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.     

再生混凝土钢筋黏结滑移本构关系研究

采用钢筋开槽内贴片试验方法,完成6组钢筋再生混凝土试件的拉拔试验,获得不同强度、不同再生骨料取代率下混凝土与钢筋的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变.基于试验结果,研究了再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结锚固强度及黏结滑移曲线的影响,并采用二次分布矩阵插值函数法及沿锚长积分法分别计算不同锚固位置处钢筋与再生混凝土的黏结应力和相对滑移,得到不同锚固位置处黏结滑移关系及位置函数.最后建立再生混凝土与钢筋考虑黏结滑移位置函数的τ-s本构关系,为再生混凝土的工程应用提供参考依据.     

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。     

外形参数变化的高强带肋钢筋粘结性能试验研究

为研究月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大对钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响,分别选用强度等级为630MPa的标准外形月牙纹钢筋(T63)和横肋间距增大的新外形月牙纹钢筋(TB63)制作拉式钢筋混凝土锚固试件,考虑混凝土强度、锚固长度、钢筋直径三个变化因素,通过拉式试验,从破坏形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。试验研究表明:横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度略高于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度,说明钢筋肋距的增大有利于粘结性能的提高。两种钢筋混凝土试件,在同等条件下的破坏形态相同,粘结滑移曲线变化规律基本相同,横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件在粘结滑移曲线峰值处的滑移量略小于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件,而峰值粘结应力略大于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件。混凝土强度变化对标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度的影响更显著。锚固长度的变化对肋间横距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件粘结强度的影响变化比较显著,钢筋直径的变化对两种钢筋与混凝土的粘结强度的影响变化基本相同。月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大其粘结锚固性能不低于标准肋距的钢筋,由此判断,加大肋距的月牙纹630MPa高强钢筋的锚固长度在工程应用中可使用现行《混凝土结构设计规范》的相关规定。     

考虑钢筋与混凝土相对滑移的修正钢筋本构模型

为了研究钢筋滑移对钢筋混凝土柱抗震性能的影响,在材料层次上建立了考虑钢筋与混凝土相对滑移的修正钢筋本构模型。采用等效三段阶梯函数描述黏结应力沿黏结长度的非线性分布规律,结合钢筋双线性应力-应变关系,推导了锚固钢筋滑移和平均滑移应变的理论计算式。锚固钢筋的总应变定义为理想黏结的钢筋应变与平均滑移应变之和。分别通过屈服和极限应力对应的钢筋总应变修正弹性模量和硬化模量,进而得到间接考虑钢筋滑移的简化分段线性应力-应变关系。非锚固钢筋的滑移采用降低屈服应力和屈服应变的方法加以考虑。对于钢筋的滞回规则,采用Sakayi等修正的Menegotto-Pinto模型。将本构模型通过子程序嵌入ABAQUS软件中,基于纤维梁单元,对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的非线性响应进行了数值模拟,并与试验结果对比,验证了该模型的有效性。结果表明,所建议的钢筋本构模型,数学表达形式简单且计算效率高,能够模拟地震作用下钢筋混凝土柱的承载力和变形特性,达到满足工程需要的精度。     

变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能试验研究

通过混凝土试块中心的钢筋拉拔试验,研究了机制砂原料形态、石粉含量和混凝土强度对变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能的影响规律.机制砂原料形态为碎石和卵石,石粉含量（质量分数）为5%,9%和13%,混凝土强度等级为C30,C40,C50和C60,月牙肋变形钢筋直径为12mm.结果表明：所有试件均因钢筋肋前的混凝土齿发生剪切破坏而使钢筋拔出,其黏结滑移关系曲线可以通过特征点的黏结应力和滑移值表达为四阶段变化关系;变形钢筋与混凝土的黏结性能随着混凝土强度的提高而增加,钢筋与碎石破碎机制砂混凝土的黏结性能优于钢筋与卵石破碎机制砂混凝土;石粉含量的增加会降低黏结强度并使得黏结滑移关系曲线的内劈裂段延长和下降段变陡.根据试验统计分析,建立了变形钢筋与机制砂混凝土的黏结滑移本构关系.     

再生混凝土黏结滑移性能的试验研究

通过再生混凝土与钢筋的黏结锚固试件的拔出试验,得到了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土与钢筋间的黏结-滑移曲线.基于试验结果的对比分析,研究了再生混凝土取代率、保护层厚度、锚固长度对再生混凝土黏结强度的影响,最后并对黏结-滑移本构关系进行了初步探讨.     

CFRP筋/钢筋与新型混凝土黏结性能试验研究

通过对27个中心拉拔试样进行测试，研究了碳纤维增强复合材料（CFRP）筋和钢筋分别与地聚物混凝土和硫铝酸盐混凝土两种新型混凝土之间的黏结性能、破坏模式和黏结-滑移关系曲线，并以普通混凝土为参照进行了对比分析。试验结果表明，对于同种混凝土，深螺纹CFRP筋与带肋钢筋的黏结-滑移曲线形状相似，均包含上升和下降段。深螺纹CFRP筋比带肋钢筋的黏结强度更高，且其最大黏结应力所对应的滑移量较带肋钢筋也更高。相比普通混凝土，硫铝酸盐混凝土与CFRP筋和钢筋的黏结性能较高，而地聚物混凝土因强度较低其黏结性能偏低。数据拟合结果显示，CMR模型比m BPE模型能够更好地拟合CFRP筋与地聚物混凝土、硫铝酸盐混凝土和普通混凝土之间的黏结-滑移试验曲线。     

对混凝土中的FRP钢筋黏结应力-滑移模型的评估

首先对现有的几种关于混凝土中钢和FRP钢筋的黏结应力-滑移模型进行介绍,并讨论这几种模型的利弊。这些模型可用于FRP钢筋混凝土梁黏结应力-滑移模型的数值分析,通过对考虑黏结应力-滑移效应的FRP钢筋混凝土梁的有限元分析评估这些模型。使用一种新型的、改进的黏结-滑移关系的组合梁构件来对一个GFRP钢筋混凝土梁和CFRP钢筋混凝土梁的黏结应力-滑移模型进行有限元分析,并建立有限元模型。概括和总结这些从有限元模型了解到的黏结应力-滑移模型的适用性和性能。最后,对最合适的黏结应力-滑移模型进行参数研究,从而调查不同表面状况的钢筋对结构性能的影响。     

冻融环境下橡胶混凝土与钢筋黏结性能的试验研究

为掌握冻融环境下橡胶混凝土与钢筋的黏结性能,将钢筋开槽后交错内贴应变片,合拢后埋入橡胶混凝土立方体试件,经快速冻融后进行中心拉拔试验,研究橡胶掺量和冻融循环次数对荷载-滑移曲线、锚固段钢筋应变情况、锚固段黏结应力影响。结果表明:橡胶混凝土与钢筋间的黏结破坏过程可分为微滑移、内裂滑移、加速滑移、滑移稳定扩展、滑移软化5个阶段。在冻融循环作用下,随着拉拔荷载的增大,各掺量橡胶混凝土拔出试件锚固段各点的钢筋应变增长幅度比较均匀,表明橡胶混凝土具有良好的抗冻性能。橡胶掺量不超过10%时,冻融环境下橡胶混凝土与钢筋的黏结锚固性能变化较小,峰值滑移较于普通混凝土的降低约6%。随着冻融循环次数的增加,橡胶混凝土试件的黏结应力整体分布较为均匀,荷载传递能力良好。     

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。     

混凝土强度对预制叠合板连接钢筋锚固性能的影响

预制叠合板中连接钢筋的黏结锚固性能是影响结构整体性能的重要指标,通过与传统混凝土结构的比较分析,发现混凝土强度是影响其锚固性能的关键。针对单面叠合和双面叠合两种形式,通过对2组包含不同混凝土强度叠合板拔出试验,动态记录了试件的加载过程,得到了连接钢筋的黏结应力-滑移曲线;结合参数分析,得到了黏结强度的变化规律,最终给出了连接钢筋锚固长度的计算式。同时根据试验参数建立了有限元模型,采用非线性弹簧单元模拟钢筋混凝土的黏结滑移性能,对比分析了不同混凝土强度下的黏结滑移规律。结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的相关规定,对预制叠合板中连接钢筋锚固长度的设计取值给出了建议。     

变形钢筋与混凝土黏结性能数值模拟与计算

对现有的几种钢筋混凝土黏结-滑移本构关系进行比较和分析,并选用一种包含构件约束条件且在函数形式上连续的黏结-滑移本构关系.将构件沿钢筋锚固长度方向划分成有限个微段,并采用递推迭代的数值计算方法,使沿着钢筋长度方向的每一微段都满足该本构关系,通过反复迭代使沿锚固长度方向的钢筋应力及黏结应力满足边界条件,从而得到每一滑移对...     

横肋对称与横肋非对称钢筋粘结锚固性能的试验研究

对横肋对称和非对称钢筋粘结锚固试件进行拉拔试验,研究了横肋对称和非对称钢筋的粘结锚固性能。研究表明,混凝土强度以及锚固长度对于横肋对称与非对称钢筋的粘结锚固强度的影响基本相同。横肋对称和非对称钢筋的粘结锚固强度基本相同,粘结锚固应力-滑移曲线(-τ--s)并无明显差异。     

钢筋埋长对超高性能混凝土与钢筋黏结性能的影响

通过对15个中心试件进行拉拔试验,研究在不同钢筋锚固长度下超高性能混凝土与钢筋黏结性能之间的差异,包括极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应的自由端滑移量与荷载-滑移曲线等。研究结果表明:(1)对于超高性能混凝土,随着钢筋锚固长度的增加,其极限拉拔荷载与自由端初始滑移荷载增加,极限黏结应力与峰值荷载对应滑移量减小,但当达到一定锚固长度后,自由端不再产生滑移量,直接发生钢筋被拉断的情况;(2)在钢筋直径为16 mm的情况下,当钢筋埋长达到一定程度后,已经无法发挥超高性能混凝土的优异性能,此时钢筋的锚固长度不再是影响黏结性能的主要因素;(3)建议用于测定超高性能混凝土与高强钢筋黏结强度的中心拉拔试件的合理锚固长度取4d。     

墩粗钢筋在高强钢纤维混凝土中的黏结锚固性能

为探究墩粗钢筋与高强钢纤维混凝土之间的黏结锚固性能,以黏结长度、保护层厚度和钢筋类型为试验变量,开展拔出试验.通过黏结-滑移曲线、破坏模式、黏结强度及峰值滑移等分析墩粗钢筋-高强钢纤维混凝土的黏结-滑移性能.结果表明：混凝土的黏结强度随着黏结长度的增加而降低,且对墩粗钢筋试件的影响更明显;提高保护层厚度可以提升黏结性能,但作用有限;钢筋进行墩粗处理可以有效提高钢筋与混凝土之间的黏结强度,显著降低峰值滑移,改变破坏模式.基于试验数据,建立了混凝土的黏结-滑移关系.     

考虑钢筋混凝土梁柱节点受力特征的钢筋锚固受力性能试验

强烈地震作用下梁纵筋在钢筋混凝土梁柱节点内一般会产生明显的黏结滑移变形,通过合理的材料本构模型正确描述节点内梁纵筋的黏结滑移规律是节点单元有限元模型的关键问题。在“超级节点”单元模型和OpenSees软件中,梁纵筋的应力-滑移本构模型是在传统单根钢筋锚固的单调受拉试验基础上建立的,未考虑轴压力、循环拉压等对节点内梁纵筋受力的影响。对11个锚固钢筋试件在单调受拉、循环拉压等加载方式下的受力性能进行了试验,测量了钢筋的黏结滑移变形,通过对比锚固钢筋的应力-滑移试验结果,分析了加载方式、轴压力、相对锚固长度、钢筋屈服强度等对滑移变形的影响。研究结果表明,单调受拉时钢筋的锚固性能相对最好,拉-拉循环加载时锚固钢筋的黏结滑移变形更大,拉-压循环加载会进一步加大锚固钢筋的滑移变形;施加轴压力有利于提高锚固钢筋的黏结性能、减小黏结滑移变形;增加钢筋的相对锚固长度,钢筋受拉屈服时的滑移变形将减小;基于锚固钢筋的单调受拉试验建立的材料本构模型未考虑轴压力、加载方式的影响,难以合理模拟节点内梁纵筋在强烈地震作用下的滑移变形。     

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。     

带肋钢筋锚固疲劳性能的评价方法

借鉴挪威DNV公司离岸混凝土结构设计标准(DNV-OS-C502)中的有关规定,计算了带肋钢筋与混凝土之间的疲劳黏结强度,得出了不发生黏结疲劳破坏时的钢筋允许疲劳应力幅[△os].在此基础上,对我国带肋钢筋锚固疲劳性能做出了对比评价,分析了提高带肋钢筋锚固疲劳性能的有效措施.