玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。     

锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移梁式试验研究

通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力 滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响。研究结果表明：钢筋锈蚀率为0%和1%时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9%时,发生钢筋拔出破坏;锈蚀率为3%和6%时,试件钢筋拔出和混凝土劈裂破坏共同发生;锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力随钢筋锈蚀率的增加而先增大后减小,锈蚀率为1%时黏结应力为最大;锈蚀率为0%和1%时,黏结应力峰值集中在加载端附近,随锈蚀率增大,黏结应力峰值靠近自由端;随锈蚀率的增加,滑移增幅变大;依据试验结果,拟合了黏结应力沿锚固区分布规律的位置函数,结合平均黏结应力 滑移本构方程,建立了可反映不同位置锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移的本构方程。     

加速锈蚀与持续荷载对钢筋混凝土粘结性能的影响

为了研究锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能,选择了 15块粘结区段带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,进行了电加速锈蚀与持续荷载两种工况共同作用下的试验研究.通过弯曲粘结试验观察了梁式试件的破坏形态,得到了锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度值与粘结-滑移曲线.试验结果表明,电加速锈蚀与持续荷载的工况条件显著降低了钢筋混凝土间的粘结强度,且锈蚀率越高、持续荷载越大,粘结强度就越小.在弯曲粘结试验中,梁式试件加载端滑移普遍大于自由端滑移,且滑移量随着梁式试件的持载等级与纵筋锈蚀率的提高而增大.     

锈蚀钢筋与混凝土动态粘结性能的试验研究

本研究设计大尺寸柱式拉伸试件,通过电化学锈蚀方法使其快速锈蚀,用电液伺服动力加载系统进行动态拉伸试验.采用钢筋开槽内贴片的方法测量钢筋应变沿锚固长度的变化,外贴片测量混凝土外表面应变,并在加载端和自由端安装千分表量测两端滑移.基于动态拉伸试验结果,得出了锈蚀钢筋与混凝土粘结应力分布的时程变化规律;研究了锈蚀程度对粘结应力分布的影响规律;建立了动荷载下锈蚀钢筋混凝土的粘结滑移本构关系.     

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。     

再生混凝土冻融循环后与钢筋拉拔试验研究

对经过0次、50次、100次、150次、200次冻融循环的再生混凝土(粗骨料取代率100%)进行拉拔试验研究,以钢筋直径16mm和20mm、锚固长度5d和10d为变动因素,分析冻融循环次数对再生混凝土立方体抗压强度、极限拉拔荷载和极限黏结应力的影响,并采用钢筋开槽内贴应变片的方法,研究了不同冻融循环次数后钢筋锚固段内钢筋应变、局部黏结应力和极限黏结应力平均值-滑移的分布规律。结果表明,冻融循环后再生混凝土抗压强度下降,极限荷载和极限黏结应力平均值随着冻融循环次数的增加而逐渐减小;随着冻融循环次数的增加,荷载作用下钢筋应变沿锚固长度的变化曲线趋于平缓,局部黏结应力首先在加载端附近出现应力峰值,沿锚固长度逐渐向自由端传递,总体呈现减小的趋势。     

往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

采用梁式试件进行25次往复荷载(25%、45%和65%极限荷载)作用下锈蚀钢筋(理论锈蚀率为2%、4%和6%)混凝土间黏结性能试验研究。结果表明：钢筋混凝土梁式试件均发生劈裂破坏;钢筋混凝土间的滑移在前十个往复荷载循环周期内基本完成,而后试件加载前后滑移差逐渐缩小,滑移量基本不再增加;在试件所受荷载等级一定时,试件加载端与自由端钢筋混凝土间的滑移随着锈蚀率增加而增大;而控制纵筋的锈蚀率不变,试件纵筋与混凝土之间自由端和加载端的滑移量随着荷载等级的提高而增加明显;往复荷载等级对于试件滑移量的影响较钢筋锈蚀相比更加明显。     

动荷载作用下锈蚀砂浆锚杆黏结性能研究

为探究动荷载作用下的锈蚀砂浆锚杆黏结性能,通过钢筋快速锈蚀的试验方法,对锈蚀砂浆锚杆开展室内动态拉拔试验,探究锈蚀作用、锈蚀位置及加载频率等参数对砂浆–锚杆界面黏结性能的影响,并利用ANSYS有限元软件进行建模验证。结果表明:锈蚀试件与无锈试件的应变变化趋势较为一致,加载端钢筋应变和黏结应力随着荷载等级的增大而增大,并沿锚固区域向自由端扩大;锈蚀位置对界面黏结性能影响较大,锚固段前部(加载端)的钢筋表面形态和界面黏结情况对整体的锚固质量最为关键;加载频率越大,钢筋应变及界面黏结应力沿锚固长度的传递距离也越短;无锈试件和均匀锈蚀试件的界面接触面压应力沿钢筋分布较为均匀,不同锈蚀位置试件的无锈部位的界面接触压应力较大,黏结应力模拟值在加载端略大于试验值,且数值模拟黏结应力的曲线分布更加平滑均匀,但整体分布趋势与试验结果基本吻合。     

短锚固条件下钢筋混凝土动态粘结性能试验研究

为探究钢筋混凝土的动态粘结性能,综合分析加载速率和混凝土强度对短锚固试件破坏形态、粘结强度及加载端滑移量的影响,开展18个约束良好试件在不同加载速率下的轴心拔出试验,描绘出钢筋加载端的荷载-滑移量关系曲线,并根据沿钢筋埋置长度分布的应变计算得出主筋弹性阶段的粘结应力。研究结果显示:良好约束试件破坏形态与加载速率无关,混凝土强度的提高会使构件趋于断裂破坏;高加载速率和高混凝土强度有助于增大试件的粘结强度,使粘结应力的分布集中在加载端。结论表明,在高加载速率或高混凝土强度条件下,传统短锚固钢筋粘结应力的均匀分布假设并不适用。     

动荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结滑移特性的试验研究

通过对不同锚固长度、不同锈蚀程度的18个柱式试件动态拉伸试验,研究了锈蚀程度、锚固长度对钢筋与混凝土之间粘结滑移的影响。结果表明:自由端初滑移是在整个锚固长度内胶着力破坏后才开始;钢筋锈蚀深度越大,自由端初滑移荷载越小,加载端和自由端滑移差越小;锚固长度越短,两端滑移差越小。根据实测资料,拟合出了残余滑移量计算公式。基于几个循环的粘结应力与滑移曲线的分析,初步探究了动荷载下锈蚀钢筋混凝土的粘结机理,动荷载下肋前混凝土受压变形比静载作用下的大,钢筋锈蚀物膨胀产生内裂缝,从而使得动载下锈蚀钢筋与混凝土之间的滑移量比静载下钢筋与混凝土之间的滑移量大。研究结果对动力荷载下服役钢筋混凝土结构的受力性能分析和结构耐久性设计具有指导意义。     

锈蚀钢筋再生混凝土梁粘结性能及承载力研究

为了研究再生混凝土梁与锈蚀钢筋的粘结性能及抗弯承载力,对12根不同直径钢筋、不同钢筋锈蚀率的再生混凝土梁进行静荷载试验。结果表明：当钢筋锈蚀率小于9.31%时,再生混凝土梁材料破坏而发生弯曲破坏模式,当钢筋锈蚀率大于9.31%时,梁发生粘结-剪切破坏模式|随着钢筋锈蚀率的增加,试验梁的屈服荷载和极限荷载逐渐降低|随着荷载的增加,钢筋与再生混凝土之间的相对滑移由近似抛物线的分布形式发展成波浪线的分布形式|正常使用荷载作用下试验梁跨中截面再生混凝土仍符合平截面的假定|钢筋锈蚀率在0～9.31%时,通过定义锈蚀钢筋与再生混凝土之间的界面协同工作系数,提出了锈蚀钢筋再生混凝土梁抗弯承载力的计算方法,计算值与试验结果进行对比分析,吻合较好。     

粉煤灰混凝土黏结性能试验研究

通过对粉煤灰混凝土黏结试件的直接拔出试验和梁式试验,分析粉煤灰掺量、钢筋种类、钢筋直径、混凝土强度和混凝土保护层厚度等因素对黏结性能的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变、黏结应力峰值越小;混凝土强度越高,自由端钢筋开始滑移时的荷载越大,加载端和自由端钢筋滑移量越小,加载端钢筋应变、黏结应力峰值越大;钢筋直径越大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端钢筋应变越小;与配置HRB335级钢筋的试件相比,配置HRB400级钢筋的试件自由端钢筋开始滑移时的荷载更大,加载端和自由端钢筋滑移量、加载端和自由端钢筋应变、所需的黏结长度更小,黏结应力峰值更大。     

钢筋与钢纤维混凝土的黏结滑移性能及其关系模型

基于内贴应变片的钢筋与钢纤维混凝土局部黏结试件的拉拔试验,研究钢筋与不同强度钢纤维混凝土的黏结性能。通过对实测钢筋应变的分析,建立了以三次多项式表达的黏结应力分布函数,得到了各级荷载作用下钢筋与钢纤维混凝土黏结应力和相对滑移沿黏结区段的分布,进一步分析了钢纤维和混凝土强度对黏结性能的影响。结果表明,随钢纤维的体积率和混凝土强度的增大,黏结试件加载端附近的黏结应力提高,黏结应力极值总体向加载端靠拢;同时,加载端与自由端的滑移减小。最后,提出了能够较好反映钢筋与钢纤维混凝土受力过程的黏结-滑移关系模型。     

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。     

HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结性能及影响因素分析

设计了28组拉拔试件,研究了不同钢纤维体积掺量、再生骨料取代率、钢筋直径和锚固长度对HRB400钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能的影响。结果表明,随着再生骨料取代率的增加,试件的黏结强度下降;与再生骨料取代率为0相比,当再生骨料取代率为100%时,试件的黏结强度下降幅度最大;随着钢纤维掺量的增加,试件的黏结强度整体呈上升趋势,极限荷载下钢筋自由端的滑移值也相应增加;钢筋直径增大时,其黏结强度有所降低;有效锚固长度增大时,黏结强度出现了不同程度的下降,且有效锚固长度为5d时的极限黏结强度最大。     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结 滑移本构关系。结果表明：各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38~0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。     

锈蚀钢筋与再生混凝土间粘结性能试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了7组不同钢筋锈蚀率（0~7.62%）的C30再生混凝土拔出试件。采用RILEM TC9-RC标准,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋之间的荷载-滑移曲线。分析了钢筋锈蚀率对再生混凝土与钢筋粘结滑移性能的影响。结果表明：在钢筋锈蚀率较小时,再生混凝土粘结试件发生拔出破坏;当钢筋锈蚀率超过1.4%时,粘结破坏形式转变为再生混凝土劈裂破坏;再生混凝土与钢筋之间的粘结强度退化与普通混凝土的粘结性能退化规律有相似之处,均有一个先上升后快速下降的过程;根据试验结果,建立了再生混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移本构方程。图10表5参5     

无黏结预应力型钢混凝土框架梁静力性能试验研究及有限元模拟

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)框架梁的静力性能,对4榀UPSRC框架梁试件进行了竖向静载试验,主要的变化参数为框架梁中普通钢筋用量、型钢用量以及框架柱尺寸。对其裂缝发展、破坏模式、荷载-位移曲线、普通钢筋及型钢应变、无黏结筋应力变化等进行了分析。结果表明：UPSRC框架梁整体呈“梁铰”破坏机制,梁端及跨中出现塑性铰,截面转动能力强;达到极限荷载时,跨中及梁端受拉钢筋均屈服,部分受压钢筋屈服,型钢受拉翼缘基本屈服,受压翼缘则处于弹性工作状态;极限荷载后,UPSRC框架梁仍有较高的承载能力;无黏结筋应力增量与跨中挠度呈良好线性关系,且已有规范计算方法低估了UPSRC构件达到极限状态时无黏结筋的应力增量值;与型钢用量及框架柱截面尺寸相比,改变普通钢筋直径对UPSRC框架梁的极限荷载以及裂缝宽度的影响最为显著。利用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。经分析发现,该模型可较好地模拟竖向荷载作用下UPSRC框架梁的力学性能。     

盐冻融环境下钢筋混凝土黏结-滑移本构模型

为了探索盐冻融环境下钢筋混凝土的黏结-滑移性能及其本构模型,通过自主研制的双向受压型钢筋混凝土拉拔装置和钢筋铣槽内贴应变片的测试方法,对经历了盐冻融循环作用的钢筋混凝土试件进行中心拉拔试验.结果表明:随着盐冻融循环次数的增加,试件的极限黏结强度呈线性下降趋势,自由端起滑荷载逐渐减小,劈裂破坏时的自由端滑移量先减小后增大;加载初期黏结应力峰值靠近加载端,随着荷载的增加,黏结应力峰值向自由端移动,且随试件盐冻融损伤程度的增加,峰值移动趋势愈趋明显.结合理论分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并在此基础上构建了盐冻融环境下考虑位置函数的钢筋混凝土黏结-滑移本构模型.所得结果可为寒区氯盐环境下钢筋混凝土构件的有限元分析和耐久性评估提供理论依据.