灰砂硅酸盐混凝土护筋性研究

本文说明了对灰砂硅酸盐混凝土性能,尤其护筋性能研究的必要性.阐述了钢筋在混凝土中得到保护(不锈蚀)和发生锈蚀的机理.说明了水泥混凝土和灰砂硅酸盐混凝土在护筋性方面的不同特点.指出了提高灰砂硅酸盐混凝土护筋性的途径,此途径具有简单,易行,不增加成本的优点.在混凝土中钢筋锈蚀量与结构安全度的关系目前国内外尚未确立标准的情况下,我们采用对比的方法(与护筋性优良的水泥混凝土比)进行钢筋锈蚀的研究(测试手段为非破损电化学检验法以及锈蚀量秤重法等),研制出了护筋性良好的高碱性(PH=12.5)灰砂硅酸盐混凝土.     

锈蚀钢筋搭接性能试验研究

利用恒电流通电法对试件钢筋进行锈蚀,通过对拉试验法研究了锈蚀对钢筋搭接性能的影响.试验结果表明：在搭接区设置箍筋对调整锈胀裂缝产生的位置和宽度有重要的影响;对于搭接区未配箍筋试件,锈蚀对搭接性能的影响很明显,尤其是在产生锈胀裂缝时,试件搭接承载力迅速下降;对于搭接区配箍试件,在不大的锈蚀率（2%左右）内,搭接传力性能受...     

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.     

近海环境下锈蚀箍筋约束混凝土本构模型

采用人工气候环境模拟技术模拟近海环境,对36组约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,开展轴压试验,研究箍筋锈蚀对约束混凝土峰值应力、峰值应变和应力-应变曲线形状的影响. 通过对试验结果的回归分析,得到考虑箍筋锈蚀率影响的混凝土峰值应力和应变修正系数拟合公式,以形状系数作为应力-应变曲线形状参数,基于Mander模型确定考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数的计算公式,建立近海环境下的锈蚀箍筋约束混凝土本构模型. 与试验结果对比发现：采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明建立的本构模型能够较准确地反映锈蚀箍筋约束混凝土力学性能,可以用于该环境下的锈蚀RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

FRP筋混凝土锚固长度的试验研究

纤维增强复合材料（Fiber-reinforced polymer,FRP）优越的耐腐蚀性可以避免筋材锈蚀引起的混凝土结构劣化。基于此,FRP筋混凝土受到国内外广大研究学者的关注。FRP筋与混凝土的粘结性能和锚固长度是影响FRP筋和混凝土协同工作的主要因素。本文对不同FRP筋混凝土试件进行拉拔试验,分析其损伤机理和粘结强度,推导不同FRP筋的锚固长度计算公式,为工程应用提供理论指导与依据。     

GFRP/钢绞线复合筋黏结性能的试验研究

目的 研究肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等因素,对GFRP/钢绞线复合筋与混凝土黏结性能的影响.方法 利用拉拔试验,对180个GFRP/钢绞线复合筋混凝土试件进行试验,测定每个试件的黏结强度和加载端滑移,根据试验结果研究不同因素对黏结性能的影响.结果 肋间距为筋直径的1倍时,GFRP/钢绞线复合筋的黏结性能最佳;GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度,随筋直径和埋置长度的增大而减小,随混凝土强度等级和保护层厚度的增加而增大;GFRP/钢绞线复合筋的"顶部筋"效应明显,黏结强度随浇注深度的增大而增大.结论 肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等均显著影响GFRP/钢绞线复合筋与混凝土的黏结性能;试验结果可为确定GFRP/钢绞线复合筋的锚固长度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移模型以及制定相关规范提供理论依据.     

混凝土结构四筋植筋粘结锚固性能试验研究

为了研究植筋间距、边距对多筋植筋粘结锚固性能的影响,以植筋间距、植筋边距为设计参数,设计制作了9组四筋植筋混凝土结构试件,并进行了四筋植筋混凝土结构拉拔试验,分析了植筋间距、边距对四筋植筋混凝土结构的破坏形态、粘结锚固性能及拉拔承载力等的影响.试验结果表明,所有的四筋植筋混凝土结构试件均为复合粘结破坏.其他条件相同,四...     

锈蚀钢筋与高强再生混凝土的黏结性能试验

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的黏结破坏形态和每个设计参数对锈蚀钢筋与高强再生混凝土间黏结性能的影响进行分析.结果表明:锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结破坏形式有3种,即钢筋拔断、钢筋拔出和混凝土劈裂;高强再生混凝土与锈蚀后螺纹钢筋间的黏结强度要明显高于锈蚀后光圆钢筋;锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结强度,随着再生粗骨料取代率的增加整体呈减小趋势,随着钢筋直径的增大而减小,随着锚固长度的增大而减小,随着钢筋锈蚀率的增大而减小,但当钢筋锈蚀率达到某一界限后这种减小便不明显.     

锈蚀RC框架柱性能劣化的模拟与评估

为研究钢筋的不均匀锈蚀对RC框架柱性能的影响。推导了钢筋锈蚀过程中混凝土裂缝扩展规律以及锈蚀产物沿钢筋环向的分布规律,建立了基于表观裂缝宽度的纵筋锈蚀程度评估模型。通过引入锈蚀影响系数提出了考虑不均匀锈蚀分布的锈蚀纵筋等效强度模型。基于已有试验结果分析了纵筋锈蚀和箍筋锈蚀的关系,建立了箍筋和纵筋锈蚀程度的关联模型。基于Mander的约束混凝土模型建立了锈蚀箍筋约束的混凝土模型。模型计算结果表明:钢筋锈蚀导致混凝土、钢筋强度显著降低,钢筋的不均匀锈蚀会对钢筋力学性能产生影响。基于OPENSEES平台和所提出的材料模型,建立了锈蚀RC框架柱的数值模型。根据已有试验资料,先后对本文所提出的纵筋锈蚀程度评估模型,箍筋和纵筋锈蚀程度关系模型,锈蚀箍筋约束混凝土模型,以及锈蚀RC柱的数值模型进行了验证。结果表明,本文模型具有较好的精度,锈蚀程度评估模型能够体现主要因素的影响,研究结果可用于既有混凝土结构的性能评估。     

不同钢筋位置下锈蚀钢筋混凝土梁粘结性能分析

为了研究锈蚀钢筋所处的不同位置对钢筋混凝土梁粘结性能的影响，本文对12个不同锈蚀纵筋位置的梁式试件进行了4点弯曲加载。试验结果表明：纵筋位于混凝土梁底角部试件与其位于梁底中部的试件相比，在理论锈蚀率为0%、1%、2%、4%、8%时粘结强度分别降低17%、20%、46%、26%、18%。基于试验结果，建立了考虑钢筋位置的锈蚀钢筋-混凝土界面平均粘结应力-滑移本构方程。基于ANSYS软件，利用粘结-滑移本构关系进行数值模拟。结果表明，考虑钢筋位置的粘结-滑移本构模型能够有效计算平均极限粘结应力，数值模拟值与试验值吻合较好。此外，本文提出考虑钢筋位置的钢筋混凝土梁随锈蚀率变化的极限粘结强度劣化模型。     

锈蚀箍筋混凝土梁的抗剪承载力分析

通过通直流电的方法加速两系列钢筋混凝土试验梁的锈蚀,并进行箍筋锈蚀后试验梁抗剪承载力的试验研究;在试验研究的基础上,分析先前研究者的锈蚀箍筋混凝土梁抗剪性能试验研究结果,分析和讨论了混凝土梁箍筋锈蚀后抗剪性能和强度的变化规律.结果表明,在箍筋锈蚀较轻的情况下,混凝土梁的抗剪承载力有所提高,而在箍筋锈蚀率大于10%以后,混凝土梁的抗剪承载力随箍筋锈蚀率的增加而显著降低;由箍筋锈蚀引起的混凝土截面损伤对混凝土梁抗剪承载力的影响非常显著,尤其对于抗剪承载力较多取决于混凝土贡献的小剪跨比混凝土梁.基于试验数据的综合分析,建立了锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的表达式,可以方便地应用于实际工程的设计计算中.     

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明,交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散型;同等条件下,锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。     

梁通柱断式方钢管混凝土节点抗震性能试验研究

研究梁通柱断式方钢管混凝土中节点在低周反复荷载作用下的受力性能和抗震性能.该种节点在节点区中断柱的外钢管,使钢筋混凝土梁的纵筋在节点直通.在节点区设置芯钢管、密排箍筋、竖向短筋连系上下钢管混凝土柱.通过2个缩尺模型试件的拟静力试验,得到节点试件的破坏过程、破坏形态、试件滞回曲线和试件各组成部分的荷载-应变关系.试验结果表明:该种节点在低周反复荷载作用下性能良好.试件破坏发生在梁根部,节点区尚有较大承载潜力,试件的耗能性能、位移延性良好.轴压比的增大对于承载力有提高作用,但耗能能力和位移延性有降低趋势.     

FRP筋的耐久性能研究现状

钢筋锈蚀是混凝土结构面临的主要问题,纤维增强聚合物(FRP)筋代替钢筋增强混凝土构件解决锈蚀问题已成为研究的热点.但FRP筋的耐久性能与材料的组成、性质和筋与混凝土间的相互作用等均有关系,其耐久性腐蚀机理较复杂.综述了FRP筋在温度、水分、酸碱环境以及紫外线作用下的耐久性能研究进展和相关研究成果,为以后FRP筋性能的研究提供参考.     

锈蚀钢筋混凝土框架地震反应分析

在锈蚀混凝土框架结构耐久性损伤分析的基础上,对锈蚀钢筋混凝土压弯试件的抗震性能的试验结果进行了探讨,分析了锈蚀试件滞回曲线和骨架曲线的特点,建立了锈蚀钢筋混凝土框架结构动力反应分析模型,用Wilson-θ法编制锈蚀混凝土框架结构计算程序,对钢筋混凝土框架在不同的钢筋锈蚀率及不同锈蚀层数下的地震反应进行了对比分析,计算结果表明,钢筋锈蚀将导致混凝土框架结构的抗震性能降低严重、地震反应加大.并指出底层柱的钢筋锈蚀对混凝土框架结构抗震性能的影响至关重要.     

锈蚀钢筋混凝土黏结滑移本构模型及数值模拟应用

为研究纵筋与箍筋共同锈蚀对钢筋混凝土黏结性能的影响,采用电渗—恒电流—干湿循环的加速锈蚀方法对25个钢筋混凝土（RC）试件进行锈蚀,进而对其进行拉拔试验,研究了纵筋锈蚀、箍筋锈蚀、保护层厚度和箍筋间距等参数对黏结性能的影响规律。分析了锈蚀对混凝土与钢筋界面间黏结力的影响,将黏结性能退化归因于材料性能退化和约束效应退化,基于试验数据,建立并验证了一个考虑设计参数、纵筋及箍筋共同锈蚀的修正黏结滑移本构模型。结合所提本构模型及微元算法建立了锈蚀纵筋应力-滑移模型,基于OpenSees平台,将所建模型应用于零长度截面单元中,通过串联纤维梁柱单元与零长度截面单元建立了考虑黏结滑移变形的锈蚀RC构件数值模型,根据锈蚀RC柱拟静力试验数据对该模型的准确性进行验证,并采用仅考虑锈蚀损伤的纤维模型进行辅助验证。结果表明:混凝土与钢筋界面间黏结力随锈蚀程度的增加呈先上升后下降的趋势,增加保护层厚度可略微增加黏结强度,而箍筋加密对黏结强度提升明显;与纤维模型相比,所建锈蚀RC纤维模型承载力、累计耗能和极限位移误差分别降低12.8%、23.5%和14.2%,表明所建模型可合理计算钢筋滑移的贡献且准确预测锈蚀RC柱地震整体响应。     

锈蚀钢筋混凝土压弯构件性能退化试验研究

采用人工气候环境加速锈蚀方法,研究了不同偏心距的锈蚀钢筋混凝土压弯构件破坏形态、延性、承载力及其结构性能退化机理,并针对不同锈蚀程度的大、小偏压构件的荷载-挠度关系、荷载-纵向压缩变形及偏压构件的承载能力进行了相应分析.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋力学性能下降、混凝土保护层锈胀开裂、黏结锚固性能退化及箍筋的锈蚀程度比纵筋严重等,从而导致压弯构件的破坏形态发生变化;受拉钢筋达到屈服后,受压区混凝土很快达到极限压应变,锈蚀构件的延性性能明显降低,脆性性能则明显增加.在试验结果分析基础上,建立了与纵向锈胀裂缝宽度相关的锈蚀压弯构件侧向挠度、开裂荷载及极限荷载的预计模型,为老化混凝土结构检测加固设计时提供应用参考.     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明：钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%~109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

纵筋锈蚀的无腹筋简支梁抗剪性能试验研究

通过6根锈蚀程度不同的钢筋混凝土简支梁和2根无锈蚀对比梁抗剪性能试验,研究了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面破坏过程和特征,结果表明:纵筋锈蚀造成混凝土和钢筋之间粘结能力下降,纵筋和混凝土之间容易出现滑移,裂缝开展较快;纵筋锈蚀降低了受弯构件抗弯刚度和受剪承载力。     

配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱轴压性能试验研究

为研究螺旋式或焊接式箍筋约束方柱的轴压性能,完成了2根配有绑扎复合箍和4根配有螺旋及焊接圆方组合箍的足尺混凝土方柱的轴心受压试验,测得了试件的极限承载力、轴向变形和箍筋应变,研究了不同箍筋组合形式对足尺混凝土方柱轴心受压承载能力及变形能力的影响,提出方形螺旋式或焊接式箍的间接钢筋面积换算公式. 试验结果表明:螺旋焊接组合箍能一定程度提高足尺混凝土方柱的承载能力,但由于方箍肢距较大,试件后期变形能力与复合箍相比略有下降;轴向荷载作用下,配箍率相同的试件的极限承载力与其箍筋应力值的大小直接相关;高强箍筋可延缓试件承载力下降速率,显著提高试件的变形能力.