重复荷载下裂缝间黏结性能研究

为研究静载和重复荷载下裂缝间钢筋与混凝土黏结性能,本文自行设计梁式试验装置,通过试验得出静载和重复荷载下裂缝间钢筋应变、混凝土应变特征以及重复荷载下端部钢筋应力和滑移滞回曲线、裂缝处滑移发展规律。运用试验测定的钢筋应变,拟合静载和重复荷载下缝间黏结应力分布曲线。根据裂缝处峰值滑移量和残余滑移量发展规律,基于修正的Miner准则和Chaboche基本理论,得出幂函数形式的黏结疲劳损伤方程,提出考虑黏结疲劳损伤的缝间黏结应力形状函数,并通过试验结果验证该形状函数的正确性。试验和理论分析发现:重复荷载下钢筋与混凝土之间滑移量达到静载下钢筋屈服时对应的滑移量时,黏结损伤的累积达到极限。裂缝处钢筋的滑移、黏结应力的退化均呈现疲劳破坏的三阶段特征,第一阶段约占整个寿命的10%,第二阶段约占80%,第三阶段约占10%。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋（SFCB）混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明：等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%～19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%～1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。     

重复荷载作用下钢筋混凝土锚固端黏结性能试验研究

通过对23个钢筋混凝土试件的静载和重复荷载作用下拔出试验,研究了重复荷载作用下钢筋峰值应变和残余应变、自由端和加载端滑移发展特征,得到了重复荷载作用下黏结应力-滑移滞回曲线变化规律。运用试验测定的钢筋应变,计算了静载和重复荷载作用下锚固端黏结应力分布曲线,总结了重复荷载作用下峰值黏结应力、残余黏结应力变化特征,分析了锚固端黏结应力分布机理。研究结果表明：重复荷载作用后黏结强度并不受重复次数影响;重复荷载作用下,自由端、加载端峰值滑移量和残余滑移量发展均符合疲劳破坏的三阶段特征;当滑移量累积到静载作用下破坏时的峰值滑移量时,发生黏结疲劳破坏;随着重复次数的增加,黏结应力沿锚固长度的分布出现明显的双峰现象,最大黏结应力位于距离加载端和自由端约1/4锚固长度位置处。研究结果可为深入研究混凝土结构疲劳性能提供依据。     

高强钢筋与再生混凝土界面黏结性能试验研究

为了研究高强钢筋与再生混凝土间的黏结作用机理,以再生粗骨料取代率和高强钢筋埋置长度为变化参数,设计了15个边长为150 mm的高强钢筋再生混凝土立方体试件,并进行推出试验。通过试验获取了加载端和自由端荷载-滑移曲线的特征点参数,并回归得到各特征点黏结强度计算公式;分析了各变化参数对黏结强度的影响,并采用实用黏结强度计算公式进行对比计算。研究结果表明:高强钢筋与再生混凝土试件的黏结破坏以劈裂破坏为主;特征黏结强度均表现为随取代率的增加而呈现下降趋势,高强钢筋与再生混凝土的界面黏结强度随埋置长度的增加而有所增大。     

高强钢筋高强混凝土粘结性能的试验与分析

通过对48个高强钢筋高强混凝土试件的拉拔试验,研究影响高强钢筋与高强混凝土之间粘结性能的主要因素。对试件破坏现象进行分析,在试验的基础上对不同基体间典型的荷载滑移曲线进行比较。研究表明:与其他基体类似,高强钢筋高强混凝土间粘结强度随锚固长度的减小、配箍率的提高、保护层厚度的增大、锚筋屈服强度及混凝土强度的提高而增大;通过比较荷载滑移曲线可看到,高强钢筋高强混凝土间的粘结刚度较其他基体大,且退化速度相对较慢。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面，对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验，钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差，而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下，对于非锈蚀钢筋混凝土，黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善，成果已在各国或地区规范中体现；对于锈蚀钢筋混凝土，黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累，并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型，但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明：无论钢筋是否锈蚀，重复加载对黏结强度都没有显著影响，但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移，随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状，对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响，基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等，有待进一步研究。     

高强钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究

通过54个立方体中心拉拔、6个立方体偏心拉拔、6个棱柱体中心拉拔、6个板式中心拉拔共计72个拉拔试件,研究高强钢筋与活性粉末混凝土(RPC)的黏结性能,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-滑移全曲线等。探讨钢筋埋长、保护层厚度、钢筋直径、活性粉末混凝土强度变化、钢纤维掺率等因素对黏结性能的影响规律。研究表明:①钢筋埋长增加,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;埋长从3d增加到4d,荷载过峰值后下降变快,然后荷载又逐渐上升;埋长增加到5d、6d时,钢筋被拔断。②保护层厚度增加,极限拉拔荷载、极限黏结应力、自由端初始滑移荷载、峰值荷载对应滑移量均增加,曲线下降段变缓。③RPC强度增加,极限黏结应力与初始滑移荷载增加,荷载过峰值后下降变快,在最高强度H3型RPC试件中,荷载下降后又上升,钢筋拔出过程变快。④钢筋直径、钢纤维掺率增加,曲线下降段变缓。⑤高强钢筋与RPC黏结性能良好。在试验的基础上确定试验测定黏结强度的合理埋长,建立计算临界锚固长度的公式,拟合极限黏结应力与保护层厚度、相对埋长之间的关系式。     

锈蚀钢筋与混凝土黏结性能试验研究

对锈蚀钢筋和混凝土黏结性能进行了试验研究,其中考虑了钢筋锈蚀率和水灰比的影响。试验采用100 mm立方体试块,其内部埋设直径为6 mm的光圆钢筋。将试块部分浸在氯离子溶液中并采用电解方法加速钢筋锈蚀。锈蚀之后,通过拉拔试验得到锈蚀试件的黏结-滑移曲线。结果表明:混凝土中的钢筋发生锈蚀、体积膨胀,通常会在混凝土表面产生裂缝;拔出试验试件典型的破坏现象为黏结劈裂破坏;锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着水灰比的增大而减小,锈蚀程度大的钢筋黏结力降低。     

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。     

高强混凝土和钢筋在混凝土结构中的应用

论述了适当提高混凝土强度等级的重要性，结合新颁布的《桥规JTGD62》和《建混规GB50010》，阐述了在混凝土结构中应摒弃传统的设计习惯，广泛应用高强混凝土和中、高强钢筋。     

螺旋状高强预应力钢筋与混凝土粘结性能试验研究

螺旋肋钢丝、异形钢棒和光圆钢棒是近年开发的高强钢丝新品种。对112个拉拔试件进行了单调加载下的拔出试验研究,分析了3种新型高强预应力钢筋的外形特征,通过拉拔试验,探讨了其与混凝土的粘结锚固特性和受力破坏全过程,研究了影响粘结锚固性能的主要因素,并统计回归了高强预应力钢筋的锚固强度计算公式。试验研究表明,螺旋肋钢丝与异形钢棒在拔出过程中均发生明显的转动现象,荷载—滑移曲线形状均呈偏态的多峰衰减曲线,其粘结性能比光圆钢棒强而可靠,且锚固延性好,即使滑移很大时,仍能维持相当的锚固力。     

配置栓钉钢板与外包高强混凝土界面黏结-滑移性能研究

为了提高剪力墙内钢板与高强混凝土界面的黏结 滑移性能,进行了10个配置列阵栓钉抗剪键的钢板外包高强混凝土墙板试件的推出试验。试件设计参数包括混凝土强度、栓钉长径比、拉结筋构造等。通过分析荷载-滑移曲线、黏结强度等性能指标,研究了不同参数对钢板与外包高强混凝土间黏结-滑移性能的影响。给出了钢板外包高强混凝土剪力墙中栓钉的受剪承载力计算公式,得到了不同构造下黏结-滑移本构关系。研究表明:混凝土强度对钢板外包高强混凝土剪力墙黏结强度的影响呈正相关;栓钉长径比不小于4且不大于8时,增大长径比对界面受剪承载力的提高影响不大;将拉结筋取代部分栓钉后可大幅度提高钢板外包混凝土剪力墙的残余黏结强度。给出的钢板高强混凝土剪力墙内栓钉受剪承载力拟合计算式所得结果以及黏结 滑移本构关系拟合曲线与试验结果均符合较好,可为工程应用提供参考。     

高强钢丝网耐火砂浆加固混凝土梁的受弯试验

对使用高强钢丝加固并在表面抹耐火砂浆的钢筋混凝土梁在单调和反复荷载作用下的受力性能进行了研究，试验结果表明，高强钢丝网可以有效提高构件的抗裂性能，提高构件的极限承载力，并且可以提高构件的弹性工作能力。加固后砂浆和混凝土两种材料协调变形的性能很好，有利于加固材料性能的充分发挥。     

芯柱自密实混凝土与钢筋握裹强度的试验研究

采用拔出试验,对芯柱自密实混凝土和普通混凝土与钢筋握裹强度进行了对比试验研究.结果表明:不管是光圆钢筋还是带肋钢筋,芯柱自密实混凝土与钢筋握裹强度均高于普通混凝土,并对其机理进行了初步探讨,为自密实混凝土应用于芯柱提供了依据.     

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。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能，进行了6根大尺寸方形截面(600mm×600mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验，包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱，对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明：钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度，有效防止混凝土保护层脱落，减小柱的残余变形，提高柱的震后恢复性能；HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好，随着钢纤维掺量的增加，高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大；基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好；该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求，宜于推广应用。     

钢骨高强混凝土柱受力性能的试验研究

文章通过对6根钢骨混凝土柱在低周反复水平荷载下的试验研究,分析了含钢率、配箍率、轴压比以及钢骨形式等因素对钢骨高强混凝土柱受力性能及抗震性能的影响,其中轴压比与钢骨形式的影响最为敏感,决定着该种构件的受力特性,分析所得的结论可为相关研究提供试验及理论分析依据。     

玄武岩纤维增强聚合物筋钢纤维高强混凝土梁受弯试验及裂缝宽度计算方法研究

纤维增强聚合物(FRP)筋混凝土梁受弯挠度过大、裂缝过宽等缺陷严重影响其正常使用性能,为此,将具有优良抗裂与阻裂性能的钢纤维混凝土用于FRP筋混凝土梁,可以有效限制其挠度与裂缝的发展。通过12根玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋/钢筋钢纤维高强混凝土梁的受弯性能试验,研究了钢纤维体积率、受拉区钢纤维高强混凝土层厚度、BFRP筋配筋率对BFRP筋钢纤维高强混凝土梁裂缝分布与宽度的影响。结果表明,钢纤维的加入能够有效抑制BFRP筋高强混凝土梁的裂缝开展,减小裂缝间距、宽度和裂缝宽度差异性,当荷载为100 kN时,钢纤维体积率为0. 5%～2. 0%的钢纤维高强混凝土梁的裂缝宽度减小了25. 22%～54. 78%,裂缝宽度标准差减小了10. 00%～68. 18%;当受拉区钢纤维混凝土层厚度达到梁截面高度的57%时,其阻裂与限裂效果与全截面掺加钢纤维的效果接近,表明在受拉区中掺加钢纤维以限制BFRP筋混凝土梁裂缝的发展是经济可行的。基于试验和相关文献研究结果,提出了考虑钢纤维影响的BFRP筋钢纤维高强混凝土梁最大裂缝宽度的建议计算方法,该建议方法的计算值与试验值吻合良好。