土构件的有限元分析计算提供依据.     

再生混凝土钢筋黏结滑移本构关系研究

采用钢筋开槽内贴片试验方法,完成6组钢筋再生混凝土试件的拉拔试验,获得不同强度、不同再生骨料取代率下混凝土与钢筋的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变.基于试验结果,研究了再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结锚固强度及黏结滑移曲线的影响,并采用二次分布矩阵插值函数法及沿锚长积分法分别计算不同锚固位置处钢筋与再生混凝土的黏结应力和相对滑移,得到不同锚固位置处黏结滑移关系及位置函数.最后建立再生混凝土与钢筋考虑黏结滑移位置函数的τ-s本构关系,为再生混凝土的工程应用提供参考依据.     

增强筋与混凝土粘结性能的研究进展

对钢筋、纤维增强材料（FRP）筋与混凝土的粘结机理、受力过程、影响因素、粘结强度、粘结长度和本构关系等性能的国内外研究现状进行介绍。基于此,提出了钢筋、FRP筋与混凝土粘结的研究思路。     

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。     

聚氨酯高聚物与钢筋粘结强度试验研究

采用中心拉拔的试验方法,研究了高聚物材料与钢筋的粘结特性,分析了高聚物密度、锚固长度、钢筋直径对粘结强度的影响。结果显示:粘结失效的形式以钢筋被拔出为主,接触界面上高聚物材料发生剪切破坏;平均粘结强度随高聚物密度的增大而增大,随锚固长度的增加而减小;钢筋直径对平均粘结强度影响较小;粘结力沿锚杆轴向呈非均匀分布,最大粘结力位于荷载近端,远端粘结力大小趋近于零。     

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。     

锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能试验研究

钢纤维混凝土具有良好的开裂后拉伸性能和韧性,已被广泛用于工程结构的修复加固中。对于所修复的锈蚀构件,钢纤维混凝土与锈蚀钢筋的黏结性能是影响其力学性能的关键因素。首先通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀,进而采用清理干净的预锈蚀钢筋制作拉拔试件,然后通过中心拉拔试验研究锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能。试验结果表明：钢纤维的掺入能够使试件从劈裂破坏转变为拔出破坏,同时黏结强度比提高4.4%~7.5%;随着黏结长度的减小,加载端与自由端的相对滑移也逐渐减小,而峰值黏结应力对应的平均滑移却逐渐增大;锈蚀率对黏结强度的影响与黏结长度相关,与未锈蚀试件相比,当锈蚀率达到约15%时,黏结长度为3d（d为钢筋直径）试件的黏结强度减小21%,而黏结长度为7d试件的黏结强度基本不变。基于试验结果,建立了以锈蚀率和黏结长度为参数的黏结强度经验公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

胶合木植筋黏结锚固性能试验研究

对25个胶合木植筋（带肋钢筋）试件进行对拉试验,研究植筋长细比(λ=la/d)及胶层厚度对胶合木植筋的连接承载力及界面黏结性能的影响,并对试件的破坏形态和破坏机理进行分析。为获得胶层界面黏结应力的分布,设计钢筋内贴片试件进行试验。结果表明,试件的破坏形态主要有钢筋拔出、木材环向剪切、木材劈裂、钢筋屈服;植筋连接的拉拔承载力随锚固长度及胶层厚度的增加而增大,当植筋长细比λ达到12.5时,试件发生钢筋屈服破坏,属延性破坏模式;锚固长度与胶层厚度对植筋 木材的黏结性能影响显著,不同锚固长度和胶层厚度的试件,其胶层界面黏结应力分布符合Volkersen(1938)理论,总体上沿锚固长度方向呈两端附近大而中部小趋势;在胶层厚度2~6mm范围内,随着胶层厚度的增加,钢筋-胶层界面与木材-胶层界面平均黏结应力呈不同的变化规律,前者随胶层厚度的增加而增大,而后者随胶层厚度的增加而减小,且胶层厚度的适当增加有利于加载端部的黏结应力峰值的降低。     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

螺旋状高强预应力钢筋与混凝土粘结性能试验研究

螺旋肋钢丝、异形钢棒和光圆钢棒是近年开发的高强钢丝新品种。对112个拉拔试件进行了单调加载下的拔出试验研究,分析了3种新型高强预应力钢筋的外形特征,通过拉拔试验,探讨了其与混凝土的粘结锚固特性和受力破坏全过程,研究了影响粘结锚固性能的主要因素,并统计回归了高强预应力钢筋的锚固强度计算公式。试验研究表明,螺旋肋钢丝与异形钢棒在拔出过程中均发生明显的转动现象,荷载—滑移曲线形状均呈偏态的多峰衰减曲线,其粘结性能比光圆钢棒强而可靠,且锚固延性好,即使滑移很大时,仍能维持相当的锚固力。     

带肋钢筋和钢绞线黏结性能试验研究

通过16个未配横向箍筋拉拔试件的拔出试验,研究了带肋钢筋和钢绞线的黏结性能.结果表明:黏结介质相同时,单根带肋钢筋的黏结强度高于单根钢绞线的黏结强度,但前者的最大滑移值远小于后者.不管是单根带肋钢筋还是单根钢绞线,其与混凝土的黏结强度和最大滑移值均大于其与水泥浆的相应值.配单根带肋钢筋试件出现钢筋拔出且试块劈裂的破坏现象;配单根钢绞线试件发生钢绞线旋转拔出的延性破坏;配3根钢绞线束试件破坏时,钢绞线束整体拔出,黏结延性较好;配6根钢绞线束试件出现"钢绞线束-水泥浆-波纹管"组合体拔出且混凝土劈裂的脆性破坏,滑移值很小.单根带肋钢筋和单根钢绞线的相对黏结特性系数试验值均与GB 50010—2002规范值符合较好.对钢绞线束的黏结长度给出了建议公式.     

HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析

设计了28组拉拔试件,研究了不同钢纤维体积掺量、再生骨料取代率、钢筋直径和锚固长度对HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,试件的黏结强度下降;与再生骨料取代率为0相比,当再生骨料取代率为100%时,试件的黏结强度下降幅度最大;随着钢纤维掺量的增加,试件的黏结强度整体呈上升趋势,极限荷载下钢筋自由端的滑移值也相应增加;钢筋直径增大时,其黏结强度有所降低;有效锚固长度增大时,黏结强度出现了不同程度的下降,且有效锚固长度为5d时的极限黏结强度最大。     

钢筋与钢-碳纤维混杂纤维增韧混凝土粘结性能试验

将碳纤维和钢纤维同时添加到混凝土中形成混杂纤维增韧混凝土,采用钢筋对剖开槽贴片的方法,进行了钢筋有效粘结区长度分别为8d,12d,24d(d为钢筋直径)的粘结性能试验研究。根据试验结果,分析了由于粘结长度的不同以及裂缝的开展对于粘结应力和滑移分布规律的影响,给出了裂缝间粘结应力分布规律的表达式以及滑移沿试件长度分布规律的表达式。建立了混凝土与变形钢筋粘结应力和滑移沿试件长度分布规律的表达式。推导了实用的荷载、试件长度以及加载端滑移三者间的关系表达式。     

锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移梁式试验研究

通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力 滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响。研究结果表明：钢筋锈蚀率为0%和1%时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9%时,发生钢筋拔出破坏;锈蚀率为3%和6%时,试件钢筋拔出和混凝土劈裂破坏共同发生;锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力随钢筋锈蚀率的增加而先增大后减小,锈蚀率为1%时黏结应力为最大;锈蚀率为0%和1%时,黏结应力峰值集中在加载端附近,随锈蚀率增大,黏结应力峰值靠近自由端;随锈蚀率的增加,滑移增幅变大;依据试验结果,拟合了黏结应力沿锚固区分布规律的位置函数,结合平均黏结应力 滑移本构方程,建立了可反映不同位置锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移的本构方程。     

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.