超低温环境下钢筋力学性能试验研究

采用液氮降温的方式,对HRB335、HRB400以及特种低温钢筋共21组63个试件进行不同温度下的拉伸试验,分析不同种类钢筋在20,-40,-80,-100,-120,-140,-165℃下的力学性能及变化趋势。试验研究表明:随着温度降低,三种钢筋的屈服强度fy和抗拉强度fu均呈增大趋势,钢筋的断后伸长率δ5和断后收缩率ψ减小,说明钢筋的塑性随着温度降低而降低;三种钢筋的弹性模量与温度相关性不大,其值基本围绕着某一定值上下波动;不同温度下钢筋的应力-应变曲线的形状基本类似,但随着温度的降低,钢筋的极限应变不断减小,这也说明钢筋的塑性呈减小趋势。     

钢筋锈蚀后力学性能的试验研究

通过5种常用钢筋的锈蚀试验,对取得的数据进行分析,用统计拟合方程表示钢筋的伸长率、极限强度、屈服强度等力学性能与锈蚀程度的关系,其结果可为研究和评估钢筋混凝土结构耐久性提供依据。     

锈损钢筋的力学性能

本文根据钢筋混凝土构件内锈损钢筋的试验结果，研究钢筋锈蚀以后力学性能的变化规律。     

锈蚀钢筋力学性能试验研究分析

通过对192根实际工程中截取的不同锈蚀程度的螺纹钢筋和光圆钢筋进行试验,得到了钢筋的实测质量损失率,并对其进行了拉伸试验,得出了不同锈蚀程度的钢筋力学性能随锈蚀率不同的变化规律,并得到了锈蚀钢筋的名义屈服强度和名义极限强度的表达式。     

高应变率下锈蚀钢筋力学性能试验研究

通过外加电流加速锈蚀获取锈蚀钢筋,采用三维激光扫描技术测量钢筋截面锈蚀率,并对锈蚀钢筋在应变率为2×10-4~50.00s-1时的力学性能进行试验研究.结果表明：随着平均截面锈蚀率的增大,钢筋屈服平台缩短直至消失,试件破坏均发生在最小截面,钢筋屈服荷载和极限荷载相对值呈线性降低,极限应变按指数关系衰减,弹性模量基本保持不变,但锈蚀钢筋基于最小截面的强度并没有降低.锈蚀钢筋仍存在应变率效应,随着应变率的增大,锈蚀钢筋屈服荷载和极限荷载均增大,但应变率对锈蚀后钢筋弹性模量和极限应变的退化影响不大.锈蚀越严重,应变率效应越不明显.     

结构钢材低温下主要力学性能指标的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化 ,系统地介绍了结构钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者对常用结构钢材 (普通碳素钢、低合金钢和普通碳素钢的热调质钢 )主要力学指标的低温试验研究成果。     

如何利用钢筋力学性能降低工程成本造价

为了降低工程成本,就如何提高钢筋的屈服强度作一探讨,重点介绍了冷拉施工的工作原理及其分类,并对冷拔的工作原理进行了论述,通过实践,指出了确保钢筋强度和塑性的关键是冷拉率的合理选择,从而为施工现场钢筋的选用提供了参考。     

低温对桥梁钢材主要力学性能影响的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化。本文首先系统地介绍了钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者常用桥梁钢材 (16Mnq、14MnNbq)主要力学指标的低温试验研究成果     

大气环境混凝土中锈蚀钢筋性能和锈蚀模型试验研究

对大气环境混凝土中123根Ⅰ级和Ⅱ级锈蚀钢筋的力学性能进行了试验研究,讨论了屈服荷载、极限荷载和极限伸长率与锈蚀率之间的定量关系,分析了Ⅰ级和Ⅱ级锈蚀钢筋力学性能的异同。提出了钢筋锈蚀的三维椭球模型,以及钢筋锈蚀率的衡量方法。     

考虑蚀坑影响的锈蚀钢筋力学性能研究

研究了钢筋表面蚀坑对锈蚀钢筋屈服强度的影响，分别讨论了蚀坑深度和宽度对钢筋屈服强度的影响；分析了锈蚀坑存在造成钢筋应力分布变化的规律．研究表明。锈蚀钢筋屈服时所需荷栽与无锈钢筋屈服荷载之比值和蚀坑深度之间基本呈指数关系，而蚀坑宽度对其影响相对较小；锈蚀坑附近出现了明显的应力集中现象。将造成钢筋力学性能的明显退化．     

Experimental evaluation of the mechanical properties of steel reinforcement at elevated temperature

This paper describes an experimental investigation into the influence of elevated temperatures on the mechanical properties of steel reinforcement. The study includes tests carried out at ambient temperature as well as under steady-state and transient elevated temperature conditions. A complementary test series, in which the residual post-cooling properties of reinforcing bars were examined, is also described. The experimental study focussed on assessing the performance of reinforcement of 6 and 8 mm diameter, although 10 mm bars were also considered in some cases. The specimens included both plain and deformed bars. After providing an outline of the experimental set-up and loading procedures, a detailed account of the test results is presented and discussed. Apart from the evaluation of stress–strain response and degradation of stiffness and strength properties, particular emphasis is given to assessing the influence of temperature on enhancing the ductility of reinforcement. The findings of this study have direct implications on procedures used for predicting the ultimate behaviour of structural floor elements and assemblages during, and following, exposure to elevated temperatures.     

锈蚀钢筋力学性能退化规律试验研究

通过对模拟人工气候环境和恒电流加速锈蚀的钢筋混凝土构件破型所得的56根锈蚀钢筋进行拉伸试验,研究两种加速锈蚀方法对锈蚀钢筋力学性能的影响,分析比较不同锈蚀程度下钢筋的各项力学性能指标的变化,发现不同加速锈蚀方法下混凝土内钢筋锈蚀表面特征的不同对钢筋力学性能退化有一定影响,且随着锈蚀程度的增加,这种影响会变得越来越明显。比如应力-应变曲线将发生明显变化,钢筋的屈服点和应力峰值降低且对应的应变减小;屈服平台逐渐变短,强屈比变小;极限延伸率减小和弹性模量随锈蚀率增大逐渐变小;颈缩现象变得越不明显等。研究表明,采用人工气候环境加速试验方法可以有效模拟自然气候环境中不均匀锈蚀引起的钢筋力学性能的改变,并在试验结果分析基础上,建立与锈蚀率相关的钢筋本构关系模型,为老化混凝土结构加固设计时提供应用参考。     

高温后喷水冷却圆钢管再生混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土的界面黏结性能变化规律,以历经最高恒温温度、再生粗骨料取代率、界面锚固长度为3个变化参数,进行了27个高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土试件和2个自然冷却试件（对照组）的静力推出试验,以位移控制的加载方式为主,使自由端的钢管单独受力（核心混凝土不受力）,圆钢管内的混凝土从下向上推出。通过试验观察了圆钢管再生混凝土试件破坏的全过程和形态,获取了加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各个变化参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明：经过高温喷水冷却后,圆钢管再生混凝土试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态相似,且和自然冷却试件的曲线相似,同时也和前期做的钢管普通混凝土的曲线具有相似性;加载端和自由端的荷载-滑移曲线大致分为上升段、缓慢下降段和平缓段;并且自由端的初始滑移晚于加载端。定义了极限黏结强度τu和残余黏结强度τr。圆钢管再生混凝土试件表面上应变沿试件高度方向大致呈指数分布。经历消防喷水冷却后,随历经最高温度的升高,黏结强度先增大后减小,在400 ℃时,黏结强度达到最大值,当大于400 ℃时,黏结强度降低。历经高温后试件的平均残余黏结强度分别是常温下试件的1.25倍、1.75倍、1.38倍和1.50倍。再生粗骨料取代率的变化对黏结强度的影响不明显,常温下γ=50%时,黏结强度达到最大值;温度为200 ℃且γ=75%时,黏结强度也为最大。这和自然冷却下钢管再生混凝土的结论类似。锚固长度的增大也使圆钢管再生混凝土试件平均极限黏结强度和残余黏结强度均有不同程度增大。提出了高温喷水冷却后圆钢管再生混凝土极限黏结强度和残余黏结强度的计算公式,用此公式所得计算结果均比较理想。今后对界面黏结性能的研究,可以从增加钢管内壁的粗糙度、钢管内部加入加劲肋和钢管内增设不同长度的螺栓角度进行探讨,进而进一步丰富界面黏结性能的理论研究,以期为消防喷水后建筑结构构件的其他力学性能提供理论基础,同时为现实生活中火灾后钢-混凝土组合结构的灾后评估和加固提供参考。     

高温后普通混凝土与细晶粒钢筋粘结性能试验研究

通过对48个普通混凝土与细晶粒钢筋粘结锚固试件的拔出试验,系统地研究了高温后粘结锚固的特点和影响粘结锚固强度的主要因素。钢筋混凝土试件的受热温度分别为20,200,400,600℃,冷却方式为空气中自然冷却,加载方式为单向拉拔。试验考虑了锚固长度、配箍率以及温度的影响,分析了各种参数对高温后钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,研究了高温对混凝土抗拉强度和粘结锚固强度的影响,并讨论了高温后混凝土抗拉强度和粘结锚固强度的关系。     

钢纤维轻骨料混凝土力学性能的试验研究

将钢纤维掺入轻骨料(人造膨胀珍珠岩)混凝土成为钢纤维轻骨料混凝土,它集中了钢纤维混凝土和轻骨料混凝土的优点,弥补了普通混凝土存在的抗拉强度低和自重大等不足。本文对这种新型混凝土材料的力学性能开展初步研究,针对试验中得到的钢纤维轻骨料混凝土的立方体抗压强度、劈拉强度、抗折强度、轴心抗压强度和弹性模量等进行讨论,分析钢纤维体积率的变化对钢纤维轻骨料混凝土力学性能的影响,给出相应的计算表达式,以利于其在工程实践中的推广和应用。试验结果表明,采用轻骨料和加入钢纤维后,混凝土的强度和变形等力学性能的改善效果十分明显。     

Experimental study on mechanical properties of high-strength fire-resistant steel at elevated temperatures

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能，通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验，得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数，并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时，国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的，当温度超过400℃后，屈服强度、抗拉强度开始快速下降；欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢；温度低于450℃时，耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合；温度高于450℃时，耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢，提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式，可用于耐火钢结构抗火设计。     

高强度耐火钢高温下力学性能试验研究

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能,通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验,得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数,并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时,国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的,当温度超过400℃后,屈服强度、抗拉强度开始快速下降;欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢;温度低于450℃时,耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合;温度高于450℃时,耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢,提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式,可用于耐火钢结构抗火设计。     

温度应力对钢结构影响的试验研究

对工字钢短柱在轴向约束的情况下进行了高温强度试验。研究结果表明,在弹性阶段,温度越高,增加的温度应力越大,温度应力的增量只与温度的增量有关,而与初始载荷无关。在超静定结构中,温度应力是导致构件屈服破坏的主要原因,因此钢结构的耐火设计应该考虑温度应力的影响。     

高温中钢纤维混凝土抗压强度试验研究

综述了国内外混凝土及纤维混凝土高温后及高温中的性能变化规律。研究了3种水胶比混凝土及钢纤维混凝土在20、200、400、600、800℃五个温度段高温中的抗压强度,结果表明:素混凝土及钢纤维混凝土高温中抗压强度都呈先升高再降低趋势,素混凝土和钢纤维混凝土分别在200、400℃时达到峰值,400℃时钢纤维的增强效果最明显。     

外掺钢纤维混凝土早期力学性能的试验研究

为研究外掺钢纤维对混凝土早期力学性能的影响,以不同钢纤维掺量和时间龄期为变化参数,设计了168个外掺钢纤维混凝土棱柱体试块进行早龄期轴心抗压强度及弹性模量试验。试验观察了试件的破坏过程及形态,获取了不同时间龄期外掺钢纤维混凝土的强度及弹性模量等关键特征参数,揭示了不同外掺钢纤维掺量对混凝土早龄期强度及弹性模量的影响规律,并推导出不同时间龄期外掺钢纤维混凝土强度和弹性模量的计算式,研究结果表明:外掺钢纤维对混凝土早期弹性模量的有所提高,对混凝土早期轴心抗压强度的提高不显著。当外掺钢纤维≥40 kg/m3时,可有效提高3、28 d龄期混凝土的弹性模量,因此,建议外掺钢纤维量应大于40 kg/m3。