高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土 的界面黏结性能试验研究

为研究高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土界面间的黏结性能,设计22个圆钢管试件进行高温啧水冷却处理后的静力推出试验,主要考虑混凝土强度、历经最高温度、锚固长度、恒温时长和冷却方式的影响.通过试验揭示了高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土界面黏结失效机理,分析了各变化参数对其黏结性能的影响,并提出高温喷水冷却后圆钢管高强混凝土黏结强度的计算公式.结果表明:高温喷水冷却后试件加载端与自由端的荷载滑移曲线变化趋势基本相似,并可将其分为三类典型曲线;推出试验中钢管外表面应变与距加载端的距离呈指数关系分布;高温啧水冷却后,试件的黏结强度随混凝土强度的增大变化较小,与锚固长度成反比,恒温时长大于60 min后基本稳定,随历经最高温度的升高,极限黏结强度先增大后减小再增大,残余黏结强度先增大再减小;与自然冷却试件相比,啧水冷却试件的极限黏结强度、残余黏结强度与剪切黏结刚度均较小,界面耗能能力较大.运用文中所提出的黏结强度计算公式算得的结果与试验值吻合良好.     

钢管轻集料混凝土黏结滑移试验研究

为探究钢管轻集料混凝土黏结滑移过程和机理,取钢管的长度和外径为变化参数,设计4个钢管轻集料混凝土柱。通过推出试验,得到试件位移-荷载曲线和相关特征点参数。从黏结破坏强度、黏结破坏位移和位移-荷载曲线等角度分析了长细比和紧箍系数对钢管轻集料混凝土黏结滑移影响和加载过程中钢管外壁的应力变化情况。试验结果表明:在荷载-位移曲线后滑移阶段,紧箍系数越大的试件,钢管与混凝土之间的摩擦力越大;相同长细比的情况下,紧箍系数大的试件,其黏结破坏强度大,黏结破坏强度对应的位移小;在相同紧箍系数的情况下,长细比大的试件,其相应黏结破坏强度对应的位移大;纵向应力随荷载变化正比变化;滑移过程中,钢管对混凝土有较大的环向应力。     

再生混凝土与钢筋间黏结应力分布函数

通过改变箍筋间距,采用钢筋开槽内贴片方法,测试全天然骨料和全再生骨料共6组钢筋混凝土构件的平均黏结-滑移曲线及锚固段内不同位置处的钢筋应变。基于试验结果,计算不同锚固位置处钢筋与混凝土的黏结应力和相对滑移,得到相应位置的黏结-滑移曲线。分析箍筋约束对再生混凝土-钢筋黏结应力分布的影响机理,并建立再生混凝土与钢筋间黏结应力分布函数模型。研究结果表明:未配箍构件的加载端黏结应力大于自由端黏结应力;构件配箍筋后,平均极限黏结强度提高,峰值滑移显著增加,平均黏结-滑移曲线下降段变平缓,且随着箍筋间距减小,锚固段黏结应力分布逐渐均匀;再生粗骨料对钢筋混凝土的黏结应力分布影响较小。     

钢-再生混凝土界面黏结机制及强度计算方法

为研究型钢、钢管与再生混凝土界面黏结作用机制,采用服役超50a的混凝土作为再生粗骨料来源,设计了31个试件进行推出试验,试验考虑了配钢形式、再生粗骨料取代率、长径比及混凝土强度等级4个变化参数对钢-再生混凝土黏结性能的影响.试验获取了各试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线,并基于实测结果得到了3种钢与再生混凝土的界面黏结强度,分析了各变化参数对黏结强度的影响,探讨了钢-再生混凝土界面黏结强度的计算方法,推导了黏结剪力传递长度的计算公式.研究结果表明,钢-再生混凝土试件的加载端起滑均比自由端发展得早;型钢试件的黏结强度大于圆钢管试件,而圆钢管试件又大于方钢管试件;随再生粗骨料取代率的增加,试件的黏结强度略呈增大之势;随着混凝土强度的提高,试件的黏结强度有一定提高;方钢管与再生混凝土的黏结强度随长径比的增大而减小.     

方钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能

：为研究方钢管超高性能混凝土（UHPC）的界面黏结滑移性能，以钢管宽厚比、高宽比和UHPC强度为主要参数，设计了18个方钢管UHPC试件并对其进行静力推出试验.通过试验分析了试件的破坏过程与形态、荷载-滑移曲线、黏结强度和钢管纵向应变分布，结果表明：推出后的试件整体较为完整，钢管无鼓曲现象，加载端边缘处混凝土有一定损伤；加载端与自由端的荷载-滑移曲线形状基本一致，且曲线分为有明显峰值点的弱化型和无明显峰值点的强化型两类；黏结强度随宽厚比和高宽比的增加而减小，当宽厚比较大时，增大UHPC强度可以明显提高黏结强度；加载端的钢管纵向应变小于自由端，应变沿高度方向大致呈指数分布.从黏结强度的组成出发，忽略化学胶着力影响，通过确定界面摩擦和机械咬合应力的表达式，建立了方钢管UHPC在两种养护条件下的黏结强度计算模型，理论计算与试验数据符合较好.     

高温后钢筋与玄武岩纤维混凝土黏结性能

对经历不同温度和玄武岩纤维掺量的混凝土试件进行中心拉拔试验,基于黏结-滑移整体曲线分析温度和纤维掺量对光圆钢筋与混凝土黏结性能的影响.结果表明:400℃以下时,温度对钢筋与混凝土间黏结应力造成的损失较小,黏结-滑移曲线的4个阶段变化明显,而升温至600℃和800℃时造成黏结应力严重损失,曲线没有明显的阶段变化.在200℃时黏结性能较好,在800℃时黏结性能较差.纤维掺量对黏结性能也有较大影响,适量纤维的掺入有利于提高混凝土的整体性能,改善高温后钢筋混凝土的黏结性能,而过量掺入则会降低高温后混凝土黏结性能.     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响

为了揭示混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面黏结性能的影响,以灌砂法实现混凝土表面的粗糙度量化评定,完成了6种界面粗糙程度的FRP-混凝土试件界面的单剪试验,探讨了混凝土表面粗糙度对FRP-混凝土界面极限黏结力、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律.研究结果表明:粗糙度为0.44的试件界面黏结性能最好,极限黏结力和黏结强度较粗糙度为0.25的试件分别提高36%～51%和124%～221%.文中还建立了基于粗糙度参数的界面有效黏结长度计算模型,发现有效黏结长度在6种界面上随粗糙度的增加总体呈降低的趋势;粗糙度小于0.56时,试件界面黏结滑移曲线在脆性区间的刚度相差无几,界面越粗糙,脆性区间越窄,而在塑性阶段,6种界面试件的黏结滑移曲线以不同斜率下降,最终发生剥离破坏时的滑移值为0.04～0.37 mm.     

碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

自密实混凝土与老混凝土黏结滑移试验研究

以自密实混凝土（SCC）作为新混凝土材料,进行了老混凝土刻槽下的黏结滑移试验研究,研究纯剪状态下新老混凝土黏结面缸结滑移曲线．试验结果表明,黏结滑移面滑移可分为弹性变形、弹塑性变形以及塑性破坏三个阶段．在相同条件下,刻槽密度越大,试件的黏结性能越好．利用四次多项式对试验曲线进行拟合,建议适合于自密实混凝土与老混凝土黏结面应力一应变关系的数学模型．     

屈服后钢筋黏结锚固性能试验研究

为研究屈服后钢筋黏结锚固性能,采用钢筋表面开槽埋置电阻应变片的方法测量钢筋的应变分布,以钢筋强度等级、混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度、配箍率、锚固长度等为变量,完成了15个梁端式黏结锚固试验. 试验结果表明：钢筋屈服后,加载端相对滑移显著增加,钢筋屈服段黏结应力明显减小,最大屈服渗透深度与钢筋所受约束和钢筋直径等因素...     

低温下纤维增强塑料筋混凝土粘结性能试验研究

为研究低温下FRP筋与混凝土的粘结性能,设计研发可实现低温下力学加载和应变测试的试验装置,对FRP筋混凝土试件进行梁式拉拔试验。研究了温度、FRP筋直径以及FRP筋与混凝土锚固长度对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。研究结果表明：温度从-10℃降低至-30℃, FRP筋与混凝土的粘结性能增强15.5%～40%,并且在承受荷载增大时粘结性能增强幅度更明显;FRP筋与混凝土粘结性能还会随着锚固长度和GFRP直径的增大而变小。     

聚丙烯纤维对高温下混凝土性能的影响

聚丙烯纤维对高温下混凝土性能的影响研究结果表明,掺2.0～3.0kg·m~(-3)聚丙烯纤维的混凝土与不掺聚丙烯纤维的普通混凝土相比,抗压强度影响不大,抗折强度稍有提高,高温下动弹性模量损失率降低,混凝土的抗爆裂性能得到有效的改善,最后分析了聚丙烯纤维影响混凝土抗爆裂性能机理。     

钢筋混凝土粘结应力和局部滑移相互关系的 分方程及“悬臂虚梁”法的研究

本文对基本条件进行了分析,导得了粘结应力-局部滑移相互关系的二阶微分方程和六个边界条件,这些方程即为探索粘结状态内在规律的基本方程,但按目前的研究途径求解是很困难的.根据数学关系的相似性,文中提出了虚设的悬臂梁分析模型,则任一点局部滑移、裂缝宽度、钢筋与混凝土的应变差、相邻裂缝间的钢筋总伸长与混凝土总伸长、钢筋平均应变、钢筋应变不均匀系数以及粘结状态钢筋的刚度等重要变量的表达式均可以简便地导得.建议的方法可用于裂缝、变形、粘结性能和有限元法的分析.     

组合加固受损钢筋混凝土简支T梁抗剪性能试验

为探究受损钢筋砼简支T梁组合加固后的抗剪性能,通过对四片受损钢筋砼T梁进行钢板-混凝土组合加固并实施抗剪承载力试验的方法,得到构件的极限承载力和受剪破坏形态,分析了加载全过程加固钢板、植筋、栓钉的应力变化规律及结合面处的相对滑移。试验结果表明：加固钢板与新浇混凝土连接面处工作性能良好,而新旧混凝土连接面处容易产生开裂,在原梁混凝土表面凿毛以及采用较高的侧向加固钢板都可以使加固后结构的抗剪承载力得到提高。     

加载速率对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

进行了加载速度对锈蚀钢筋与混凝土粘结强度影响的研究分析，试验研究表明高速率加载作用下，构件承载力，破坏形式，粘结应力分布都与静力加载作用下的结果有明显不同，较高的锈蚀率使粘结强度下降，较高的加载速率使粘结强度提高，且试验研究表明锈蚀率影响与加载速率影响互不相关，此外结合试验结果和结粘区域破坏过程是马尔柯夫过程的假定，给出了综合考虑锈蚀度，加载速率对粘结强度影响的拟合公式。     

单弹簧联结单元法的改进算法

单弹簧联结单元法是在实体单元与梁单元的切向设置单弹簧联结单元,模拟钢筋与混凝土切向的相互作用.其切向刚度是由钢筋与混凝土之间的粘结力与滑移量的关系确定,法向变形协调则通过建立法向自由度约束方程保证.在单弹簧联结单元法的基础上,提出了基于钢筋混凝土滑移关系全量曲线的非线性迭代解法,对单弹簧联结单元法进行了改进.在钢筋和混凝土之间直接引入粘结滑移本构关系,由钢筋和混凝土之间的全量滑移量直接求解相互作用力,不仅可以考虑本构关系曲线的下降段,而且受加载方式的影响较小,使得单弹簧联结单元法的求解速度和精度大大提高.     

钢筋与混凝土粘结应力计算模式的研究

钢筋与混凝土的粘结是钢与其周围混凝土之间的一种相互作用，通过传递二者之间的应力和变形协调，使两种材料共同工作，粘结应力通常是指钢筋与混凝土接触面上的剪应力。文章通过试验，综合分析影响粘结应力的主要参数，给出粘结应力的计算模式     

玻璃微珠、橡胶粉末填充聚丙烯复合材料吸能特性

采用单轴压缩试验分别对空心玻璃微珠( HGB)和丁腈橡胶粉末( PNBR)填充的聚丙烯( PP)复合材料进行压缩性能和吸能特性研究,通过测定基于摆锤冲击试验的冲击韧性对材料的吸能能力进行验证,并采用扫描电子显微镜观察材料的微观形貌. 结果表明:空心玻璃微珠增加聚丙烯的刚度并降低延展性,粉末丁腈橡胶减小聚丙烯的刚度并提高延展性;吸收相同能量时,粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系产生的应力响应最小;根据吸能效率,空心玻璃微珠/聚丙烯体系的设计应力应高于粉末丁腈橡胶/聚丙烯体系;理想吸能效率的最大值出现在相对平缓的屈服阶段;冲击试验结果证明空心玻璃微珠和粉末丁腈橡胶都能改善聚丙烯的吸能特性.