高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究高强钢筋与超高性能混凝土(UHPC)的黏结性能,考虑钢筋直径、锚固长度以及保护层厚度等因素对黏结性能的影响,设计了15组45个常温养护条件下的中心拔出试件;通过中心拔出试验,观察试件在静力荷载作用下的破坏过程、裂缝的产生、试件破坏形态以及黏结应力-滑移曲线特征等.结果表明:高强钢筋与UHPC黏结强度较大,约为48～73 MPa;与普通混凝土不同的是钢筋与UHPC的黏结强度随着钢筋直径的增加而增加;黏结强度与保护层厚度成正比,与黏结长度成反比;保护层厚度对试件破坏模式影响较大,保护层厚度较薄时,试件发生劈裂;保护层厚度较大时试件发生拔出破坏.钢筋在拔出的过程中黏结应力-滑移曲线与坐标横轴围成的面积较大,表明其耗能能力较强.基于试验结果,结合黏结机理分析提出了黏结强度计算模型以及黏结-滑移本构方程,理论计算结果与试验结果吻合较好.     

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.     

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。     

钢绞线混凝土黏结性能试验与锚固长度分析

为研究较大直径钢绞线与混凝土间的黏结锚固问题并提出合理锚固长度,针对15.2、17.8、21.6mm三类公称直径的高强低松弛钢绞线,以混凝土保护层厚度、体积配箍率及埋置长度为基本参数,完成了32个钢绞线的中心及偏心拔出试验.试验结果表明,不同参数水平条件下拉拔试件的破坏可分为两类,一是较薄保护层厚度与较小体积配箍率的少量试件劈裂破坏;二是在绝大部分试件中出现的表面未开裂但钢绞线拔出的破坏.结合破坏特征及拉拔力-滑移关系曲线,揭示了钢绞线混凝土间的黏结破坏机制,并以拉拔力-滑移曲线的峰值为破坏标志,提出了分别考虑3个参数影响的钢绞线混凝土黏结强度计算方法;结合本文试验结果,引入近似概率法,确定了满足相应可靠指标要求的钢绞线锚固长度设计值,可为装配式公共建筑结构中采用的大型先张预制预应力混凝土构件的设计提供技术支持.     

GFRP/钢绞线复合筋黏结性能的试验研究

目的 研究肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等因素,对GFRP/钢绞线复合筋与混凝土黏结性能的影响.方法 利用拉拔试验,对180个GFRP/钢绞线复合筋混凝土试件进行试验,测定每个试件的黏结强度和加载端滑移,根据试验结果研究不同因素对黏结性能的影响.结果 肋间距为筋直径的1倍时,GFRP/钢绞线复合筋的黏结性能最佳;GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度,随筋直径和埋置长度的增大而减小,随混凝土强度等级和保护层厚度的增加而增大;GFRP/钢绞线复合筋的"顶部筋"效应明显,黏结强度随浇注深度的增大而增大.结论 肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇注深度等均显著影响GFRP/钢绞线复合筋与混凝土的黏结性能;试验结果可为确定GFRP/钢绞线复合筋的锚固长度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移模型以及制定相关规范提供理论依据.     

圆钢管赤泥混凝土黏结滑移性能试验研究

为了研究圆钢管赤泥混凝土黏结滑移性能,考虑赤泥替代率、混凝土强度、长径比(埋置长度)、径厚比4个变化参数,制作了15个圆钢管赤泥混凝土短柱试件进行推出试验,得到了圆钢管赤泥混凝土的荷载-滑移曲线,并对变化参数的影响进行分析。结果表明:圆钢管赤泥混凝土荷载-滑移曲线经历3个阶段,即无滑移段、上升段、下降段;黏结极限荷载随赤泥替代率提高先增加后降低,赤泥替代率为5%时,黏结极限荷载达到最大,赤泥替代率为20%时,黏结极限荷载与标准钢管混凝土相当;黏结极限荷载随混凝土强度及长径比的增加而增加,随径厚比的增加而减小。     

带肋钢筋与灌浆料黏结性能试验

为灌浆料在预制装配式结构及加固改造领域提供理论依据,进行了27个带肋钢筋-灌浆料拉拔试验,研究了试件的破坏模式和黏结强度随变量的变化规律,分析了灌浆料开裂、压碎过程及与过程相对应的典型黏结-滑移曲线各阶段.基于试验数据,拟合了灌浆料黏结锚固强度公式、黏结强度对应的滑移值公式和黏结应力-滑移关系式,提出了钢筋在灌浆料中的锚固长度经验值.结果表明:随着保护层厚度增大,试件平均黏结强度不断增大,相比于混凝土,保护层厚度增大相同幅度,灌浆料黏结强度增长慢;随着钢筋直径增大,平均黏结强度减小;随着钢筋锚固长度增加,试件平均黏结强度降低,相比于自密实混凝土,锚固长度增加相同幅度,灌浆料黏结强度增长快;强度等级相同时,灌浆料黏结强度高于普通混凝土;钢筋与灌浆料间黏结性能和钢筋与混凝土间黏结性能有差异.     

负泊松比钢筋与UHPC的黏结性能

为探究负泊松比钢筋（negative Poisson’s patio rebar, NPR钢筋）与超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）的黏结性能,通过对27个拉拔试件进行中心拉拔试验,研究了UHPC种类、钢筋种类和外形、锚固长度以及保护层厚度等参数对NPR钢筋与UHPC间黏结性能的影响规律,并使用声发射技术对NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏损伤行为及破坏模式进行分析。试验结果表明:高应变强化型UHPC与 NPR钢筋的黏结性能优于低应变强化型及应变软化型UHPC；随着锚固长度的增加,拉拔试验的极限荷载逐渐增加,荷载-滑移曲线趋势并未发生明显改变；保护层厚度较小时,会导致试件破坏呈现一定的脆性。NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏可分为初始、破坏和残余三个阶段,声发射试验可以较好地表征拉拔试验过程中基体损伤的演化进程。     

型钢混凝土基准粘结滑移本构关系试验研究

进行型钢混凝土标准推出试件试验，对型钢混凝土粘结滑移性能和粘结滑移受力机理研究．根据荷载-加载端滑移曲线的试验研究结果，建立型钢混凝土特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式，并提出型钢混凝土粘结滑移本构关系数学模型．进一步采用所建立粘结滑移基准本构模型对型钢混凝土推出试件进行ANSYS数值模拟分析，数值模拟结果与试验结果吻合较好．研究结果表明，所建立型钢混凝土粘结滑移本构模型简单实用，并且能较全面的反映混凝土强度等级、横向配箍率、型钢埋置长度和型钢保护层厚度等主要影响因素的影响，可为型钢混凝土粘结滑移性能和型钢混凝土结构数值模拟技术研究提供参考．     

直剪作用下再生混凝土黏结界面强度影响因素分析

为研究再生混凝土新旧黏结界面的剪切强度,对新旧混凝土进行了黏结强度直剪试验.考虑到新旧混凝土类型对新旧混凝土黏结界面强度的影响,设计了4组试验,共12个标准立方体试件,得到了各界面试件的破坏形态、剪切应力-名义应变曲线及损伤发展曲线,提取了峰值应力、峰值名义应变、初始剪切模量等特征值参数,对比分析了再生混凝土新旧黏结界面抗剪性能及损伤变化规律.结果表明:新旧混凝土类型对结合试件的破坏形态影响较小,试件均为结合面剪切破坏,且其黏结界面是剪切破坏的薄弱界面;新旧混凝土类型对结合试件的黏结强度和变形影响较大;所有试件的损伤曲线趋势基本相同,新旧混凝土类型均为再生混凝土时,其损伤相较于其他类型试件出现最早.     

湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15 d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

600 MPa高强钢筋与混凝土的粘结锚固性能试验研究

为研究600 MPa高强钢筋与混凝土粘结锚固性能,设计了72个棱柱体试件进行拉拔试验,对600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布进行分析,通过建立基本粘结滑移关系及位置函数,确定600 MPa高强钢筋在混凝土结构中的粘结滑移本构关系。采用一次二阶矩法进行可靠度分析,提出锚固长度设计建议。研究表明：600 MPa高强钢筋粘结锚固的破坏形态及粘结应力分布与普通钢筋类似且粘结锚固性能良好,《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）基本锚固长度计算公式依然适用于600 MPa高强钢筋。     

锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能试验

为研究锈蚀对钢筋与混凝土间黏结性能的影响,制作20个中心拉拔试件.通过电化学加速锈蚀得到理论锈蚀率为0%、0.5%、1%、2%、5%的拉拔试件,完成了不同锈蚀率下钢筋与混凝土的拉拔试验.从钢筋几何外形特征与混凝土强度在锈蚀过程中变化的角度分析了锈蚀率对极限黏结强度的影响,以割线刚度的方法定量研究了锈蚀率对黏结刚度的影响.阐述了锈胀裂纹、黏结刚度及试件破坏模式随锈蚀率变化的规律.试验结果表明:随着锈蚀率增大,钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结刚度呈现先增大后减小趋势.黏结刚度的退化与锈胀裂纹的出现具有一定相关性.通过整理国内外学者黏结强度退化数据,得到了两段式黏结强度退化试验模型及一定程度上可供工程参考的黏结强度退化保守模型.最后,基于两段式黏结-滑移模型得到了不同锈蚀率下钢筋与混凝土间黏结-滑移本构模型.     

铝合金板-混凝土界面粘结-滑移性能双面剪切试验研究

铝合金板具有强度高、耐蚀性及延性好等优点，可用于潮湿、高寒等复杂恶劣环境中混凝土结构的加固，但铝合金板-混凝土的界面性能是影响铝合金板加固混凝土结构效果的关键。进行48个铝合金板-混凝土试件的界面双剪试验，分析铝合金板厚度、铝合金板粘结长度及结构胶种类对界面破坏机理、剥离承载力、粘结剪应力及滑移演化规律的影响。结果表明：增加铝合金板厚度、铝合金板粘结长度以及采用低弹性模量的结构胶能有效提高界面的剥离承载力，但铝合金板粘结长度应控制在有效粘结长度范围内；试件的滑移量随着粘结长度的增加而增大，且铝合金板越厚，试件的滑移量越小。将双直线模型、双曲线模型、Nakaba模型计算结果与试验结果进行对比分析，Nakaba模型与铝合金板-混凝土粘结滑移曲线整体吻合较好。     

型钢混凝土结构粘结强度的试验研究

根据16个型钢混凝土推出试件的试验结果，对推出试件的荷载-滑移曲线进行了分析，得到了初始滑移粘结强度、极限粘结强度和水平残余粘结强度这三个特征强度的试验统计结果，并据此分析了混凝土强度、型钢的混凝土保护层厚度、横向配箍率和型钢埋置长度4个因素与特征粘结强度之间的关系，提出了临界保护层厚度的概念，通过统计回归建立了考虑多因素的型钢混凝土粘结强度计算公式．     

型钢与混凝土粘结性能的试验研究

本文对型钢混凝土试件在拉拔力作用下的粘结性能进行了试验研究。对其破坏形态、粘结滑移曲线全过程、粘结机理以及影响因素进行了分析,并提出了型钢与混凝土粘结强度的计算公式。