NPR钢筋与海工混凝土的粘结性能试验研究

目前我国研究应用的钢材与西方发达国家相比强度仍然偏低,且普遍存在强度提高延性降低的问题,研究开发新型高强高延性钢筋是解决我国建筑用钢问题的有效途径.为了探究NPR钢筋能否应用于海工混凝土结构,本文采用中心拔出试验对NPR钢筋与海工混凝土间的粘结性能进行了研究,观察了试件的破坏形态,并分析了钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、海工混凝土强度等级(C30F250、C40F250、C50F250)、钢筋直径(8 mm、18 mm)及粘结长度(5d、7d)对粘结强度及粘结应力?滑移曲线的影响规律.试验结果表明:钢筋类型对破坏形态、粘结强度及粘结应力?滑移曲线均有明显影响;其他条件相同时,NPR钢筋的粘结强度低于普通钢筋;并且NPR钢筋的粘结强度随粘结长度的降低、海工混凝土强度等级的提高而增大.同时,采用三段式粘结?滑移本构模型对试验实测的粘结应力?滑移曲线进行拟合;结果表明,三段式模型能够较好地描述NPR钢筋与海工混凝土粘结应力?滑移曲线的特征.     

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明：随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。     

浅谈钢筋混凝土粘结滑移研究

钢筋混凝土结构中的钢筋和混凝土两种性质完全不同的材料之所以能够共同工作,主要是依靠钢筋与混凝土间的粘结应力,．笔者从粘结力的组成、试验方法、影响粘结滑移因素、粘结滑移经验公式4个方面叙述了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究进展的现状。     

环氧树脂光面钢筋粘结性能的试验研究

本文通过拉拔试验，研究了 氧树脂光面钢筋与砼间的粘结性能，对行业标准提出了修改意见，以期推动环氧树脂钢筋的广泛应用。     

钢筋混凝土粘结滑移研究综述

钢筋混凝土(Reinforced concrete, RC)作为近现代土木工程领域中最重要的组合材料,在实际工程中得到了大量应用。钢筋与混凝土之间良好的粘结性能是保证RC结构服役性能的关键,影响着RC结构生命周期不同阶段的力学性能。然而,由于钢筋混凝土界面粘结滑移关系十分复杂,且涉及多种变量,因而实际结构分析中一般忽略了粘结滑移对RC结构整体力学性能的影响,即认为二者间完全粘结,忽略了二者间的相对滑移,从而导致分析结果与实际存在较大偏差。 迄今为止,国内外学者基于大量试验研究,综合考虑影响钢 筋混凝土粘结性能的多种因素,建立了相应的粘结滑移本构关系及模型。在此基础上,一些学者则结合试验研究与理论分析,建立了钢筋混凝土粘结滑移的理论模型和数值模拟方法,通过将其带入结构分析以考虑粘结滑移效应,从而提高了对结构响应的模拟精度。因此,准确揭示钢筋与混凝土间的粘结失效机理及其影响因素,表征各因素对钢筋混凝土粘结性能的影响规律,建立相应的粘结滑移本构关系和数值模拟方法,并将其应用于实际结构分析中,是提高分析结果精度、改善整体结构受力性能的前提。 鉴于此,本文综合国内外相关研究成果,分别从粘结机理、试验研究、理论和数值模型三个角度出发,对钢筋混凝土粘结滑移研究现状展开了详细综述。首先,在粘结滑移关系表征及其破坏机理方面,简要分析了粘结应力计算方法、粘结滑移本构关系建立及粘结破坏模式。在试验研究方面,详细描述了国内外相关试验研究和基于试验建立的粘结滑移本构关系,并对影响粘结性能的各种因素进行了归纳总结。在模型分析方面,具体介绍了粘结滑移的理论模型及数值模型,并将数值建模方法划分为直接模拟法和间接模拟法,进而简要分析了两种方法的优缺点和适用性。最后,对该研究方向中存在的不足以及进一步研究的趋势进行了分析,指出考虑钢筋锈蚀、冻融循环等环境因素耦合作用影响的粘结滑移问题是未来钢筋混凝土粘结滑移研究的重点方向,在后续工作中需要借助更加广泛的试验研究及理论分析来丰富该领域研究,以期进一步完善混凝土基本理论体系,并为实际工程结构的耐久性提供参考。     

不同变形钢筋的粘结性能试验研究

本文介绍了不同变形钢筋的拨出试验情况，揭示了相对肋面积对粘结应力－滑移性能的影响。     

型钢混凝土结构粘结滑移性能试验研究

进行了20榀试件的实腹式型钢混凝土粘结滑移性能的拉拔试验,分析了型钢与混凝土的粘结滑移机理、影响粘结滑移性能的主要因素以及沿锚固长度粘结应力和滑移量的分布规律,建立了型钢混凝土粘结强度和滑移量的计算公式,提出了型钢混凝土局部粘结破坏和整体粘结破坏极限荷载的计算原理与方法,根据混凝土板的冲切破坏理论,提出了确定临界保护层厚度的方法。研究成果为改进型钢混凝土结构的强度、刚度、变形、裂缝宽度计算理论以及进行这种结构的有限元分析提供了试验依据。     

GFRP带肋筋粘结性能试验研究

利用拉拔试验,研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)带肋筋与混凝七的粘结性能,确定GFRP带助筋的最佳外形,构建GFRP带肋筋与混凝土的粘结滑移本构关系模型.试验变量包括筋直径、肋间距和肋高度.试验结果表明:GFRP带肋筋与混凝土的粘结强度显著提高;粘结强度随GFRP带肋筋直径的增大而降低;试件的破坏形式为GFRP带肋筋肋间混凝土的剪切破坏,以及肋表面的轻微磨损;不同的肋参数,如肋间距、肋高度等,对GFRP带肋筋与混凝土的粘结性能影响显著.通过对试验数据的分析可得,机械咬合力是GFRP带肋筋与混凝土的粘结强度的主要组成部分;剪切滞后现象反映了直径对GFRP筋粘结性能的影响;楔块效应反映了肋参数对GFRP筋粘结性能的影响;GFRP带肋筋的最佳肋间距为筋直径的1倍,最佳肋高度为筋直径的6%,此结果可为GFRP带肋筋的规模化生产及工程应用提供理论依据;新构建的粘结滑移本构关系模型能较好地反映GFRP带肋筋的受力全过程.     

加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

为探究加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响,开展16根RC梁(质量损失率0%～8.7%)在不同加载速率(0.5～300 mm/min)下的粘结性能测试,据此提出考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式,并开展锈蚀钢筋混凝土梁粘结力学行为的数值模拟,分析高加载速率(30～30 000 mm/min,应变率10^-4～10^-1s^-1)下锈蚀梁的粘结滑移力学行为。研究表明：(1)加载速率对锈蚀钢筋混凝土梁式试件的粘结应力-滑移曲线形状以及粘结强度与残余粘结强度的比值影响不大;(2)随着加载速率的增加,锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度和残余粘结强度显著增加,粘结区应力峰值显著增加并逐渐向加载端靠近;(3)本工作提出的考虑加载速率和钢筋锈蚀影响的粘结强度计算公式在0.5～30 000 mm/min的加载速率范围内有很好的适用性。     

高温后型钢混凝土粘结滑移性能研究

高温后型钢与混凝土之间的粘结滑移对型钢混凝土结构的高温后力学性能具有重要影响,为了研究高温后型钢混凝土的粘结强度与滑移特性,进行18个高温后型钢混凝土短柱推出试验及3个常温下的对比试验。试验结果表明：高温后型钢混凝土短柱试件的荷载-滑移曲线与常温下大体相似,但随着曾经经历最高温度的提高及最高温度持续时间的增大,型钢与混凝土之间的极限粘结强度和残余粘结强度降低,与极限粘结强度相对应的滑移减小,与残余粘结强度相对应的滑移增大。在试验结果基础上,构建了高温后型钢混凝土粘结滑移本构模型,提出了本构模型中极限粘结强度、残余粘结强度及相应滑移的计算方法,计算结果与试验结果总体相符,研究成果为高温后型钢混凝土构件考虑粘结滑移影响的数值模拟分析提供了条件。     

基于粘结-滑移的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁裂缝宽度计算方法

将纤维增强筋(FRP筋)混凝土梁裂缝的开展过程视作FRP筋由两侧混凝土中拔出的过程,建立了基于粘结-滑移的FRP筋轻骨料混凝土梁裂缝宽度微分方程。根据规范给出的裂缝宽度限值,合理确定滑移量上限,提出并引入了适用于梁正常使用阶段的FRP筋钢纤维轻骨料混凝土“低滑移”阶段粘结-滑移本构模型。进而,在明确最大裂缝间距l_max、裂缝宽度放大系数h₂/h₁与裂缝截面纤维混凝土残余应力σ_fib等特征参数的基础上,利用迭代算法建立了FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算模型。基于正常使用阶段裂缝宽度实测数据对建议模型的适用性进行评估,结果表明:裂缝宽度限值0.5 mm内,建议模型能够准确预测FRP筋钢纤维轻骨料混凝土梁的最大裂缝宽度。     

锈胀钢筋混凝土拱肋承载力试验与模拟

为研究锈胀损伤对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响,制作了4片钢筋混凝土圆弧拱肋,通过电化学快速锈蚀使其表面产生不同程度的锈胀裂缝,讨论了初始锈胀裂缝的分布情况,研究了锈胀拱肋的裂缝发展、不同位置处位移和应变、极限承载力及失效模式。试验结果表明：锈胀削弱了混凝土截面尺寸和刚度,降低了钢筋与混凝土间的粘结性,是承载力退化的主要原因之一;锈胀导致的拱肋极限承载力下降率约为60%;锈胀未改变拱肋的失效模式,所有拱肋均在一侧拱脚发生脆性破坏。在试验的基础上,建立了锈胀钢筋混凝土拱肋的有限元计算模型,由于RC拱肋存在大面积锈胀,模型中未考虑混凝土保护层的影响,计算结果和试验值较为接近,为日后有限元建模提供一定参考。     

锈蚀变形钢筋与混凝土粘结应力模型研究

研究了锈蚀对钢筋混凝土无箍筋试件粘结强度的影响,建立了锈蚀导致保护层胀裂前变形钢筋极限粘结应力的理论计算模型,定量地揭示了该阶段粘结强度增强的机理。通过对钢筋肋间混凝土在挤压力、摩擦力及锈胀力作用下的受力分析,从理论上推导了锈蚀钢筋混凝土发生劈裂破坏时的粘结应力计算表达式;给出了摩擦系数等未知参数的取值大小;详细阐述了表达式的求解思路。利用已发表文献的多个试验结果对理论模型进行验证,结果表明计算值与试验值吻合良好。     

钢筋钢纤维自密实混凝土梁裂缝宽度试验研究

通过9根钢筋钢纤维自密实混凝土梁的四点弯曲试验,分析了钢纤维体积率、配筋率对钢筋钢纤维自密实混凝土梁裂缝形态、裂缝宽度以及裂缝间距等参数的影响。结果表明：在自密实混凝土梁中掺加钢纤维可有效限制裂缝的扩展,掺入体积率为0.38%和0.64%的钢纤维,可使自密实混凝土梁在正常使用阶段的最大裂缝宽度减小31%~56%,平均裂缝间距减小15%~28%,纵筋应变减小40%~56%。考虑钢纤维在试验梁开裂截面的分布以及应力传递机理,结合试验数据提出了钢筋钢纤维自密实混凝土梁最大裂缝宽度的计算公式,并与MC 2010、RILEM TC-162 TDF及CECS 38：2004的公式进行了对比。计算结果表明：该文建议公式计算的最大裂缝宽度与试验值吻合较好,可用于钢筋钢纤维自密实混凝土梁最大裂缝宽度的分析与验算。     

基于拓展虚内键本构模型的多裂纹混凝土结构破坏分析

拓展虚内键(Augmented virtual internal bond, AVIB)是基于虚内键理论的一种多尺度本构模型,它同时考虑了微观虚内键的法向和切向变形,应用Xu-Needleman势函数描述虚内键,并在微观势函数基础上直接导出了宏观本构方程。由于脆性材料的抗压强度与微元体的应力状态有关,为了反映这种微元应力效应,依据混凝土三轴抗压强度准则定义了应力效应系数,并将其反映到AVIB本构模型中。对于已有裂纹,采用无厚度单元劈裂法进行建模,避免了网格重划分问题和单独设置接触单元问题。结合AVIB模型与无厚度单元劈裂法,对多裂纹混凝土结构的破坏进行了模拟分析。结果表明,预制裂纹的长度不同,导致结构的主裂纹扩展方式不同。模拟所得的结构破坏模式及荷载-主裂纹口张开位移曲线与相关文献报道结果基本一致,表明了该方法的有效性。由于该文所采用的AVIB本构方程中已蕴涵了混凝土断裂能及三轴强度准则,因而在整个断裂模拟过程中,既避免了外部的断裂准则问题,同时又不需要网格重构及附加自由度,提高了计算效率,为大体积混凝土结构的破坏分析提供了一种简单的可行方法。     

拱坝横缝钢筋与混凝土相互作用研究

本文在总结了钢筋与混凝土相互作用研究现状的基础上，建议了一个计算钢筋滑移量、钢筋粘结受力段长度的数值模型，该模型考虑了混凝土保护层厚度、截面混凝土应力分布的影响，并引用有关试验结果进行验证。文末在假定截面应力分布型态和临界混凝土保护层厚度条件下，将模型用于计算小湾拱坝横缝钢筋的滑移量、钢筋临界应力、钢筋受力段长度，计算结果表明用横缝钢筋控制横缝开度的这一工程措施基本可行，且建议的保护层厚度、横缝钢筋布置等均有一定工程参考价值。     

型钢高强高性能混凝土梁粘结滑移行为研究

通过12榀不同混凝土强度等级、剪跨比、配箍率的实腹式型钢高强高性能混凝土简支梁试验,得到了各级荷载作用下沿梁长度(即跨度)方向型钢应变、型钢与混凝土界面粘结应力与相对滑移分布规律。结果表明:在界面粘结应力尚未达到局部粘结强度之前,型钢应变和界面滑移近似呈指数变化;此后界面出现粘结软化,且粘结软化区段随荷载的增加逐渐向试件自由端扩散,型钢与混凝土协同工作的能力降低。通过对界面粘结滑移行为与诸影响因素的分析,从机理上揭示了粘结软化的形成与演化过程,分析了局部粘结强度与其主要影响因素的关系,并由试验结果统计回归得出了型钢高强高性能混凝土局部粘结强度的计算公式,进而提出型钢高强高性能混凝土梁局部粘结应力与加载端粘结滑移本构关系的数学模型。最后建立了型钢与混凝土界面粘结滑移分析的理论模型,求解了各级荷载作用下粘结应力的传递规律。研究成果为改进型钢高强高性能混凝土梁设计计算理论和有限元分析提供了试验依据。     

钢筋与纤维编织网联合增强细粒混凝土梁的弯曲试验与理论研究

由于纤维编织网增强混凝土在达到承载极限时,易发生脆断,不利于作为承载构件。该文尝试加入一定量的细直径钢筋以避免TRC的脆断破坏,纤维编织网作为受力的主体,而细直径钢筋作为次承载体。试验结果表明,加入延性好的细直径钢筋可以克服TRC构件仅采用纤维编织网增强时的脆断缺点。此外,纤维编织网的表面粘砂处理可以提高其和细直径钢筋协同受力的能力;细粒混凝土中加入聚丙烯纤维可提高构件的开裂荷载;而纤维编织网和细粒混凝土的界面植入U型钩有助于发挥纤维编织网的增强作用,从而提高了构件的承载力。最后,基于RC结构的抗弯设计理论,给出了TRC构件的解析计算方法,计算值与试验结果吻合得较好,证明了计算方法的可行性。     

含穿透裂纹岩石的高频疲劳特性研究

该文以高强度白水泥为模拟材料,对含预置不同数目穿透裂纹的岩石进行了单轴压缩试验以及高频疲劳单轴压缩试验研究。该文充分考虑了裂纹对岩石试块宏观力学性能的影响,描述了裂纹扩展的规律,得到了含穿透裂纹的岩石材料的S-lgN曲线和考虑裂纹相互作用的疲劳方程。