轻骨料混凝土中变形钢筋粘结应力分布试验

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．     

无粘结部分预应力纤维聚合物筋混凝土梁试验

目的研究无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件的受力性能,荷载作用下CFRP筋应力增量、受弯构件变形以及裂缝分布特征.方法设计制作4根简支试验梁,梁中以CFRP筋作无粘结预应力筋、普通钢筋作非预应力筋,对试验梁在两点进行分级加载,根据各梁试验结果对这类梁的受力性能展开研究.结果试验梁的裂缝分布比较均匀,且主要集中在纯弯曲段;混凝土的开裂对梁的变形及CFRP筋应力增量影响不大,而非预应力钢筋屈服后,试验梁变形及CFRP筋应力增量明显增大,且CFRP筋极限应力增量受综合配筋指标影响显著;提出了以综合配筋指标为自变量的无粘结CFRP筋极限应力增量计算公式.结论无粘结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件有良好的力学性能,试验结果为开展这类梁的设计研究提供了理论依据.     

钢筋粘结滑移的理论模型分析

将化学胶合力、摩擦力和机械咬合力等所构成的粘结强度简化为初始粘结应力和随粘结滑移增长的摩擦应力之和,并且将摩擦应力的非线性变化采用双直线滑移曲线表达.将钢筋锚固长度的粘结强度发挥程度划分为塑性段与弹性段,应用荷载传递函数方法与钢筋滑移的连续条件建立粘结滑移本构模型.剪切变形系数Cz初始粘结应力τ0与粘结应力的增长率ξ等计算参数采用复形优化方法拟合确定.与试验数据对照,可以较好地反映粘结强度的发展与分布规律.     

疲劳荷载作用下梁内不同类型钢筋破坏关系

为了研究在疲劳荷载作用下,梁内钢筋的应力变化情况,通过12片后张有粘结部分预应力混凝土梁的疲劳试验,研究了与疲劳破坏密切相关的钢筋最大应力、应力幅的变化规律．结果表明:在梁的使用阶段,预应力钢筋与非预应力钢筋的应力幅比值处于等比例变化,非预应力钢筋应力幅是影响部分预应力混凝土梁疲劳性能的关键因素．随着重复荷载次数的增加,钢筋与混凝土之间粘结性能的退化和有效预应力的不断降低是两种不同类型钢筋破坏并不同步的两个重要原因．最后,在试验分析的基础上,提出了开裂截面处消压后预应力钢筋应力增量的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好．     

RC类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型

通过22组活性粉末混凝土中心拔出试验,分析了混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋与RPC粘结长度对变形钢筋与RC类活性粉末混凝土粘结性能的影响,总结了钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏以及钢筋拔出与混凝土劈裂破坏同时发生等3种破坏模式的发生条件,结合试验数据拟合得到RC类养护模式下各粘结锚固特征值计算公式,建立了RC类活性粉末混凝土钢筋平均粘结应力-滑移本构模型,并利用该模型与试验结果进行验证,效果较好;通过钢筋内贴应变片中心拔出试验,分析粘结应力分布规律,拟合得到粘结位置函数。试验结果表明:变形钢筋与活性粉末混凝土粘结强度随混凝土抗压强度的增大而增大;随着钢纤维掺量增加,极限粘接强度τu和残余粘接强度τr呈增大的趋势;随着钢筋直径的增大,初始粘接强度τ0先减小后增大,τu和τr减小;随着钢筋粘结长度的增大,τ0和τr增大,而τu呈减小趋势;随荷载增加,粘结应力峰值从加载端向自由端移动;粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀;结合平均粘结应力-滑移本构模型和粘贴位置函数得到的公式能较为充分地反映RC类活性粉末混凝土与变形钢筋的粘结应力-滑移本构模型。     

加强型预应力混凝土管桩抗弯剪性能试验研究

为有效解决普通预应力混凝土管桩抗弯（剪）性能较差的现状,研发了主筋加强型预应力混凝土管桩,并进行抗弯及抗剪性能方面的原型试验研究.抗弯试验结果显示：非预应力螺纹钢筋的配置较大幅度提高了预应力混凝土管桩的抗弯性能,且原有预应力钢筋配筋率越低效果越明显,但抗裂性能没有明显改善;螺纹钢筋的配置明显减小了桩身裂缝的长度和平均宽度,裂缝分布范围及数量有一定程度的增加.2种类型管桩的主要应力均位于跨中纯弯段内,裂缝出现以前跨中界面应变基本符合平截面假定,裂缝出现后中性轴上移.抗剪试验显示：非预应力螺纹钢筋的配置改变了桩身的应力和裂缝分布规律,较大幅度减小了管桩在剪力作用下的变形量,但抗剪承载力提高程度取决于原有预应力钢筋配筋率.对比试验结果说明此创新型管桩在抗弯及抗剪性能方面的优势是明显的.     

疲劳荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究

为研究复合作用对混凝土与钢筋间粘结性能的影响,设计制作了一批变形钢筋混凝土粘结试件.在疲劳和加速锈蚀同时进行后,通过粘结试件的拔出试验得到混凝土与钢筋间粘结应力-滑移曲线,分析了复合作用对粘结应力-滑移曲线影响,并且总结了钢筋混凝土粘结试件破坏模式.试验研究表明:在复合作用下,钢筋混凝土试件的失效模式大致可分为两类:劈裂破坏、剪切破坏.其中低循环疲劳荷载作用下的试件多出现劈裂破坏,而高循环疲劳荷载作用下的试件多为剪切破坏;在单一因素作用下,试件的粘结应力分布基本呈"单峰"分布,而在复合作用下,应力分布曲线呈"双峰"分布;复合作用后,极限粘结应力及试件破坏时滑移值都出现了一定程度的降低.     

冻融作用后钢筋与混凝土之间粘结性能研究

目的研究冻融循环作用后钢筋与混凝土之间粘结性能的退化规律.方法测定在常态和经过了50、100、150、200次快速冻融循环作用后钢筋与混凝土之间的粘结劈裂强度以及粘结滑移曲线,分析了粘结应力与粘结劈裂强度随冻融循环次数的退化规律.结果将试验结果与冻融作用后混凝土的劈拉强度衰减规律进行了对比,发现粘结劈裂强度表现出更显著的退化趋势,通过界面理论解释了钢筋与混凝土粘结过渡区的形成机理和显微结构特点,阐明了粘结性能对冻融作用的高敏感性,印证了宏观力学试验的测试结果.最后,建立了与相对动弹模损失率相关的粘结滑移本构方程及相关参数.结论冻融循环作用将导致钢筋与混凝土之间粘结界面发生损伤,出现局部"脱粘"现象,增大了混凝土发生粘结劈裂破坏的可能性.     

抗震框架中间层中节点梁筋粘结退化试验研究

根据已经完成的21个接近足尺的钢筋混凝土框架中间层中节点平面梁柱组合体的低周交变加载试验,较全面测试和分析了在轴压比、剪压比、钢筋强度和混凝土强度以及贯穿节点梁筋相对长度的影响下贯穿节点段梁筋的粘结退化规律,通过非线性拟合得到试验加载制度下贯穿中间层中节点梁筋和混凝土之间粘结应力τ在不同加载阶段的计算公式,提出了受轴压比、剪压比、钢筋强度和混凝土强度等参数影响的贯穿节点梁筋相对长度hc/d的建议公式。     

配置600MPa钢筋的预应力混凝土梁受弯性能研究

为研究配置600 MPa级高强钢筋有粘结部分预应力混凝土梁的受弯性能,在静力荷载作用下,进行了9根纵向受拉非预应力筋采用600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯性能试验.对比分析试验梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、挠度等.研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋的后张法有粘结部分预应力混凝土梁和配置普通钢筋后张法有粘结部分预应力混凝土梁的受力性能相同;配置600 MPa级高强钢筋的试验梁的受弯承载力可以按照现行《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.当600 MPa级高强钢筋取520 MPa的强度设计值时,采用现行规范计算配置600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯承载力的安全储备较高.     

钢筋混凝土框架边节点粘结锚固试验研究

通过对钢筋混凝土框架边节点试件的试验,测量了梁纵向钢筋边节点内锚固段上的应变及在节点边的滑移,探讨了多种因素对弯折钢筋粘结锚固性能的影响,着重分析了弯折钢筋的滑移及沿其长度上的应变分布规律。     

梁中受压钢筋粘结锚固性能研究

为了研究重复荷载作用下框架梁中受压钢筋粘结锚固及滑移的变化规律,根据对一组足尺寸框架边节点试件的试验,认为该种钢筋的应变,粘结应力及滑移值均较小,粘结锚固问题易于保证,本文还建立了其粘结应力和滑移值的计算公式。     

末端带直角弯折的梁筋在端节点中的锚固性能试验研究

通过４０个钢筋混凝土框架中间层端节点梁柱组合体的静力试验，考察了混凝土强度、水平锚固段相对长度、竖直锚固段相对长度以及侧边保护层相对厚度等因素对该类节点内梁上部纵筋直角弯折锚固端受力性能的影响。其中着重考察了锚固区的损伤及破坏特征，测定了钢筋应变沿锚固段的变化规律，分析了这类锚固端的特殊锚固机理。     

钢管混凝土柱-混合梁节点抗震性能试验研究

提出适用于装配式大跨度组合框架结构的钢管混凝土柱-混合梁节点. 为了研究节点的抗震性能及受力机理,对2个足尺中柱节点试件进行低周往复加载试验. 2个试件分别采用混合梁端型钢翼缘削弱式(RBS)节点以及梁端普通型钢节点. 对2个节点的破坏形态、耗能能力、承载能力、延性以及混合梁的应变分布规律进行对比分析. 试验结果表明,对梁端型钢翼缘的削弱处理可以有效促进试件在翼缘削弱区形成塑性铰,避免梁端焊缝的脆性破坏. 相比型钢未经处理的节点,翼缘削弱节点展现出更好的延性和耗能能力;梁底附加钢筋屈服后的黏结滑移会影响节点的耗能能力,在锚固长度满足规范要求的前提下,应适当增加其配筋率,以防止过早出现附加钢筋屈服后的黏结滑移.     

钢筋混凝土深梁纵筋锚固的试验研究

本文论述了钢筋混凝土深梁纵筋锚固的特点。根据1.6根深梁锚固试件的试验结果,分析了光园钢筋、变形钢筋在深梁中的粘结应力——滑移曲线并与一般拔出试验结果进行了对比。初步阐明了深梁锚固和一般锚固的异同点。指出当横向压应力小于0.5fck时对锚固是有利的,当横向压应力大于0.5fck时对锚固是不利的。本文还给出了光园钢筋、月牙纹钢筋和螺纹钢筋在深梁中的临界锚固长度公式。最后,提出设计锚固长度和加强锚固措施的建议。本文成果已列入我国新修订的《混凝土结构设计规范》。     

短肢剪力墙中间层端节点梁筋锚固性能试验研究

通过四个T型短肢剪力墙中间层端节点试件的试验,研究低周反复荷载作用下梁筋在节点区的锚固性能,验证了短肢剪力墙结构墙梁端节点处,在梁筋满足规范直线锚固长度的条件下,采用水平直线锚固方式能够满足锚固强度和锚固刚度要求。     

GFRP筋加强混凝土的粘结性能研究

采用拔出试验研究分析了玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋和呋喃混凝土、普通水泥混凝土之间的粘结性能，比较了对GFRP筋表面进行不同方法处理后的拔出强度，并对GFRP筋加强呋喃混凝土梁进行了弯曲试验分析，结果表明当对GFRP筋表面进行缠绕纤维等处理后它与混凝土之间的粘结强度将得到较大提高，相对于普通混凝土来说GFRP筋与呋喃树脂混凝土之间具有更好的粘结性能，并且在粱中使用GFRP筋代替普通钢筋可以使梁承受更高的破坏荷栽和更好的防腐性能。     

煤矸石砼中钢筋粘结锚固的试验研究

在文献[2]的基础上，对煤矸石砼的粘结应力分布，箍筋及煤矸石砼保护层对粘结应力的影响进行了与普通砼的对比试验，进一步研究砼保护层厚度及钢筋锚固长度对粘结强度的影响，给出了保护层与粘结应力、砼强度与临界锚长的经验公式。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋-混凝土界面的性能退化模型,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性。在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟。结果表明：在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷载下的抗弯刚度降低34％～44％;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值。     

FRP筋混凝土锚固长度的试验研究

纤维增强复合材料（Fiber-reinforced polymer,FRP）优越的耐腐蚀性可以避免筋材锈蚀引起的混凝土结构劣化。基于此,FRP筋混凝土受到国内外广大研究学者的关注。FRP筋与混凝土的粘结性能和锚固长度是影响FRP筋和混凝土协同工作的主要因素。本文对不同FRP筋混凝土试件进行拉拔试验,分析其损伤机理和粘结强度,推导不同FRP筋的锚固长度计算公式,为工程应用提供理论指导与依据。