BFRP筋与再生骨料混凝土粘结性能试验研究

为探究玄武岩纤维筋(BFRP筋)与再生骨料混凝土的粘结性能,对其进行中心拔出试验。基于试验结果,探究了其破坏形态以及粘结机理,研究再生混凝土强度等级、筋材直径和再生骨料替代率对BFRP筋和再生骨料混凝土粘结性能影响。结果表明,BFRP筋与再生骨料混凝土粘结有拔出破坏和劈裂破坏两种破坏形态;BFRP筋与再生骨料混凝土粘结滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余应力段;提高再生混凝土的强度等级可以延缓混凝土内部裂缝的产生与演化,进一步提高BFRP筋表面肋与混凝土之间的机械咬合作用,增大BFRP筋与再生混凝土的粘结强度;因剪力滞后效应,BFRP筋与再生骨料混凝土的粘结强度随着BFRP筋直径的增加而降低;再生骨料替代率的增加会对BFRP筋和再生骨料混凝土的粘结应力产生不利影响。     

型钢混凝土粘结滑移性能试验研究

通过淹钢混凝土标准推出试验(push-outtest),对型钢混凝土粘结滑移受力机理、粘结强度和粘结滑移本构关系等关键问题进行研究。采用正交试验法设计16个标准推出试件,主要研究混凝土强度等级、型钢埋置长度、横向配箍率和型钢的混凝土保护层厚度等四个主要因素对粘结滑移性能的影响,考察型钢翼缘外侧、翼缘内侧及腹板与混凝土粘结性能。并设计4个对比推出试件,单独考察型钢翼缘外侧对粘结作用的贡献。试验研究结果表明,在荷载上升阶段和荷载下降阶段内部型钢应变分别呈指数分布和线形分布;在型钢翼缘外侧、翼缘内侧和腹板等不同部位,界面内部滑移具有相近分布规律;在荷载下降阶段,型钢翼缘外侧相对翼缘内侧及腹板对总体粘结作用贡献更大。根据所有试件的加载端和自由端的荷载-滑移曲线试验结果,统计回归出型钢混凝土特征粘结强度和特征滑移值计算公式,并提出型钢混凝土平均粘结应力-加载端滑移本构关系的数学模型(-τSL模型)。     

集束玄武岩纤维筋黏结性能试验研究

玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋具有轻质高强的特征,在装配式混凝土结构中较普通钢筋具有更高的抗拉强度和耐久性。为了研究装配式混凝土结构中集束BFRP筋与混凝土黏结性能,设计了36个偏心拉拔试件及6个标准拉拔试件,重点研究单根、双根、三根不同集束方式以及不同黏结长度对BFRP筋与混凝土黏结性能的影响,并与普通钢筋的相应黏结性能进行对比。试验结果表明,拉拔试件破坏形态包括拔出破坏与筋材拉断,其中拔出破坏过程可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段共四个阶段。相同黏结长度下,偏心拉拔试件黏结强度明显高于标准拉拔试件,其中采用钢筋时高约49.29%,采用BFRP筋时高约114.26%,在黏结-滑移曲线的下降段和残余段,二者变化趋势基本相同;相同黏结长度下(以10倍筋材直径的黏结长度为例),三根集束BFRP筋相对单筋的黏结强度降幅达到45.43%;相同集束配筋方式下,黏结强度随黏结长度的增大而减小。     

BFRP筋ECC粘结滑移试验与本构模型

玄武岩纤维复合筋(BFRP)具有高强轻质的特点,纤维增强水泥基材料(ECC)具有很强的抗裂能力。BFRP筋-ECC协同工作可以解决混凝土结构容易开裂、内部钢筋容易锈蚀的问题,大大提高结构的耐久性。为了探明BFRP筋与ECC的整体工作能力,文中开展中心拉拔试验,研究了BFRP筋与ECC的粘结性能,并根据试验研究结果探讨适宜于BFRP筋-ECC的粘结滑移本构模型。研究表明BFRP筋与ECC的粘结性能良好,Malvar和连续曲线模型可以很好地描述BFRP筋与ECC之间的粘结滑移关系。     

型钢高强混凝土界面粘结性能研究

基于型钢高强混凝土推出试验,探究混凝土强度、保护层厚度、横向配箍率及试件锚固长度对型钢高强混凝土粘结强度、应力分布、粘结滑移本构关系的影响。结果表明:不同试件荷载-滑移曲线变化规律基本相同,试件粘结应变沿长度方向呈指数规律分布。不同因素对型钢高强混凝土粘结强度影响较为显著,随着混凝土强度等级的提高、保护层厚度的增加、横向配箍率的增大,型钢高强混凝与粘结强度逐渐提高,平均粘结应力逐渐增大;试件锚固长度对型钢高强混凝土平均粘结应力影响较小。基于回归分析得出型钢高强混凝土粘结-滑移本构关系式。     

考虑粘结滑移本构关系的FRP筋锚固长度

在FRP筋混凝土拉拔试件微分单元受力分析的基础上,考虑FRP筋混凝土粘结本构关系,推导了随不同位置变化的滑移、FRP筋拉应力和粘结应力理论公式。根据这些理论公式进而得到了最小锚固长度的计算公式,并通过算例进行分析。研究表明,对于FRP筋混凝土构件在正常使用极限状态下,在粘结-滑移本构关系上建立起来的FRP筋锚固长度的限值是满足设计要求的。另外,在此基础上建立的FRP筋锚固长度是针对试件实际的粘结滑移关系,对于表面不同类型、不同组成成分的FRP筋均能较好地确定其最小锚固长度,这对FRP筋混凝土结构构件的设计具有一定的指导作用。     

纤维增强塑料筋混凝土粘结滑移本构模型

纤维增强塑料筋与钢筋性能的差异 ,使纤维增强塑料筋混凝土的粘结性能与钢筋混凝土的粘结性能存在明显不同 ,因此 ,研究塑料筋混凝土粘结滑移本构模型 ,对推广塑料筋混凝土结构在工程中的应用具有重要的理论意义和实用价值。在总结国内外已有的纤维增强塑料筋与混凝土粘结滑移本构模型的基础上 ,提出了粘结滑移的连续曲线本构模型。该模型以粘结滑移曲线的三个关键点为基础 ,物理概念明确、光滑连续 ,并与试验结果吻合良好     

黏砂变形GFRP筋与约束混凝土之间的黏结性能

基于30个Losberg拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与采用箍筋约束的混凝土之间的黏结性能进行了较为系统的研究.研究表明:GFRP筋与约束混凝土之间的黏结-滑移(τ-s)曲线可分为微滑移段、滑移段、下降段、二次上升段以及残余下降段;对于采用箍筋约束的GFRP筋试件,均只发生拔出破坏,而对于无箍筋约束的GFRP筋试件,其破坏模式包括拔出和劈裂两种;与无箍筋约束的GFRP筋试件相比,GFRP筋与约束混凝土之间的黏结强度增加了0％～16％,而达到黏结强度时对应的滑移量则提高了1.20～2.76倍.在考虑GFRP筋直径、黏结长度、体积配箍率等因素的基础上,建立了GFRP筋与约束混凝土之间的黏结-滑移本构模型.     

玻璃纤维复材筋与混杂纤维混凝土黏结性能研究

通过对24个混杂纤维混凝土试件的拉拔试验,研究玻璃纤维复材(GFRP)筋与混杂纤维混凝土的黏结性能,分析钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维的体积率对黏结性能的影响。研究表明:钢-PVA纤维混凝土与GFRP筋的黏结滑移曲线可以分为上升段、下降段和残余段,在残余段内黏结强度呈往复上升下降的衰减过程,峰值每次下降40%～50%。总纤维体积率为0. 9%时,随着钢纤维体积率占比增大,GFRP筋与混杂纤维混凝土之间的黏结性能逐渐提高,且拉拔过程中耗能逐步增加。最后,根据试验得到的黏结滑移曲线进行拟合,提出黏结滑移的本构关系。     

大直径高强预应力钢绞线与混凝土粘结锚固性能试验

为研究大直径、高强预应力钢绞线与混凝土及灌浆料的粘结锚固性能,以相对锚固长度、相对保护层厚度和箍筋间距为参数,对30个拉拔试件、3根钢铰梁试件进行试验研究,获得了拉拔试件、梁式试件的粘结应力-滑移曲线等数据。试验结果表明:各参数相同条件下,梁式试验得到的粘结应力小于拉拔试验得到的粘结应力;随着锚固长度的增加,极限粘结应力有所下降;相对保护层厚度越大极限粘结强度越大;减小箍筋间距能提高钢绞线与混凝土的粘结性能。