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。     

自密实混凝土与钢筋局部黏结性能试验研究

自密实混凝土由于材料组分和免振捣的特点,其与钢筋黏结性能备受关注。采用电液伺服加载方法分别进行了10个单调荷载作用和10个重复荷载作用下的钢筋混凝土试件拉拔试验,其中16个为自密实混凝土试件,4个为普通混凝土对比试件,研究自密实混凝土强度、荷载作用形式对钢筋与自密实混凝土局部黏结性能的影响,包括局部黏结应力的分布、残余黏结应力等。试验结果表明：沿锚固长度黏结应力分布在单调荷载作用下呈单波峰状,而在重复荷载作用下呈波浪状;自密实混凝土强度越高,黏结应力分布越不均匀,各级荷载卸载时的残余黏结应力也较大;随着循环荷载和次数的增加,黏结应力分布更均匀,残余黏结应力逐渐向自由端移动;自密实混凝土与钢筋的黏结性能略优于普通混凝土与钢筋的黏结性能。采用最小二乘法得到钢筋与自密实混凝土局部黏结应力分布的位置函数并与试验结果对比,表明其具有较好精度。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。     

型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试件加载端荷载-滑移曲线。通过分析沿型钢锚固方向应变和界面黏结应力的分布规律,运用灰色关联理论建立了黏结应力计算式,并推导出荷载-滑移曲线关系表达式。讨论了影响界面滑移损伤变量的关系。结果表明：各试件加载端荷载-滑移曲线走势基本相同;灰色关联理论能够较好地反映黏结应力与各影响因素之间的关系,其中保护层厚度与黏结应力相关性最好;推导的黏结应力算式的计算精度能达到98%;提出的黏结应力-滑移的本构关系数学表达式拟合度较好;界面损伤发展程度与各影响因素关系紧密。     

锈蚀锚杆与砂浆黏结机理试验研究

锚杆通常工作于软弱破碎的不良地质环境中,岩土介质及地下水中存在的腐蚀性介质、干湿交替、永久浸泡、密闭潮湿、杂散电流、双金属作用等各种因素,都会引发锚杆锈蚀。锈蚀使锚杆表面性状改变,从而影响杆体与砂浆之间的有效黏结,导致锚杆极限抗拔力下降。基于拉拔试验,研究了锈蚀及锈蚀部位对锚杆极限抗拔力和黏结性能的影响机理。结果表明:锚固段无锈蚀试件的极限抗拔力明显高于锚固段发生锈蚀的试件,并且锚固段前段锈蚀对锚杆极限抗拔力的不利影响最大,因此,锚固段前段是锚杆与砂浆黏结的关键部位。试验数据证实锈蚀在锚杆与砂浆界面间起"润滑"的不利作用,破坏了应力由锚杆到砂浆的有效传递路径,是导致锈蚀锚杆极限抗拔力下降,锚固端滑移量增大的主要原因。     

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。     

BFRP砂浆锚杆锚固黏结性能试验研究

通过6组BFRP砂浆锚杆拉拔试验,研究了BFRP砂浆锚杆的锚固黏结性能,分析了锚固长度、筋材直径、筋材表面特征对其黏结-滑移关系、锚杆杆体轴力分布、锚杆界面剪切应力分布的影响。结果表明：试验条件下水泥砂浆强度为27.49 MPa时,试件的破坏形态分为拔出破坏和劈裂破坏两类;锚固长度由5cm增加至10、15 cm时,黏结强度分别降低42.5%、67.78%;筋材直径由12.6 mm减至10、8 mm时,黏结强度分别增加20.61%、42.22%;与光面BFRP筋相比,黏砂BFRP筋黏结强度增加4.42%,峰值滑移量减少24.21%;锚杆杆体轴力自加载端沿杆体呈降低趋势,极限荷载时,杆体轴力均传递至锚固末端,BFRP砂浆锚杆有效锚固长度大于15 cm;锚杆界面剪切应力分布呈先上升后下降的单峰形式,峰值位置随荷载增加逐渐向锚固末端转移,同一荷载等级下,随锚固长度的增加,峰值应力越高。     

锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能试验研究

通过5组锈蚀钢筋再生混凝土中心拉拔试件,研究锈蚀钢筋与再生混凝土黏结性能,分析在钢筋锈蚀率、钢筋直径和混凝土强度等因素影响下,锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力-滑移的本构关系。得到锈蚀钢筋与再生混凝土间的黏结强度影响因子,获取了锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移曲线以及黏结区不同位置处钢筋应变的分布规律。结果表明:锈蚀率较小时,自由端发生滑移,试件仍能承受荷载;锈蚀率较大时,自由端出现微小滑移,试件发生劈裂破坏。为了准确得出相同滑移值下不同锚固位置的黏结应力,先拟合出相应位置处黏结应力与滑移值的关系式,再通过代入滑移值计算得出黏结应力,最后建立考虑位置函数的锈蚀钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系。并与平均黏结应力进行了对比,结果表明拟合值与试验值吻合较好。     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

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。     

锈蚀钢筋与混凝土动态粘结性能的试验研究

本研究设计大尺寸柱式拉伸试件,通过电化学锈蚀方法使其快速锈蚀,用电液伺服动力加载系统进行动态拉伸试验.采用钢筋开槽内贴片的方法测量钢筋应变沿锚固长度的变化,外贴片测量混凝土外表面应变,并在加载端和自由端安装千分表量测两端滑移.基于动态拉伸试验结果,得出了锈蚀钢筋与混凝土粘结应力分布的时程变化规律;研究了锈蚀程度对粘结应力分布的影响规律;建立了动荷载下锈蚀钢筋混凝土的粘结滑移本构关系.     

反复荷载下低强度混凝土与光圆钢筋局部黏结性能的试验研究

通过反复拉拔试验研究了不同加载阶段下光圆钢筋在低强度混凝土中黏结应力沿黏结长度的分布。根据试验中得到的光圆钢筋在低强度混凝土中的局部应力-应变关系及荷载-滑移关系推算出了沿黏结长度拉应力、黏结应力的分布曲线及局部黏结应力-相对滑移关系,并在试验研究基础上,推导了各加载阶段光圆钢筋与低强度混凝土间黏结应力分布的变化机理。试验中采用了3个黏结长度分别为10D、15D、20D(D为钢筋直径)的中心拔出试件。研究结果表明:早期加载阶段,黏结应力起始于加载端,随着荷载增大黏结应力的峰值点由加载端逐渐向自由端移动,并且钢筋表面分布的黏结应力从加载端开始,从由胶结力提供迅速转变为界面摩擦力提供;随着自由端的钢筋滑移量被记录后,分布在钢筋表面的胶结力全部消失;进入卸载阶段至荷载降为0时,由于钢筋黏结段区域存在的残留拉应力,观察到分布的残留黏结应力呈现为反对称形;随后,即使进入反复加载阶段,黏结应力的分布特征基本保持不变。另外,所有试件各测点对应的局部黏结应力-相对滑移曲线与平均黏结应力-滑移曲线的滞回特性基本一致。     

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。     

锈蚀对钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响

通过中心拉拔试验,探究了钢筋与钢纤维混凝土(SFRC)间的黏结滑移机理,并以钢筋锈蚀率为参数,研究了氯离子侵蚀作用对钢筋与SFRC黏结性能的影响.结果表明:在达到黏结强度(峰值黏结应力)之前,钢筋自由端滑移较加载端小;在达到黏结强度之后,钢筋自由端与加载端滑移同步变化,黏结应力由钢筋肋间混凝土与周围混凝土之间的咬合力提供.尽管桥接锈胀裂缝的钢纤维遭受了一定程度的锈蚀损伤,但所有锈蚀试件仍然表现为延性的劈裂-拔出破坏;随着钢筋锈蚀率的增大,黏结强度先略微增大而后逐渐减小,当钢筋锈蚀率在8.01%之内时,其黏结强度不低于未锈蚀试件,当钢筋锈蚀率约15.11%时,其黏结强度损失约为35%.考虑钢筋锈蚀率的影响,基于Harajli模型得到锈蚀钢筋与SFRC黏结强度的经验公式.     

加载方式和锚固长度对钢筋套筒灌浆连接性能影响试验研究

考虑三种加载方式(重复拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压)与锚固长度(6.5d、7d、8d)对接头连接性能的影响,对40个试件进行拉伸试验,研究其破坏形态、力-位移关系曲线、应变分布等,分析该连接试件的约束机理与灌浆料裂缝开展过程,确定其光滑段与变形段的应力分布及钢筋临界锚固长度。结果表明:试件破坏模式包括钢筋拉断和螺纹端钢筋拔出破坏;循环荷载作用下,接头刚度退化严重;随钢筋锚固长度减小,试件耗能能力减小。套筒表面纵向与环向峰值应变位置和光滑段与变形段的黏结应力分布受钢筋锚固长度影响显著。钢筋直径为12 mm和20 mm的试件临界锚固长度分别为5.42和5.48倍钢筋直径。     

钢套筒约束下玄武岩复材筋的拉拔试验研究

考虑黏结长度、筋材直径、胶层厚度对黏结性能的影响,对11根钢套筒约束下粘砂变形的玄武岩纤维(BFRP)筋进行了拉拔试验;研究黏结应力沿黏结长度的分布情况以及宏观黏结-滑移曲线的特点。试验结果表明:试件的破坏多发生于BFRP筋与结构胶的界面;黏结应力沿黏结长度分布不均匀,黏结应力峰值出现的位置会随着荷载增加逐步远离加载端;BFRP筋与结构胶界面的黏结应力-滑移曲线可大致分为三个阶段:黏结段、滑移段、下降段。运用厚壁圆筒理论,计算了钢套筒筒壁应力,计算值与实测值吻合较好。     

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。     

再生混凝土冻融循环后与钢筋拉拔试验研究

对经过0次、50次、100次、150次、200次冻融循环的再生混凝土(粗骨料取代率100%)进行拉拔试验研究,以钢筋直径16mm和20mm、锚固长度5d和10d为变动因素,分析冻融循环次数对再生混凝土立方体抗压强度、极限拉拔荷载和极限黏结应力的影响,并采用钢筋开槽内贴应变片的方法,研究了不同冻融循环次数后钢筋锚固段内钢筋应变、局部黏结应力和极限黏结应力平均值-滑移的分布规律。结果表明,冻融循环后再生混凝土抗压强度下降,极限荷载和极限黏结应力平均值随着冻融循环次数的增加而逐渐减小;随着冻融循环次数的增加,荷载作用下钢筋应变沿锚固长度的变化曲线趋于平缓,局部黏结应力首先在加载端附近出现应力峰值,沿锚固长度逐渐向自由端传递,总体呈现减小的趋势。     

蒸压加气混凝土砌块自保温墙体专用砌筑砂浆中钢筋埋置长度的试验研究

通过九组试件36根钢筋在蒸压加气混凝土砌块自保温墙体专用砌筑砂浆中的拉拔试验,分析了竖向正应力、砂浆强度等级和钢筋锚固长度等因素对拉结钢筋黏结锚固性能的影响;通过三组试件6根钢筋的拉拔试验,得出钢筋内力和黏结应力沿锚固长度的分布曲线;计算锚固破坏时沿锚固长度变化的平均黏结应力,分别给出钢筋在自保温墙体砌块专用砂浆强度等级Mb5和Mb10中的临界锚固长度;为便于工程应用,提出了满足可靠度要求的钢筋建议埋置长度。