型钢混凝土界面随机损伤本构关系研究

基于型钢混凝土试件黏结滑移性能试验数据的统计分析,研究了型钢与混凝土黏结面上黏结应力的分布特征和构成黏结力三部分(化学胶结力、摩擦阻力和机械咬合力)之间的转化规律;根据型钢混凝土黏结面上三部分黏结力的相互转化规律,建立了基于弹簧-摩擦块单元的细观模型;考虑到黏结面上混凝土性能的离散性和缺陷的随机性,应用随机损伤理论,建立了型钢混凝土黏结面随机黏结损伤本构模型。通过与大量型钢混凝土拉拔试验结果的对比分析,表明该模型能合理地反映型钢混凝土黏结面的损伤特性。     

方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型

通过16根方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土试件推出试验,研究了机制砂再生粗骨料混凝土强度等级、石粉含量以及钢管宽厚比对方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结性能的影响,结合试件自由端滑移曲线分析了黏结滑移发展过程与内在机理。对比了方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土平均黏结强度,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合得到了石灰石机制砂试件黏结滑移曲线,并与试验结果进行了对比验证。由于试件的黏结滑移性能受测点位置影响,通过引入位置函数,提出了能反映局部黏结滑移规律的黏结滑移本构模型。结果表明:方钢管石灰石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移经历了胶结、滑移、摩阻力、后滑移4个阶段,且具有更高黏结强度; 对比本构模型得到的计算值与试验值并分析其误差发现,采用方钢管卵石机制砂再生粗骨料混凝土黏结滑移本构模型拟合的黏结强度及滑移值与试验值相对误差均小于5%,且标准差小于0.05,证明该本构模型具有较好适用性。     

FRP片材加固混凝土结构黏结界面损伤分析

FRP(纤维增强复合材料)片材与混凝土界面的黏结性能是黏贴FRP片材加同混凝土结构中的关键问题.从损伤力学的角度出发,定义了FRP片材加固混凝土结构黏结滑移中的损伤变量,建立了界面黏结滑移的损伤模型,推导了损伤-滑移本构方程,分析了FRP加固混凝土结构黏结滑移破坏的损伤机理.     

钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用

钢筋混凝土(RC)构件在冻融循环作用下易产生黏结性能的退化,以冻融损伤RC构件为对象,研究其纵筋的黏结滑移行为。通过分析冻融作用对混凝土与钢筋界面黏结行为的影响,将黏结性能的退化归因于混凝土强度退化和保护层约束效应退化,并以钢筋混凝土黏结滑移本构和冻融黏结滑移试验结果为基础,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验数据,对所提模型的精度和可靠性进行验证。结合所提模型及微元算法进一步得到冻融损伤纵筋滑移模型,采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联的组合方式,将该纵筋滑移模型应用于零长度截面中的钢筋纤维本构,建立了可考虑黏结滑移行为的冻融损伤RC纤维模型。根据6榀冻融损伤RC框架柱拟静力试验结果对该纤维模型的准确性进行验证,并采用仅考虑冻融损伤混凝土强度退化的纤维模型进行辅助验证。结果表明：相比已有黏结滑移本构,所提模型可更为准确地反映冻融损伤混凝土与钢筋界面的黏结滑移行为全过程;相比纤维模型,所提冻融损伤RC纤维模型的标准化滞回力误差和滞回耗能误差分别降低了8.7%和37.0%,且可更为准确地计算冻融损伤RC框架柱的滞回曲线及耗能能力。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面，对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验，钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差，而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下，对于非锈蚀钢筋混凝土，黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善，成果已在各国或地区规范中体现；对于锈蚀钢筋混凝土，黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累，并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型，但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明：无论钢筋是否锈蚀，重复加载对黏结强度都没有显著影响，但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移，随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状，对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响，基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等，有待进一步研究。     

重复荷载下裂缝间黏结性能研究

为研究静载和重复荷载下裂缝间钢筋与混凝土黏结性能,本文自行设计梁式试验装置,通过试验得出静载和重复荷载下裂缝间钢筋应变、混凝土应变特征以及重复荷载下端部钢筋应力和滑移滞回曲线、裂缝处滑移发展规律。运用试验测定的钢筋应变,拟合静载和重复荷载下缝间黏结应力分布曲线。根据裂缝处峰值滑移量和残余滑移量发展规律,基于修正的Miner准则和Chaboche基本理论,得出幂函数形式的黏结疲劳损伤方程,提出考虑黏结疲劳损伤的缝间黏结应力形状函数,并通过试验结果验证该形状函数的正确性。试验和理论分析发现:重复荷载下钢筋与混凝土之间滑移量达到静载下钢筋屈服时对应的滑移量时,黏结损伤的累积达到极限。裂缝处钢筋的滑移、黏结应力的退化均呈现疲劳破坏的三阶段特征,第一阶段约占整个寿命的10%,第二阶段约占80%,第三阶段约占10%。     

HRB500高强钢筋与活性粉末混凝土黏结滑移本构关系研究

为了研究高强钢筋与活性粉末混凝土(简称RPC)的黏结性能,以钢筋直径与锚固长度为变量通过中心拉拔试验分别测定了HRB500型高强钢筋与三种不同配合比的活性粉末混凝土的黏结应力和滑移值。通过理论分析与数据拟合,探讨了影响黏结性能的主要因素,在试验与计算分析的基础上建立了黏结-滑移本构关系。拟合出的黏结-滑移本构曲线基本反映出试验曲线的变化规律,并通过比较初步分析了三种不同纤维掺量制作的RPC试块与高强钢筋黏结滑移曲线的变化规律,可为活性粉末混凝土结构有限元分析提供参考。     

高温后钢筋与混凝土间黏结性能的研究进展

为研究高温对黏结锚固性能的影响,对高温后钢筋与混凝土间黏结性能的退化规律及本构模型的研究现状进行了总结。分析了相关学者研究成果中黏结强度与高温的关系,建立高温后黏结强度损伤模型与简化的黏结-滑移本构关系式,并通过相关学者的试验数据验证了模型的可行性。     

预应力碳纤维板与混凝土界面黏结滑移本构关系研究

碳纤维板(CFRP)与混凝土界面之间的黏结滑移关系是预应力CFRP加固混凝土结构计算的关键参数之一。以CFRP初始预应力、CFRP宽度和胶层厚度为影响因素,设计了12组预应力CFRP加固混凝土试件,通过双面剪切试验测试结果建立每组试件的界面黏结应力与滑移量关系曲线。对比现有CFRP与混凝土界面本构关系模型所包含的基本参数,选择合适的模型对预应力CFRP与混凝土界面的黏结滑移本构关系进行拟合,并通过有限元模拟验证所拟合本构关系的准确性。该黏结滑移本构关系将对预应力CFRP加固混凝土梁的理论分析及工程应用提供理论依据。     

钢筋与自密实混凝土的黏结性能研究进展

自密实混凝土因良好的工作性能被大量应用于实际工程,其与钢筋间的黏结性能问题成为当下的研究热点。在参阅海内外相关文献的基础之上,从黏结性能试验方法、影响因素、黏结强度计算式以及黏结-滑移本构关系四个方面对自密实混凝土近年来的黏结性能研究成果进行了总结,发现自密实混凝土的黏结性能并不低于普通混凝土,对自密实混凝土的本构关系模型建立以及钢筋在自密实混凝土中的锚固长度提出了建议。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面,对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验,钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差,而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下,对于非锈蚀钢筋混凝土,黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善,成果已在各国或地区规范中体现;对于锈蚀钢筋混凝土,黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累,并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型,但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明:无论钢筋是否锈蚀,重复加载对黏结强度都没有显著影响,但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移,随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状,对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响,基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等,有待进一步研究。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面,对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验,钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差,而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下,对于非锈蚀钢筋混凝土,黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善,成果已在各国或地区规范中体现;对于锈蚀钢筋混凝土,黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累,并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型,但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明:无论钢筋是否锈蚀,重复加载对黏结强度都没有显著影响,但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移,随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状,对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响,基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等,有待进一步研究。     

环氧涂层钢筋-海砂再生混凝土黏结性能研究

为研究海砂再生混凝土与环氧涂层钢筋间的黏结性能，考虑了不同钢筋类型、混凝土类型、保护层厚度、混凝土强度和锚固长度等因素对黏结性能的影响，对制作的黏结滑移试件进行了中心拉拔试验。结果表明：相同条件下，黏结强度按照普通混凝土、海砂再生混凝土和再生混凝土的顺序依次降低。海砂再生混凝土试件的黏结-滑移曲线与其他试件的相类似，可分为微滑移段、滑移段和下降段。最后，推导出海砂再生混凝土与环氧涂层钢筋间的黏结滑移本构关系表达式，试验值与理论计算值吻合良好，可用于理论分析。     

受栓钉强度控制的钢板-混凝土界面黏结滑移性能试验与本构模型

以预应力型钢-混凝土界面为研究对象,旨在建立钢板-混凝土栓钉连接界面黏结滑移的本构关系。研究以混凝土强度、栓钉数量及法向压应力为变量,采用正交试验法对18个钢板-混凝土界面试件进行剪切试验。试验界面取为原型界面足够小的单元,使其能代表该单元内一点处的性能,从而探讨一点处的黏结滑移性能,并得到一点处的黏结应力-滑移关系曲线。结果表明：试验后期均发生栓钉剪断造成黏结应力骤降的破坏。混凝土强度和法向压应力的增加对界面的屈服、峰值和残余黏结应力均有提高作用;栓钉含量对界面的屈服及残余黏结应力影响不大,但可提高界面的峰值黏结应力,还可增大峰值黏结应力点的滑移及残余段初始滑移,提高延性。基于试验结果分别建立了无栓钉、含单栓钉和含双栓钉的钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,统计回归了模型中特征点的应力及滑移等参数的算式。所提模型与试验结果吻合良好,达到了在黏结滑移本构关系中考虑栓钉影响的目的。     

混凝土疲劳特性与疲劳损伤后等效单轴本构关系

探讨了混凝土材料的疲劳损伤特性与损伤混凝土本构行为模拟的简化手段．以系统的普通混凝土单轴、双轴与三轴疲劳试验结果为基础,在我国《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）给出的单轴混凝土本构关系中引入损伤变量,建立了混凝土的等效单轴疲劳损伤本构关系．对试验结果的模拟分析表明,所建立的模型能有效模拟混凝土在高周疲劳过程中的强度和刚度衰减规律,为疲劳荷载作用下钢筋混凝土结构的承载力计算与剩余寿命评估提供了便利的手段．     

混凝土结构设计新规范黏结滑移本构关系适用性分析

新颁布的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中提出了一种钢筋混凝土黏结滑移本构关系,为了充分探讨其适用性,利用DIANA软件分别建立了考虑和不考虑黏结滑移关系的两类数值模型,并就梁的开裂荷载、荷载-挠度曲线、裂缝分布形态等方面对仿真与试验结果进行了比对分析。结果表明:在各方面采用新规范黏结滑移本构关系的分析结果均优于不考虑黏结滑移关系时的情形,该本构关系能够较好地反映钢筋混凝土之间的协同工作性能,有利于提高钢筋混凝土结构数值分析的精度。     

考虑膨胀剂PEC柱的黏结滑移性能

为探究部分包裹混凝土（PEC）柱在膨胀剂作用下的黏结滑移性能,设计了6组试件进行短柱推出试验,探究了混凝土强度、黏结长度和膨胀剂掺量对H形钢与混凝土之间黏结性能的影响,分析了黏结应力的组成,建立了反映黏结滑移性能的数值模型.结果表明：H形钢和混凝土之间的黏结性能与混凝土强度、黏结长度以及膨胀剂掺量呈正相关;H形钢与混凝土之间黏结应力的81.6%由摩擦应力提供,考虑黏结长度的摩擦应力与化学胶结力的比值稳定在42%~47%;依据试验建立的折线式黏结滑移本构模型可以较好地反映黏结应力与位移的关系,采用非线性弹簧建立的有限元模型与试验结果吻合较好.     

锚固于混凝土中的月牙肋钢筋黏结性能研究

对钢筋与混凝土的黏结应力-滑移本构模型进行分析,并推导黏结强度及临界锚固长度公式.通过明确钢筋与混凝土之间的黏结应力-滑移关系,采用Cohesive单元法进行锚固滑移数值模拟,并简化锚固于混凝土中的月牙肋钢筋二维模型,提高了有限元数值模拟计算混凝土与月牙肋钢筋黏结性能时的效率与准确性,降低了收敛难度.     

冻融循环作用下保温混凝土黏结滑移本构模型研究

冻融循环作用下,钢筋与混凝土之间的黏结锚固性能遭到破坏,而钢筋与混凝土之间的黏结滑移本构关系模型能够综合反映两者间的黏结锚固性能。通过中心拉拔试验,研究了冻融循环作用下钢筋与玻化微珠保温混凝土(TIC)黏结锚固性能的退化规律,测定了试件的黏结滑移曲线,并与普通混凝土(NC)对比分析。研究结果表明:冻融循环次数增大,钢筋与TIC试件黏结锚固作用减弱,极限黏结强度减小,峰值滑移增大,与NC试件变化规律一致;相同冻融循环次数后,TIC试件的极限黏结强度大于NC试件,且其峰值滑移小于NC试件;冻融循环200次后,TIC试件破坏形式为拔出破坏,而NC试件为劈裂破坏。进一步基于试验研究,提出了冻融循环作用前后钢筋与玻化微珠保温混凝土黏结滑移本构关系模型,该模型与试验结果吻合较好,对于玻化微珠保温混凝土材料在工程实践中的应用和相应规范的完善具有参考价值。     

黏结树脂对复材-混凝土界面疲劳性能影响的试验研究

采用不同种类的黏结树脂制作复材-混凝土双面剪切试件,保持混凝土强度、复材粘贴层数和黏结长度等参数不变,仅将黏结树脂种类作为变化参数,进行疲劳荷载下复材-混凝土界面性能试验。比较疲劳荷载下试件破坏模式、荷载-滑移、复材应变分布、界面黏结-滑移关系等受力指标,分析黏结树脂性能对复材-混凝土界面疲劳受力行为的影响。试验结果表明,在同等疲劳荷载水平下,相比其他树脂,采用柔软树脂的试件平均疲劳寿命相对更高,界面黏结强度、刚度、界面断裂能更大、延性更好;通过液体橡胶对普通树脂进行增韧改性,能够有效改善界面的疲劳受力性能,提高疲劳寿命。