往复荷载作用下型钢再生混凝土界面黏结性能及影响因素分析

为研究往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结滑移性能,设计了14个型钢再生混凝土试件并对其进行往复加载试验,分析了型钢再生混凝土的黏结破坏过程,研究了其界面黏结应力分布,在此基础上考察了不同设计参数对型钢再生混凝土界面黏结强度的影响。结果表明：往复荷载作用下型钢再生混凝土界面的黏结破坏过程可分为4个阶段(微滑移阶段、滑移发展阶段、黏结力陡降阶段和残余阶段),对应4个受力特征点(微滑移点、黏结荷载极限点、残余点和破坏点);与单向推出荷载作用相比,往复荷载作用下试件的极限黏结强度最大降低40%左右;加载初期,在正向卸载和正向加载时,黏结应力峰值在固定端附近,且随型钢埋置长度的增大而逐渐减小;在负向加载和负向卸载时,加载端附近黏结应力逐渐变大,试件由两端向中间逐渐破坏;型钢再生混凝土的特征黏结强度随着再生混凝土取代率的增加而降低,随着型钢保护层厚度、体积配箍率和再生混凝土强度的增加而提高。最后建立了型钢再生混凝土的特征黏结强度计算式,并将计算值与试验值进行对比,两者吻合较好。     

型钢-再生混凝土界面黏结强度及其影响因素分析

为研究各种再生粗骨料取代率下型钢-再生混凝土界面黏结性能,设计11个不同取代率型钢再生混凝土试件进行推出试验。通过试验,观察试件的破坏过程和裂缝发展形态,获取荷载-滑移全过程曲线以及各特征点参数;基于试验数据,分别从黏结强度、滑移特性、界面耗能、黏结抗剪刚度、损伤等角度分析取代率对型钢-再生混凝土界面黏结性能的影响。最后,对11个试件的黏结-滑移(τ-s)曲线进行拟合,得到了型钢再生混凝土界面黏结滑移本构方程,其计算值与试验实测值吻合较好。     

型钢再生混凝土黏结滑移推出试验及黏结强度分析

为研究型钢与再生混凝土界面之间的黏结滑移性能,以再生粗骨料取代率、型钢与再生混凝土的黏结部位、型钢保护层厚度、横向配箍率、再生骨料母料强度和再生骨料粒径等为变化参数,设计了22个型钢再生混凝土试件,采用位移控制的加载方法进行推出试验。通过观察试件的受力破坏过程,分析型钢与再生混凝土界面黏结失效机理,获取其裂缝发展形态、应力分布情况、加载端和自由端滑移分布规律;分析不同参数对型钢再生混凝土黏结滑移性能的影响规律。研究结果表明：型钢不同黏结部位与混凝土的黏结应力不同,翼缘内侧黏结应力最高,翼缘外侧次之,腹板黏结应力最小;黏结应力沿型钢埋置长度方向呈指数分布;再生骨料的母料混凝土使用时间越长,用其生产的骨料配置的同条件的混凝土强度越低;再生混凝土骨料粒径越小,再生混凝土与型钢的极限黏结强度越小。     

箍筋约束作用下再生混凝土-钢筋黏结理论研究

首先研究了劈裂和拔出两种破坏模式的再生混凝土的黏结强度理论,推导了箍筋约束作用下的黏结强度计算式。其次,根据钢筋与再生混凝土界面处径向变形与滑移之间的关系建立了劈裂和拔出两种破坏模式的黏结滑移曲线方程。最后将黏结强度及黏结滑移曲线方程理论模型与试验数据进行了对比,发现理论值与试验值吻合良好。     

冻融损伤后再生混凝土与钢筋黏结滑移性能梁式试验研究

通过9组试件的梁式试验,以不同冻融循环次数、混凝土类型、再生混凝土强度等级、锚固长度、钢筋直径为变量,研究冻融损伤后钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能。结果表明：各组试件均发生了测试钢筋的拔出破坏,当冻融循环次数相同时,再生混凝土强度和锚固长度对钢筋与再生混凝土的黏结性能影响较大,其中钢筋开槽组试件冻融50次和150次后,其黏结强度分别降低8.5%、28.3%;对黏结强度的拟合公式进行验证,计算值与实际值吻合较好;最后建立了钢筋与再生混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将计算值与试验值进行对比,二者吻合较好。     

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。     

不同侧压下再生混凝土与钢筋间黏结性能试验研究与理论分析

为研究不同侧压下再生混凝土与钢筋间的黏结 滑移性能,以再生粗骨料取代率、水灰比、侧向压力比为参数,完成了144个再生混凝土试件在单向、双向侧压作用下的钢筋中心拉拔试验,观察了再生混凝土试件的破坏形态,分析了上述参数变化对黏结强度、峰值滑移的影响;基于再生混凝土多轴破坏准则,推导了不同侧压作用下再生混凝土-钢筋的黏结强度理论模型及其简化公式。研究结果表明：再生混凝土中心拉拔试件的破坏形态与侧压力比明显相关,双向侧压力比较大时,试件破坏形态与单向侧压时破坏形态相似,当双向侧压力接近时,双向均有裂缝;黏结强度与峰值滑移随侧压力比的增大,整体呈现增加趋势;基于再生混凝土多轴强度理论的黏结强度计算值与实测值较为吻合,其简化计算公式能较好地预测不同侧压力下再生混凝土与钢筋间的黏结强度。     

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。     

部分外包型钢混凝土黏结滑移性能的试验研究

通过对10个部分外包型钢混凝土进行推出试验,对部分外包型钢混凝土的黏结机理、黏结强度和黏结滑移本构关系等关键问题进行研究,分析混凝土强度等级、型钢与混凝土接触面状态及接触长度对型钢与混凝土间黏结滑移性能的影响,考察型钢翼缘及型钢腹板与混凝土的黏结强度。试验研究结果表明,生赤锈型钢的黏结应力比普通型钢高;型钢翼缘相对于腹板对总体黏结作用贡献更大;混凝土强度等级、接触面状态及接触长度是影响黏结强度的重要因素。根据所有试件的初始滑移黏结强度、极限黏结强度、残余黏结强度及其荷载-滑移曲线,提出部分外包型钢混凝土的黏结-滑移表达式,为部分外包型钢-混凝土组合构件抗剪连接性能的进一步研究提供参考。     

钢筋-中高强度再生混凝土黏结滑移性能梁式试验研究

为研究钢筋与再生混凝土黏结滑移性能,进行了13个梁式试件的钢筋-中高强度再生混凝土黏结性能试验。研究了钢筋外形、锚固长度、混凝土强度、再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明：再生粗骨料混凝土取代率为33%~66%、细骨料为天然砂时,钢筋-再生混凝土黏结强度与普通混凝土接近;再生粗骨料取代率100%、再生细骨料取代率50%以上时,钢筋-再生混凝土黏结性能明显退化;与普通混凝土相比,再生粗骨料混凝土的相对混凝土强度黏结效率系数有所提高;变形钢筋与再生混凝土的黏结强度明显好于光圆钢筋;钢筋与再生混凝土的黏结强度随钢筋相对锚固长度增大而减小;拟合所得的黏结-滑移本构模型,其计算值与试验值吻合良好。     

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。     

纯扭作用下考虑黏结滑移的H型钢骨混凝土承载力分析

我国规范《钢骨混凝土结构设计规程》(YB 9082—97)与《型钢混凝土组合结构技术规范》(JGJ 38—2001)中,对型钢混凝土在纯扭作用下的受力性能分析均未定义钢骨与混凝土间的黏结滑移.前者只是单纯的将型钢与混凝土进行简单叠加;后者则在平截面假定的基础上进行计算,不考虑型钢与混凝土之间的滑移.但是,经国内外大量试验结果表明,钢骨与混凝土之间的黏结滑移不能被忽略.在考虑黏结滑移的基础上采用ABAQUS有限元分析软件,对H型钢骨混凝土纯扭构件的受扭性能进行了分析研究,以传统强度叠加原理为基础,考虑黏结滑移的作用对H型型钢混凝土构件在纯扭作用下极限扭矩的计算提出了建议公式,并将建议公式计算值与有限元模拟值进行比较,得出的构件极限扭矩计算值与有限元模拟值基本吻合,验证了建议公式的正确性.     

高温环境下钢筋和再生混凝土黏结性能的研究

为了研究高温对再生混凝土与钢筋的黏结性能的影响,设计制作44个中心拉拔试件,进行了四个受火温度(常温、200℃、400℃、600℃、800℃)的高温环境中心拉拔试验,对比分析了普通混凝土和取代率为100%再生混凝土在不同温度下的黏结性能变化,绘制了钢筋与混凝土τ-s曲线,在此基础上,基于界面黏结损伤模型探讨了高温下及高温后钢筋与再生混凝土的黏结损伤演变规律。试验表明：拉力作用下,再生混凝土的破坏形式分为劈裂破坏和劈裂-拔出破坏;随温度升高,黏结强度下降,峰值滑移特征值增大,同时,再生混凝土的极限黏结强度约为普通混凝土的0.8倍;黏结-滑移曲线整体呈现下降的趋势,在试验的基础上进一步通过数学分析软件对试件界面黏结损伤程度和相对滑移值进行回归分析,得到了钢筋与再生混凝土考虑界面损伤的黏结滑移本构方程。     

型钢再生混凝土界面粘结滑移试验研究

研究了再生骨料取代率、保护层厚度、箍筋配置、锚固长度对型钢再生混凝土粘结滑移性能的影响。结果表明,型钢再生混凝土粘结滑移破坏过程可以分为无滑移、局部滑移和全滑移3个阶段,型钢与混凝土间的粘结应力由化学胶结力、摩擦力、机械咬合力构成。随着再生骨料取代率的增大,型钢再生混凝土粘结强度降低;保护层厚度、横向配箍率增加,粘结强度提高;锚固长度对粘结强度影响较小。通过回归分析得出型钢再生混凝土粘结强度计算公式。     

T型钢与混凝土黏结滑移本构关系试验

针对T型钢与混凝土黏结滑移的问题,进行了8个T型钢混凝土试件的推出试验,主要考虑混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率3个因素的影响,得到了型钢应变、黏结强度、滑移沿锚固深度的分布规律以及不同锚固深度处的黏结滑移曲线.综合考虑这3个影响因素,统计回归出了特征黏结强度和特征滑移值的计算公式;引入2个位置函数,建立了考虑位置函数的黏结强度一滑移本构关系.试验结果表明:混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率均对黏结强度有显著影响.     

锈蚀钢绞线与混凝土的黏结性能

基于湿盐砂环境下锈蚀钢绞线混凝土试件中心拔出试验,分析了钢绞线锈蚀率、黏结长度、箍筋及碳纤维增强聚合物(CFRP)条带加固对锈蚀钢绞线混凝土黏结-滑移曲线、黏结强度及失稳模式等黏结性能的影响.结果表明:CFRP条带及箍筋减少了混凝土劈裂破坏的发生;随着钢绞线锈蚀率的增大,黏结-滑移曲线由微上升滑移、微下降、强化及平稳下降四阶段转变为微上升滑移及快速下降两阶段;以锈蚀率1.50％为界,混凝土初始黏结强度及黏结强度随锈蚀率增大呈先增大后降低趋势,随黏结长度增大,初始黏结强度分布范围及最大黏结强度明显下降;建立了锈蚀钢绞线混凝土的归一化黏结强度计算式,计算值与试验值较吻合.     

型钢高强混凝土界面黏结传力机理及影响因素分析

为了揭示型钢高强混凝土界面黏结传力机理,以混凝土强度、横向配箍率、保护层厚度、型钢锚固长度和抗剪件设置部位为变化参数,设计12个试件进行静力推出试验,观察试件的受力破坏过程及裂缝发展形态,获取各试件加载端和自由端的荷载-滑移全过程曲线,基于试验结果对型钢高强混凝土界面黏结传力机理进行了详细阐述,并对各变化参数的影响规律进行了深入分析,最后对型钢高强混凝土界面黏结强度计算方法进行了探讨,并提出其实用计算方法。研究结果表明：适当增大截面的横向配箍率和混凝土保护层厚度,能有效提高型钢高强混凝土的界面黏结强度;当型钢锚固长度满足一定值后,增大锚固长度对提高极限黏结强度并不明显;对高强混凝土而言,随着混凝土强度等级的提高,界面极限黏结强度却有所降低;通过设置抗剪件的方法能有效提高界面黏结传力性能;型钢高强混凝土界面黏结传力的组成中,化学胶结力占比重最大,摩擦力次之,机械咬合力最小。     

横向配箍约束再生混凝土-钢筋黏结性能研究

通过改变再生粗骨料取代率、钢筋直径及箍筋直径,完成了66个钢筋再生混凝土试件的中心拉拔试验.综合分析了上述因素对再生混凝土与钢筋黏结性能的影响规律,建立了再生混凝土与钢筋的黏结-滑移本构关系,并基于van der Veen理论模型,提出了配置箍筋后钢筋再生混凝土的开裂黏结强度理论公式.结果表明:配置箍筋试件与未配置箍筋试件的黏结-滑移曲线整体发展过程相似,可采用同一方程表达;配置箍筋试件的黏结-滑移曲线下降段较为平缓、曲线下降段参数b值离散程度较小,未配置箍筋试件可以采用b=1作为其由劈裂破坏到劈裂-拔出破坏的分界值;所建立的本构关系及黏结强度计算公式的理论值与试验值吻合较好.     

钢筋再生混凝土黏结滑移性能研究

黏结滑移性能是再生混凝土技术应用于工程实际的一项重要课题。考虑再生粗骨料取代率(30%、50%、70%)和再生混凝土强度等级(C20、C40)2个参数,制作5组再生混凝土试件进行中心拔出试验。得到不同种类再生混凝土的荷载-滑移曲线,曲线可分为微滑、滑移、劈裂、破碎、残余5个阶段。定义了初始黏结滑移模量E0及峰值黏结滑移割线模量Eu,E0/Eu数值越大,混凝土黏结性能越好。当混凝土强度等级相同,再生粗骨料取代率小于70%时,黏结强度随取代率的增大而增大;当取代率相同,黏结强度随混凝土强度等级增加而增大。基于试验与理论分析,给出了再生粗骨料取代率与极限黏结强度的方程以及黏结滑移本构关系方程,模型结果与试验结果吻合良好。     

海水海砂再生混凝土与环氧涂层钢筋黏结性能

采用中心拔出试验对环氧涂层钢筋海水海砂再生混凝土的黏结性能进行了试验研究。考虑不同混凝土类型（普通混凝土、再生混凝土、海水海砂再生混凝土）、设计强度等级（C20、C25）、黏结长度（3d、5d、8d,d为钢筋直径）、钢筋种类（普通钢筋、环氧涂层钢筋）和保护层厚度（67、42mm）等参数进行拔出试验,研究其黏结强度的变化规律。结果表明：环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土之间黏结性能较普通钢筋混凝土的略有降低,再生粗骨料的加入降低了试件的黏结强度,而海水、海砂减小了再生粗骨料对黏结强度的不利影响;黏结强度随着混凝土强度和保护层厚度增加而显著提高,随着黏结长度增长而降低;环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土黏结滑移曲线与普通钢筋混凝土试件的相似,分为微滑移、滑移和下降三段;环氧涂层钢筋使得曲线曲率增加、下降段较缓,而海水、海砂影响与之相反。拟合得到了环氧涂层钢筋与海水海砂再生混凝土间黏结强度计算公式,计算值与相关试验数据吻合良好。