钢绞线混凝土黏结性能试验与锚固长度分析

为研究较大直径钢绞线与混凝土间的黏结锚固问题并提出合理锚固长度,针对15.2、17.8、21.6mm三类公称直径的高强低松弛钢绞线,以混凝土保护层厚度、体积配箍率及埋置长度为基本参数,完成了32个钢绞线的中心及偏心拔出试验.试验结果表明,不同参数水平条件下拉拔试件的破坏可分为两类,一是较薄保护层厚度与较小体积配箍率的少量试件劈裂破坏;二是在绝大部分试件中出现的表面未开裂但钢绞线拔出的破坏.结合破坏特征及拉拔力-滑移关系曲线,揭示了钢绞线混凝土间的黏结破坏机制,并以拉拔力-滑移曲线的峰值为破坏标志,提出了分别考虑3个参数影响的钢绞线混凝土黏结强度计算方法;结合本文试验结果,引入近似概率法,确定了满足相应可靠指标要求的钢绞线锚固长度设计值,可为装配式公共建筑结构中采用的大型先张预制预应力混凝土构件的设计提供技术支持.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结性能的试验研究

目的 研究肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等因素,对GFRP/钢绞线复合筋与混凝土黏结性能的影响.方法 利用拉拔试验,对180个GFRP/钢绞线复合筋混凝土试件进行试验,测定每个试件的黏结强度和加载端滑移,根据试验结果研究不同因素对黏结性能的影响.结果 肋间距为筋直径的1倍时,GFRP/钢绞线复合筋的黏结性能最佳;GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度,随筋直径和埋置长度的增大而减小,随混凝土强度等级和保护层厚度的增加而增大;GFRP/钢绞线复合筋的"顶部筋"效应明显,黏结强度随浇注深度的增大而增大.结论 肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等均显著影响GFRP/钢绞线复合筋与混凝土的黏结性能;试验结果可为确定GFRP/钢绞线复合筋的锚固长度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移模型以及制定相关规范提供理论依据.     

高强钢绞线与工程水泥基复合材料黏结性能试验

为研究高强钢绞线与工程水泥基复合材料的黏结性能,考虑钢绞线直径、相对锚固长度、加固层厚度及ECC抗压强度的影响,对84个棱柱体与12个薄板试件进行单轴拉拔试验.结果表明：拉拔荷载-滑移曲线呈现三阶段变化规律;减小钢绞线直径或相对锚固长度,或者增加ECC抗压强度,可以提高平均黏结强度;钢绞线在ECC中的临界保护层厚度为其直径的3.7倍.提出了考虑多因素的高强不锈钢绞线与ECC平均黏结强度及临界锚固长度计算公式,与试验结果吻合良好.     

带肋钢筋与灌浆料黏结性能试验

为灌浆料在预制装配式结构及加固改造领域提供理论依据,进行了27个带肋钢筋-灌浆料拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结强度随变量的变化规律,分析了灌浆料开裂、压碎过程及与过程相对应的典型黏结-滑移曲线各阶段.基于试验数据,拟合了灌浆料黏结锚固强度公式、黏结强度对应的滑移值公式和黏结应力-滑移关系式,提出了钢筋在灌浆料中的锚固长度经验值.结果表明:随着保护层厚度增大,试件平均黏结强度不断增大,相比于混凝土,保护层厚度增大相同幅度,灌浆料黏结强度增长慢;随着钢筋直径增大,平均黏结强度减小;随着钢筋锚固长度增加,试件平均黏结强度降低,相比于自密实混凝土,锚固长度增加相同幅度,灌浆料黏结强度增长快;强度等级相同时,灌浆料黏结强度高于普通混凝土;钢筋与灌浆料间黏结性能和钢筋与混凝土间黏结性能有差异.     

锚固力在钢筋黏结和端板承压间的分配规律

为获得锚固力在高强热轧钢筋直锚段黏结和端部锚固板承压间的分配规律,以钢筋与混凝土间的黏结-滑移本构关系为基础,利用MATLAB编写出带锚固板钢筋受力计算程序,并通过120个带锚固板钢筋混凝土试件的拉拔试验结果对程序的准确性进行验证.依托程序,分析相对保护层厚度c/d和钢筋屈服强度与混凝土抗拉强度之比fy/ft,对钢筋稳定锚固长度与钢筋公称直径之比las/d的影响以及钢筋屈服强度、混凝土强度等级、混凝土相对保护层厚度、钢筋相对埋置长度等参数对直锚段钢筋黏结应力fb的影响,并拟合得到以fy/ft和c/d为自变量的las/d计算公式.结果表明:las/d随fy/ft的增大而线性增大,随c/d的增大而非线性减小;fb/fy随钢筋埋置长度与稳定锚固长度之比lat/las的变化规律只与混凝土相对保护层厚度有关.继而通过拟合得到加载端钢筋受拉屈服强度时刻,以c/d和lat/las为自变量的fb/fy计算公式.     

钢筋-超高性能混凝土黏结性能的 非线性有限元分析

针对配筋-超高性能混凝土（UHPC）构件间的黏结性能问题,采用ABAQUS非线性弹簧单元对不同保护层厚度、黏结长度和钢筋直径的配筋UHPC黏结-滑移关系进行了仿真分析,并探讨了不同参数对UHPC黏结性能的影响。结果表明：配筋UHPC的界面极限黏结应力随着UHPC保护层厚度的增加而提高,而随着配筋直径及黏结长度的增加而降低。保护层厚度从单倍钢筋直径增至1.5~2.0倍钢筋直径时,其极限应力增加17.3%~33.3%;钢筋直径从8 mm增加至12 mm和16 mm时,其极限应力分别降低16.5%和28.8%;黏结长度从4倍钢筋直径增加至6~8倍钢筋直径时,其极限黏结应力降幅为14.7%~25.3%。经有限元分析获得的极限黏结应力与文献计算结果符合度较好,误差均值约为2%。     

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能，故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据，系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律，通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型，基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好，并可为工程设计及后续研究提供依据。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究高强钢筋与超高性能混凝土(UHPC)的黏结性能,考虑钢筋直径、锚固长度以及保护层厚度等因素对黏结性能的影响,设计了15组45个常温养护条件下的中心拔出试件;通过中心拔出试验,观察试件在静力荷载作用下的破坏过程、裂缝的产生、试件破坏形态以及黏结应力-滑移曲线特征等.结果 表明:高强钢筋与UHPC黏结强度较大,约为4...     

600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系研究

为了探究600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系,为600 MPa钢筋在混凝土结构的应用提供理论依据,通过4组42个试件进行中心拉拔试验,研究混凝土强度、钢筋锚固长度以及混凝土保护层厚度等因素对600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系的影响规律.结果 表明:600 MPa级钢筋在高强混凝土中的拉拔破坏模式包...     

负泊松比钢筋与UHPC的黏结性能

为探究负泊松比钢筋（negative Poisson’s patio rebar, NPR钢筋）与超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）的黏结性能,通过对27个拉拔试件进行中心拉拔试验,研究了UHPC种类、钢筋种类和外形、锚固长度以及保护层厚度等参数对NPR钢筋与UHPC间黏结性能的影响规律,并使用声发射技术对NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏损伤行为及破坏模式进行分析。试验结果表明:高应变强化型UHPC与 NPR钢筋的黏结性能优于低应变强化型及应变软化型UHPC;随着锚固长度的增加,拉拔试验的极限荷载逐渐增加,荷载-滑移曲线趋势并未发生明显改变;保护层厚度较小时,会导致试件破坏呈现一定的脆性。NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏可分为初始、破坏和残余三个阶段,声发射试验可以较好地表征拉拔试验过程中基体损伤的演化进程。     

预制拼装混凝土桥梁连接钢筋粘结锚固性能

为分析预制拼装混凝土桥梁连接钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能,以钢筋直径、混凝土强度、锚固长度为试验参数,制作了22个钢筋混凝土拉拔试件进行试验研究,并建立相应的钢筋混凝土粘结界面有限元模型,分析各参数对试件承载力与粘结强度的影响.基于试验数据和有限元结果,拟合并推导了预制拼装混凝土桥梁连接钢筋的粘结强度计算公式,对比分...     

带肋钢筋与超高延性水泥基复合材料的黏结性能

超高延性水泥基复合材料(UHDCC)是新型纤维增强混凝土,受拉时表现出超高的延性和应变硬化能力.为提供UHDCC应用于受力构件的界面黏结理论依据,进行了45个钢筋在UHDCC中锚固的拉拔试验,考察了锚固长度、浇筑方式、保护层厚度、90°弯钩等对黏结性能的影响.试验结果表明:由于纤维约束作用,试件未发生劈裂破坏;UHDC...     

预制剪力墙中墩头钢筋预留孔灌浆连接锚固性能

为研究预制混凝土剪力墙结构中的墩头钢筋预留孔灌浆连接的锚固性能,考虑混凝土强度、再生混凝土粗骨料取代率、钢筋直径、锚固长度、预留孔直径等参数,制作了27个预制混凝土墩头钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件和24个预制混凝土直钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件.拉拔试验结果表明:带墩头钢筋在高强灌浆料中锚固150mm时,其极限黏结强度为直钢筋与灌浆料黏结强度的1.8倍以上,建议此种墩头钢筋锚固长度取为0.6lab;高强灌浆料与普通混凝土、再生混凝土预留孔孔壁的黏结性能良好,预制剪力墙中的预留孔直径可选择50 mm.     

竖向钢筋套筒浆锚连接的预制剪力墙抗震性能试验

为研究预制混凝土剪力墙结构中的墩头钢筋预留孔灌浆连接的锚固性能,考虑混凝土强度、再生混凝土粗骨料取代率、钢筋直径、锚固长度、预留孔直径等参数,制作了27个预制混凝土墩头钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件和24个预制混凝土直钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件. 拉拔试验结果表明:带墩头钢筋在高强灌浆料中锚固150mm时,其极限黏结强度为直钢筋与灌浆料黏结强度的1.8倍以上,建议此种墩头钢筋锚固长度取为0.6\t\t\t\t\tl\t\t\t\t\t_ab;高强灌浆料与普通混凝土、再生混凝土预留孔孔壁的黏结性能良好,预制剪力墙中的预留孔直径可选择50mm.\t\t\t\t

     

钢筋与混凝土的粘结锚固强度

为进一步了解HRB600级钢筋与高强混凝土之间的黏结性能,进行48个试件的中心拔出试验,对比分析不同参数对于HRB600级钢筋与高强混凝土黏结性能的影响.主要变化参数为混凝土强度、锚固长度、保护层厚度、配箍率和钢纤维掺量.在试验基础上,确立HRB600级钢筋与高强混凝土的极限黏结强度公式和黏结滑移本构关系,评价分析现行规范对HRB600级钢筋高强混凝土锚固设计的适用性.试验结果表明：HRB600级钢筋与高强混凝土的极限黏结强度与普通钢筋混凝土极限黏结强度随各影响因素的变化规律基本一致,即极限黏结强度随混凝土强度、保护层厚度、横向配筋率的提高而提高;掺入钢纤维后,极限黏结强度随钢纤维掺量的增多而提高;HRB600级钢筋与高强混凝土黏结破坏时脆性增强,延性相对较差,在高强混凝土中掺入钢纤维或配置一定量的箍筋可以显著改善其延性.

     

PVA-ECC与BFRP筋黏结性能试验分析

为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites, PVA-ECC)与玄武岩纤维增强复材筋(basalt fiber reinforced polymer bars, BFRP筋)的黏结性能,以BFRP筋表面形式(缠绕带肋、喷砂缠绕带肋)、锚固长度(5d、7d、9d)、直径(8、10、12 mm)、PVA-ECC保护层厚度(70、25、15、5 mm)和PVA-ECC强度(C50、C80)为参数,设计制作28个PVA-ECC与BFRP筋黏结锚固试件进行拔出试验。通过观察和分析各试件的破坏形态、黏结强度和黏结滑移曲线,探究了各因素对PVA-ECC和BFRP筋的黏结性能的影响规律。最后,通过分析已有本构模型的适用性,根据试验结果建立了BFRP筋与PVA-ECC的黏结滑移本构模型。研究结果表明：较小保护层厚度(5 mm)的试件容易发生劈裂破坏,且黏结强度仅为正常试件的39.59%;BFRP筋表面喷砂可提高最大平均黏结应力;随着锚固长度的降低,BFRP筋与PVA-...     

全螺纹高强锚栓锚固性能试验研究

为研究全螺纹高强锚栓的黏结锚固性能,以高强锚栓类型、高强锚栓直径d、锚固长度l_a及混凝土保护层厚度c为试验参数,进行了24组共计48个高强锚栓的拉拔试验。结果表明：端头高强锚栓较直高强锚栓可有效减小其所需的锚固长度。直高强锚栓黏结力主要集中在l_a=10d以内;增加c可以提高其锚固性能,增加l_a可以减小c对其黏结锚固性能的影响。混凝土的破坏程度和l_a直接影响高强锚栓受拉过程中能量转化和消耗。中国规范中有关锚栓锚固长度的设计方法过于保守。     

再生混凝土粘结性能试验研究

为进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,通过再生混凝土拔出试验,研究再生粗骨料、细骨料取代率,水灰比及锚固条件对再生混凝土抗压强度、粘结性能的影响.结果表明:再生混凝土的粘结强度随再生粗骨料取代率增加而增加,在粗骨料取代率约为60%时取得最大值,随后降低;再生混凝土的粘结强度随再生细骨料取代率增加而降低;再生混凝土的粘结强度优于普通混凝土;过多掺入再生粗、细骨料会降低再生混凝土抗压强度;降低水灰比可提高再生混凝土抗压强度及粘结强度,水灰比变化对再生混凝土抗压强度的影响较普通混凝土小;适当增加保护层厚度(≤3 d)及锚固长度可以提高再生混凝土粘结强度.