植筋胶与混凝土界面结合性能的试验研究北大核心

为探究植筋胶与混凝土之间的界面结合性能,设计了混凝土植筋挤压试验方案。即在混凝土试块钻孔、注胶、植筋后,通过在钢筋顶部施加压力将植筋胶体包裹着钢筋一起压出混凝土试块。经过探索性试验后对试验方案进行了改进,使得所有试件均发生所预期的植筋胶与混凝土的界面破坏,且不出现混凝土锥体破坏。试验结果显示,植筋胶与混凝土界面的压力-滑移曲线呈明显的三阶段模式,即弹性粘结段、粘滞滑移段、摩擦滑移段。弹性粘结段的界面结合力以化学粘结力为主,黏滞滑移段的界面结合力以机械啮合力为主,摩擦滑移段的界面结合力以摩擦力为主。根据试验结果回归得到植筋胶-混凝土界面黏结滑移本构关系,可用于植筋黏结的有限元分析。     

植筋胶与混凝土界面结合性能的试验研究

为探究植筋胶与混凝土之间的界面结合性能,设计了混凝土植筋挤压试验方案。即在混凝土试块钻孔、注胶、植筋后,通过在钢筋顶部施加压力将植筋胶体包裹着钢筋一起压出混凝土试块。经过探索性试验后对试验方案进行了改进,使得所有试件均发生所预期的植筋胶与混凝土的界面破坏,且不出现混凝土锥体破坏。试验结果显示,植筋胶与混凝土界面的压力-滑移曲线呈明显的三阶段模式,即弹性粘结段、粘滞滑移段、摩擦滑移段。弹性粘结段的界面结合力以化学粘结力为主,黏滞滑移段的界面结合力以机械啮合力为主,摩擦滑移段的界面结合力以摩擦力为主。根据试验结果回归得到植筋胶-混凝土界面黏结滑移本构关系,可用于植筋黏结的有限元分析。     

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。     

考虑双重界面滑移的钢套筒植筋系统受力机理有限元分析

为研究包含双重界面滑移的植筋系统受力机理,对钢套筒植筋系统进行考虑粘结滑移的非线性有限元分析。在钢套筒植筋系统中,由于钢筋和钢套筒均为钢材,材料性能类似,使得植筋胶与钢筋、植筋胶与钢套筒的粘结性能类似,因此胶筋界面和胶筒界面应有相类似的粘结滑移本构关系。利用钢套筒植筋试验研究得到包含胶筋和胶筒两个界面滑移的粘结滑移本构关系,采用均分方法得到钢套筒植筋系统的胶筋界面和胶筒界面独立分离的粘结滑移本构关系,在此基础上对钢套筒植筋系统进行考虑粘结滑移的ANSYS有限元分析。根据有限元分析结果,证明所建立的两个界面的粘结滑移本构关系合理。了解钢套筒植筋系统的粘结滑移受力机理,为进一步认识自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理提供了基础。     

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。     

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理分析

自由拉拔植筋系统破坏时发生复杂的混合界面拔出型破坏,为了研究其粘结滑移受力机理,对该植筋系统进行了考虑粘结滑移的非线性有限元分析.根据植筋自由拉拔试验结果,建立了混合界面的粘结滑移本构关系.该本构关系考虑了有效锚固深度、钻孔直径和植筋胶等植筋参数对混合界面粘结强度和滑移的影响,全面反映了混合界面的粘结滑移性能.并进一步采用该粘结滑移本构关系,代入特定的植筋试验参数,对自由拉拔植筋系统进行了考虑粘结滑移的ANSYS有限元分析.根据有限元分析结果与试验结果的对比,证明了所建立的混合界面的粘结滑移本构关系是合理的,认识了自由拉拔植筋系统的粘结滑移受力机理并建立了相应的承载机理简化模型,认识了自由拉拔植筋系统的裂缝分布及发展规律,并进一步建立了针对自由拉拔植筋系统的承载能力极限状态设计计算公式和正常使用极限状态验算公式.     

不同试验方法对630MPa级高强钢筋粘结-锚固影响研究

为研究高强钢筋与混凝土粘结性能采用拉拔试验和梁式试验，制作了15根630MPa级高强钢筋中心拉拔试件和15根梁式试件，考虑锚固长度、钢筋直径两个影响因素，从破环形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。结果表明：在相同条件下，拉拔试件破坏形态与梁式试件类似；粘结滑移曲线变化规律相近；高强钢筋与混凝土的平均粘结强度随锚固长度和钢筋直径的增大而减小；拉拔试验测得的粘结锚固强度要高于梁式试验测得的粘结锚固强度；梁式试验比拉拔试验在极限荷载时的滑移量小，梁式试件受力更符合实际受力情况，但梁式试件制作难度比较大；比较梁式试验和中心拉拔试验所得粘结强度，给出两种试件粘结强度的关系。     

高温下钢筋混凝土粘结性能的试验与分析

设计了专用的升温装置和加载装置,通过中心拔出试验,对高温中和高温后经历不同受热温度和加载路径的钢筋与混凝土进行粘结-滑移拔出试验,分析了高温下钢筋与混凝土粘结性能退化机理。研究表明,高温后试件的粘结强度比高温中试件下降较快,但达极限粘结应力时其滑移量相对高温中试件较小。在恒载升温条件下,当达到一定温度时,钢筋与混凝土的滑移进入急剧增长阶段。     

短锚固条件下钢筋混凝土动态粘结性能试验研究

为探究钢筋混凝土的动态粘结性能,综合分析加载速率和混凝土强度对短锚固试件破坏形态、粘结强度及加载端滑移量的影响,开展18个约束良好试件在不同加载速率下的轴心拔出试验,描绘出钢筋加载端的荷载-滑移量关系曲线,并根据沿钢筋埋置长度分布的应变计算得出主筋弹性阶段的粘结应力。研究结果显示:良好约束试件破坏形态与加载速率无关,混凝土强度的提高会使构件趋于断裂破坏;高加载速率和高混凝土强度有助于增大试件的粘结强度,使粘结应力的分布集中在加载端。结论表明,在高加载速率或高混凝土强度条件下,传统短锚固钢筋粘结应力的均匀分布假设并不适用。     

植筋锚固系统单向拉拔试验及有限元分析

在试验研究的基础上,对化学植筋单向拉拔试验的破坏模式进行讨论,对引起植筋锚固系统破坏的5个因素——混凝土破坏、钢筋破坏、粘结剂破坏、混凝土与粘结剂之间的界面破坏和钢筋与粘结剂之间的界面破坏进行归纳。根据混凝土、钢筋和植筋胶等各种介质的特点及其粘结滑移关系,提出植筋锚固系统的有限元分析模型,对介质单元和界面粘结单元的处理方法予以介绍,并编制相应的计算程序。电算结果表明,计算结果与试验结果吻合较好。     

矿渣微粉混凝土与钢筋粘结性能研究

根据光圆钢筋和螺纹钢筋同混凝土的粘结机理的不同，分别对埋入光圆钢筋与螺纹钢筋的掺矿渣微粉混凝土试块进行钢筋拉拔试验，得出了矿渣微粉混凝土与钢筋的粘结强度随矿渣微粉掺量的变化规律。结果表明，矿渣微粉的加入使得钢筋与混凝土之间的摩擦力明显减小而其对机械咬合力的影响则甚微；同时得出在水胶比一定的情况下，钢筋与混凝土的粘结性能随矿渣微粉掺量的增加而降低的结论。     

植筋抗拉承载力试验及工程应用建议

针对某隧道排烟风道植筋锚固后浇筑混凝土板的工程特点,分4组进行了12个试件的植筋拉拔试验,探讨不同植筋长度和孔壁潮湿时对植筋受拉承载力的影响。在孔壁潮湿的情况下,若采取适当的清孔措施并延长固化时间,植筋胶与混凝土仍具有较好的粘结力,能够保证所植钢筋充分发挥强度。     

一种测试胶体与钢质基体间粘结剪切性能的新方法

中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用.该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0....     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

Experimental study of bonded steel concrete composite structures

This paper deals with the experimental analysis of the mechanical behaviour of bonded steel-concrete composite structures. The steel girder and the concrete slab are assembled by adhesives. The effect of the main parameters, such as the adhesive nature and the irregular thickness of the adhesive joint, on mechanical performance and ultimate load is studied. Two adhesives are used in this work. The results show that the connection between the steel girder and the concrete slab ensured by epoxy adhesive is perfect and without any slip in the steel-concrete interface. In the case of the composite beam interface ensured by polyurethane, the connection is flexible. The influence of the variation in adhesive thickness, 2 mm in the transverse direction and 4 mm in the longitudinal direction, on the mechanical behaviour and ultimate force is not important. The first cracks in the concrete slab appear in the transverse direction. The experimental results show that it is possible to realise a steel concrete composite structure bonded by adhesive.     

基于内聚力模型的FRP布加固混凝土梁柱子结构受力性能分析

FRP-混凝土界面力学性能是影响FRP加固结构承载力的重要因素。建立了可模拟FRP布加固结构黏结界面非线性软化力学行为的双线性内聚力单元,考虑混凝土与钢筋的材料非线性,进行了FRP布加固混凝土梁柱结构静力加载全过程有限元分析。分析了FRP布及黏结界面的应力变化、界面与结构破坏机制以及结构的承载力,与试验以及不考虑界面黏结滑移的有限元分析结果进行了比较,以验证方法的合理性,并提出了改进FRP环形箍布置方式。有限元分析结果表明：FRP布的拉应力、黏结界面应力与损伤变量等呈现节点区域大、跨中小的分布特点,剥离破坏随加载过程由节点域向跨中扩展,混凝土开裂后,FRP布与钢筋共同构成了悬链线机制;有限元分析所得结构破坏过程与试验的基本一致,揭示了黏结界面退化对FRP布加固混凝土结构受力性能的影响,所得各阶段最大荷载与试验结果的相对误差小于5%;不考虑黏结界面性能的退化与FRP布的剥离,则高估了悬链线阶段FRP布的贡献以及加固结构的承载力。黏结界面内聚力模型可为FRP布加固框架结构的受力性能分析提供参考。     

Numerical modelling of the pull-out of hooked steel fibres from high-strength cementitious matrix,supplemented by experimental results

The paper deals with the numerical modelling of hooked steel fibres embedded in high-strength cementitious matrix. The pull-out of the fibres is first studied by means of accurate three-dimensional models which take into account the non linearities that are present in the physical model. The bonding properties of the fibre–matrix interface considered in the numerical model are based on experimental results of pull-out tests on straight fibres. The results of the numerical model are compared with respect to the results of experimental tests on hooked fibres. Then, the paper studies the effect of different fibre geometries to the load–displacement pull-out curves. It is concluded that fibres having a doubly bended shape have a superior behaviour compared to fibres having a single bended part. Finally, a simplified two-dimensional model is proposed that yield fast results which are similar to the ones obtained by its three-dimensional counterpart.