钢筋套筒灌浆连接性能试验研究及筒壁应力分析

完成了12个钢制套筒灌浆连接件的拉拔试验,系统研究了其破坏过程与破坏形态、荷载-位移曲线、套筒应变等,重点分析了锚固长度、钢筋直径对筒壁应力的影响。运用厚壁圆筒理论,明确套筒灌浆连接件中钢筋与灌浆料以及套筒之间的传力过程,并基于轴向拉力建立了筒壁纵、横向应力的计算模型。研究表明:套筒灌浆连接件破坏过程分为弹性、屈服、强化、颈缩四个阶段,屈服强度和极限强度与钢筋材性相近。随钢筋锚固长度增加,筒壁应力略有减小,且随着钢筋直径增加,筒壁的应力明显增大。同时,建议筒壁应力计算值与试验值吻合较好,可为钢筋套筒灌浆连接设计与研究提供借鉴。     

缺陷可检修型半灌浆套筒连接高应力反复拉压性能试验研究

为解决灌浆套筒饱满度缺陷引起的连接性能不可靠问题,研究团队前期提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒连接。为明确高应力反复拉压荷载下该套筒的连接性能,该研究考虑2种钢筋直径、4种灌浆缺陷率和2种修补方式影响,制作了26个试件进行高应力反复拉压试验,对比分析无缺陷、不同缺陷和缺陷修补套筒连接的破坏形态、承载力和变形能力的异同。结果表明:反复拉压荷载对较高缺陷率试件影响显著,当缺陷率达到一定阈值时,试件出现钢筋滑移破坏,承载力和变形能力显著低于无缺陷构件,该阈值随着钢筋直径的增大而减小;对于直径为20 mm、缺陷率为60%的试件,在钢筋尚未屈服前即发生粘结滑移破坏;无缺陷和缺陷修补试件破坏模式则均为钢筋拉断,且承载力和变形能力基本一致,采用灌浆料和植筋胶修补均可满足规范要求,验证了新型套筒修补的合理性和可靠性。     

塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋粘结锚固试验研究

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析钢筋直径、相对锚固长度（l_a/d）及混凝土相对保护层厚度（c/d）对塑钢纤维轻骨料混凝土与钢筋间粘结性能的影响,得出不同钢筋直径、锚固长度及相对保护层厚度对试件粘结锚固性能的影响规律,并提出塑钢纤维轻骨料混凝土钢筋锚固长度计算公式。试验结果表明:随钢筋直径的增大,试件粘结刚度增强,极限粘结强度先提高后降低;增加钢筋锚固长度会降低试件极限平均粘结强度,同时极限粘结强度对应钢筋自由端滑移量减小,试件粘结韧性则随锚固长度的增加而减小;混凝土相对保护层厚度增加会使试件极限粘结强度先提高然后趋于平稳。根据试验结果得到的钢筋锚固长度计算公式与规范给出的计算公式进行比较,从极限粘结强度的角度看,规范中的钢筋锚固长度计算公式偏于保守。     

反复拉压荷载下不同饱满度对半灌浆接头连接性能影响的试验研究

为研究地震作用下不同饱满度对套筒灌浆接头连接性能的影响,设计四种饱满度半灌浆套筒接头试件进行反复拉压荷载试验.结果表明:随着灌浆饱满度降低,经过反复拉压荷载后试件破坏形式由钢筋拉断向灌浆端钢筋刮犁拔出转变,且抗拉强度降低;灌浆不饱满会增大试件在反复拉压荷载作用后的残余变形,并减小接头的割线拉伸刚度,不利于混凝土结构的裂缝控制,增大地震后连接节点的损坏程度;对于承受高应力反复拉压荷载的试件,由于灌浆饱满度降低,连接滑移增大,其耗能能力略有增强;对于承受大变形反复拉压荷载的试件,随着饱满度降低其耗能能力先增大后减小,接头的安全冗余度有所降低.通过本次试验,验证了施工缺陷造成灌浆不饱满会削弱半灌浆接头的连接性能,对连接节点在地震作用下的安全性造成隐患.     

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明:随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。     

缺陷可检修型半灌浆套筒连接拉伸性能试验研究

为解决灌浆套筒的施工质量检测和修补的难题，提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒(defect detectable and repairable half grouted sleeve，DDRHGS)。为了验证DDRHGS连接接头的拉伸性能和修补功能的可靠性，综合考虑有无灌浆缺陷、灌浆缺陷率、是否修补、修补材料种类、钢筋直径等因素影响，设计制作了26组78个连接接头试件，开展了单向拉伸加载试验。结果表明:无灌浆缺陷连接接头试件的拉伸性能可满足相关规范要求；灌浆缺陷率对连接接头试件的拉伸性能影响最为显著，较高的缺陷率会导致钢筋滑移破坏，试件的承载能力和变形能力无法满足相关规范要求；新型套筒灌浆缺陷修补功能整体可靠，48个试件的破坏模式、承载能力和变形能力与无缺陷试件基本相当，同等级灌浆料和植筋胶作为修补材料均可保证其修补质量。     

不同缺陷对装配式建筑钢筋灌浆套筒连接性能的影响

对带缺陷的装配式建筑钢筋灌浆套筒连接性能展开研究,以缺陷位置、缺陷大小、缺陷分布形式和钢筋偏心为变量,分析了不同缺陷对灌浆套筒拉伸荷载下的破坏形态、滑移量、承载力的影响。试验结果表明：随着缺陷尺寸的增加,试件破坏形态由钢筋拉断破坏逐步转变为钢筋拔出,试件拉伸极限粘结强度、残余粘结强度、极限强度逐步降低;均布缺陷试件的缺陷尺寸大小对试件破坏形态的影响较大;同体积不同类型缺陷对试件承载力的影响程度为偏心锚固缺陷>水平缺陷>中部缺陷>均布缺陷>端部缺陷,对试件残余粘结承载力的影响程度为偏心锚固缺陷>水平缺陷>均布缺陷>端部缺陷>中部缺陷。     

变形钢筋/超高性能混凝土搭接黏结性能

超高性能混凝土(UHPC)是一种高强度、高韧性和高耐久性的水泥基复合材料。为了研究钢筋/UHPC的搭接黏结性能,进行了21组考虑搭接长度、纤维掺量和配箍率影响的钢筋搭接对拉拔出试验,3组考虑锚固长度影响的钢筋直接拔出锚固试验;试验出现了劈裂拔出破坏和钢筋拉断破坏2种破坏模式;钢筋/UHPC平均黏结强度随钢筋埋置长度的增大而减小,随配箍率的增大而增大;钢纤维掺量的增大,有利于增大对UHPC的约束作用,增加配箍率和适当增大纤维掺量均能减小钢筋/UHPC的临界搭接长度;结合前人的试验结果,拟合得到平均锚固和搭接黏结强度计算公式及临界锚固和搭接长度计算公式,根据混凝土结构设计规范,建立了钢筋/UHPC锚固和搭接长度简化算法,计算结果较为准确。      

高温后CFRP筋及其粘结式锚固系统的力学性能

为明确高温后碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋材及其粘结型锚固系统的力学性能,以筋材的处理温度为试验参数,完成了12个筋材试件的轴向拉伸试验;以粘结式锚具的处理温度和粘结长度为试验参数,完成了36个试件的锚固性能试验。结果表明:对于筋材轴向拉伸试件,处理温度为100℃时,筋材静力性能与常温试件相比未发生明显变化,筋材经历200℃和300℃温升作用后,其抗拉强度、弹性模量和极限拉应变较常温试件分别下降了6.4%、8.2%、3.8%和16.6%、18.3%、8.3%;对于锚固性能试验,试件的粘结强度随处理温度和粘结长度的增加而降低,粘结长度一定时,处理温度为200℃与300℃试件的粘结强度较常温试件分别下降了31.5%~36.3%和44.2%~47.4%。建立了适于分析高温后CFRP筋轴向拉伸性能、粘结型锚固系统粘结强度及临界锚固长度的实用计算公式,且具较高精度。      

高延性混凝土与带肋钢筋黏结性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)与带肋钢筋的黏结性能,设计制作了20组试件。通过中心拔出试验,研究单调和重复荷载作用下试件的破坏形态及黏结滑移破坏机理,分析了HDC的抗压强度、纤维掺量、纤维种类及保护层厚度对带肋钢筋与HDC黏结性能的影响。结果表明：单调与重复荷载作用下,普通混凝土试件发生了脆性劈裂破坏,HDC试件发生劈裂和拔出破坏;试验结果表明,带肋钢筋与HDC的黏结强度随HDC抗压强度增加而提高;相同HDC抗压强度时,纤维掺量的增加可改善带肋钢筋与HDC的黏结性能;相比PP纤维,相同体积掺量的PE纤维与PVA纤维可有效限制混凝土内部径向裂缝的开展,提高带肋钢筋与HDC的黏结强度;依据破坏形态和黏结强度,得出临界相对保护层厚度为2.0;单调与重复荷载作用下,试件黏结强度比由纤维种类和相对保护层厚度主导,残余黏结强度比由抗压强度和纤维掺量主导;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的黏结强度计算公式和黏结-滑移本构模型。     

高温后高强Q690钢材循环加载试验及本构模型研究

钢材经历火灾高温和冷却后其材料力学性能会发生不同程度退化,已有研究主要关注过火后钢材的残余静力性能。为研究经历火灾高温且不同方式冷却后高强钢的残余静力和滞回性能,对于历经500 ℃~1000 ℃高温后高强Q690在自然冷却和浸水冷却后的钢材进行了单调拉伸试验以及4种不同加载制度下的循环加载试验。结果表明,当过火极限温度不高于600 ℃时,在自然冷却和浸水冷却模式下,高温后Q690钢材单调拉伸和循环荷载下强度发展基本与常温未处理钢材类似。未过火高强Q690钢在循环荷载下表现出应变强化和循环软化效应。过火温度高于600 ℃且自然冷却下,过火后Q690钢随过火温度提高,其初始屈服强度下降。在浸水冷却下,过火冷却后高强钢初始屈服强度提升。且在循环荷载作用下,高温过火后Q690钢均表现出更为显著的应变强化效应,以及在等应变幅循环下均由未过火状态时的循环软化逐步转化为高温过火后的循环硬化效应。根据试验结果拟合了过火后Q690钢的Chaboche循环本构模型参数,可用于火灾后Q690钢结构的残余抗震性能评估。     

活性粉末混凝土高温后冲击力学性能研究

摘　要：利用分离式Hopkinson压杆系统,采用铅片作为整形器,分别对常温下、400℃、600℃及800℃高温过火后的RPC试样进行单轴冲击压缩实验。研究高温后钢纤维对RPC材料动态力学性能及吸能特性的影响规律。结果表明,高温过火前后钢纤维对RPC均有增强和增韧的作用。高温后因RPC塑性流动性能的增强,导致钢纤维的增韧作用减弱。RPC动态抗压强度高温后损失的速率高于韧性指标。分析RPC材料冲击压缩过程的能量机制,发现钢纤维提高了RPC的能量吸收率,因此能量吸收能力也得到了增强。利用SEM扫描电镜,从RPC材料微观结构变化的角度分析了其高温后宏观力学性能降低的原因。     

纤维对超高性能混凝土残余强度及高温爆裂性能的影响

采用普通原材料制备56 d龄期抗压强度为140~160 MPa的空白组超高性能混凝土、钢纤维超高性能混凝土及混杂纤维超高性能混凝土,测定其遭受高温作用后的残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并对100%含湿量的混凝土试块进行高温爆裂试验。此外,测定大小2种加热速率对超高性能混凝土高温爆裂行为的影响。结果表明:所配制混凝土的残余抗压强度均随着目标温度的升高呈现先增大再降低的趋势,800℃高温后的残余抗压强度约为常温强度的30%。钢纤维与混杂纤维混凝土的残余劈裂抗拉强度亦呈现先升高再降低的趋势,800℃高温后的残余劈裂抗拉强度分别为常温强度的15.1%和35.4%。空白组混凝土的残余劈裂抗拉强度随着目标温度的升高而单调下降,800℃高温后的强度值约为常温强度的20.3%。7.5℃/min加热速率下,100%含湿量的3种混凝土试块均发生了严重高温爆裂,单掺钢纤维可以改善超高性能混凝土的高温爆裂,但不能避免爆裂的发生,而混杂纤维对超高性能混凝土高温爆裂的改善效果并未显著优于钢纤维。2.5℃/min加热速率下,混杂纤维可避免部分超高性能混凝土试块发生爆裂。      

聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能

通过对聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土(混杂纤维/高强混凝土)试块的高温试验, 研究不同目标温度后混凝土表观特征、高温爆裂、质量损失及力学性能。结果表明: 高强混凝土在600 ℃时发生爆裂, 混杂纤维/高强混凝土直至800 ℃未出现爆裂, 混杂纤维有效抑制了高强混凝土的高温爆裂。混杂纤维/高强混凝土的质量损失随所受温度的升高而增大, 其抗压强度、抗折强度随温度的升高而降低, 并且400 ℃以后显著降低。相同温度下, 混杂纤维的加入提高了高强混凝土高温后强度。通过对试验结果的统计分析, 分别建立了混杂纤维混凝土质量损失、抗压强度和抗折强度随温度变化的关系式。     

活性粉末混凝土高温后冲击压缩特性研究

利用分离式霍普金森压杆系统,分别对常温下、400℃、600℃及800℃高温过火后的RPC试样进行单轴冲击压缩实验.研究混杂纤维对高温过火后RPC材料抗冲击性能的影响规律.结果表明:常温下混杂纤维对RPC材料动态抗压强度和韧性均产生负混杂效应,但韧性指标降低幅度没有动态抗压强度明显.高温过火后,混杂纤维RPC 材料出现了塑性强化现象,动态抗压强度和韧性增加明显,抗冲击性能及材料完整性均优于单掺钢纤维RPC材料,出现正混杂效应.在研究范围内纤维最优体积掺量为:钢纤维2.0%、PVA 纤维0.1%.     

Bond strength of reinforcing steel embedded in fly ash-based geopolymer concrete

Geopolymer concrete (GPC) is an emerging construction material that uses a by-product material such as fly ash as a complete substitute for cement. This paper evaluates the bond strength of fly ash based geopolymer concrete with reinforcing steel. Pull-out test in accordance with the ASTM A944 Standard was carried out on 24 geopolymer concrete and 24 ordinary Portland cement (OPC) concrete beam-end specimens, and the bond strengths of the two types of concrete were compared. The compressive strength of geopolymer concrete varied from 25 to 39 MPa. The other test parameters were concrete cover and bar diameter. The reinforcing steel was 20 mm and 24 mm diameter 500 MPa steel deformed bars. The concrete cover to bar diameter ratio varied from 1.71 to 3.62. Failure occurred with the splitting of concrete in the region bonded with the steel bar, in both geopolymer and OPC concrete specimens. Comparison of the test results shows that geopolymer concrete has higher bond strength than OPC concrete. This is because of the higher splitting tensile strength of geopolymer concrete than of OPC concrete of the same compressive strength. A comparison between the splitting tensile strengths of OPC and geopolymer concrete of compressive strengths ranging from 25 to 89 MPa shows that geopolymer concrete has higher splitting tensile strength than OPC concrete. This suggests that the existing analytical expressions for bond strength of OPC concrete can be conservatively used for calculation of bond strength of geopolymer concrete with reinforcing steel.     

高温后单向侧压作用下混凝土与钢筋黏结-滑移性能研究

高温后混凝土与钢筋间的黏结性能影响钢筋混凝土结构的安全评估,实际工程中钢筋混凝土常承受侧向约束作用。为此,该文以高温温度和侧压力为参数,完成了48个钢筋混凝土试件的中心拉拔试验,分析侧压力对高温后试件破坏形态、峰值黏结应力、峰值滑移、残余黏结强度的影响规律,建立了峰值黏结应力随高温温度和侧压力变化的经验公式。将侧压下钢筋-混凝土黏结应力场简化为肋前混凝土挤压力和侧压力的线性叠加,并基于微观传力模型及高温后混凝土的多轴强度破坏准则推导计算了无侧压及单向侧压下的黏结强度理论。研究结果表明:侧压作用和高温温度直接影响试件破坏形态;随着侧压力增加,高温后混凝土与钢筋间的峰值黏结应力、残余黏结强度、峰值滑移逐渐增大,但温度达到500 ℃后,有侧压试件峰值滑移较无侧压试件小;黏结强度理论计算值与实测值较为吻合,能较好地预测高温后混凝土与钢筋间的黏结强度。