钢筋与混凝土的结合与滑移

本文主要研究钢筋混凝土轴心受拉和受弯等构件中两根主生裂缝之间的钢筋与混凝土的结合(过去常称为粘结或握裹)与滑移关系。提出了一种较简单的结合应力分布的计算模式,能据以计算裂缝间区段中各点的应变、应力、滑移,结合应力与滑移的关系,以及截面的刚度和裂缝的宽度等。又作了轴对称的有限元分析,能估算次生裂缝出现时的荷载以及次生裂缝出现后的端部滑移。本文所得结果可供钢筋混凝土构件的裂缝和刚度计算以及在应用有限元法进行钢筋混凝土结构的非线性分析时参考。     

混凝土握裹层径向压力对带肋钢筋黏结性能影响试验研究

对于带肋钢筋的黏结性能,钢筋横肋与混凝土之间的咬合力起控制作用.混凝土握裹层的径向压力是研究带肋钢筋横肋与混凝土之间相互作用的重要条件.通过拉拔黏结试验测量了劈裂破坏过程中混凝土握裹层作用在带肋钢筋上的径向压力.试验中,在钢筋内开槽布置两个微型荷载传感器测量混凝土握裹层的径向压力,通过对6个试件开展拉拔黏结试验测定了不同厚度混凝土握裹层的约束作用.试验发现,在试件劈裂破坏过程中,钢筋肋前有效角不断变小,黏结应力与混凝土握裹层的径向压力成正比;试件劈裂破坏时,钢筋肋前有效角与保护层厚度成反比,黏结应力沿锚固段的分布受到保护层厚度的影响:当保护层厚度适中时,黏结应力分布均匀.另外,试验测得的混凝土握裹层径向压力最大值与考虑裂缝黏聚力的厚壁圆筒理论模型预测值吻合较好.     

钢筋混凝土结构粘结滑移关系的应力函数法

通过分析试验资料，应用应力函数建立了钢筋混凝土梁在载荷作用下纯弯段钢筋与混凝土粘结应力与滑移量之间的关系，考虑了材料的非线性、混凝土的厚度、裂缝问距、材料的弹性模量等因素的影响，且与试验结果符合较好．     

钢筋与混凝土间的粘结滑移性能研究

本文采用钢筋开槽．内贴电阻片的方法，对新型月牙纹钢筋和光圆钢筋的粘结滑 移关系进行了试验研究，建立了相应的粘结应力与滑移间的关系式．该式考虑了材料 特性、保护层厚度、裂缝间距及离开裂缝截面的距离对粘结滑移关系的影响．     

钢筋黏结滑移模型及OpenSees有限元模拟

基于钢筋混凝土构件端部锚固钢筋黏结-滑移机理,在Ustuner局部黏结应力-滑移关系的基础上推导出钢筋应力-滑移关系骨架曲线的计算方法.分析了配箍率、混凝土的有效约束宽度、钢筋延伸长度对钢筋应力-滑移关系的影响.将推导的钢筋应力-滑移关系曲线应用于OpenSees有限元软件中,对已有的2根既有钢筋混凝土构件进行有限元模拟,分析结果与试验结果符合良好.     

钢筋与混凝土间粘结应力—滑移关系的应力变分模型

在分析试验资料的基础上，应用应力变分法建立了钢筋混凝土梁在集中荷载作用下钢筋与混凝土间的粘结滑移模型。该模型既能圆满地满足边界条件，又综合考虑了材料特性、保护层厚度等因素的影响及粘结滑移关系沿钢筋位置的变化，且与试验结果符合较好，为研究钢筋混凝土构件的刚度、变形和裂缝宽度及应用有限单元法分析钢筋混凝土结构的非线性性能提供了一个较实用的模型。     

光面高强钢丝的握裹锚固的分析

本文讨论和分析了在先张预应力混凝土构件中混凝土和光面高强钢丝之间的握裹和锚固应力的情况。另外,对传递长度进行了理论分析;并以实梁和若干模型梁的试验成果进行了校核,上述试验系于1977年5月在浙江省仙居县上街头桥上进行。文中提出了在梁端的混凝土应变与钢丝应力之间的关系。并对在实际工程中通过钢丝内缩量来控制和计算传递长度的方法提出了建议。     

钢筋与混凝土间粘结应力－滑移关系的应力变分模型

在分析试验资料的基础上，应用应力变分法建立了钢筋混凝土梁在集中荷载作用下钢筋与混凝土间的粘结滑移模型．该模型既能圆满地满足边界条件，又综合考虑了材料特性、保护层厚度等因素的影响及粘结滑移关系沿钢筋位置的变化，且与试验结果符合较好，为研究钢筋混凝土构件的刚度、变形和裂缝宽度及应用有限单元法分析钢筋混凝土结构的非线性性能提供了一个较实用的模型．     

FRP抗剪加固混凝土梁中间裂缝的扩展过程

基于单剪试验模型,采用割线形式卸载的双线性剪切-滑移本构关系对FRP侧面黏贴抗剪加固混凝土梁的界面破坏过程进行了研究,详细分析了中间裂缝的扩展过程.首先依据裂缝两侧不同的黏结长度分布对裂缝进行详细分类,在此基础上绘制了详细的界面破坏流程图,推导得出了每一类裂缝每一阶段裂缝处的正应力和裂缝宽度的解析表达式,由此得到了界面破坏过程中裂缝处的正应力与裂缝宽度关系曲线,通过构造的有限元模型对文中的算例进行了数值模拟,验证了理论推导的准确性和可靠性.     

GFRP锚杆在锚固工程中握裹力的研究

锚杆作为岩土工程的主要支护材料,广泛应用于边坡、基坑、隧道等工程中。目前在工程中最为常见的锚固技术,是有变形钢筋与水泥砂浆经钻孔注浆而形成。在实际应用中,因钢筋易腐蚀,耐久性差的特点,成为锚固工程中的一大隐患。GFRP锚杆强度高、质量轻、耐腐蚀性强、低松弛等优点,可以替代钢筋作为锚杆应用于锚固工程中。但GFRP筋作为脆性材料,其与水泥砂浆之间的握裹力能否满足要求,将会直接影响到锚固效果。通过对不同锚固深度的GFRP锚杆与水泥砂浆室内拉拔试验,发现握裹力随锚固深度增加而增大,握裹强度随着锚固深度的增加呈现减小的趋势,同时水泥砂浆凝固时间对握裹强度有较大影响,7天初凝时握裹强度仅有28天终凝时的60%左右。通过与同等直径钢筋锚杆与水泥砂浆握裹力对比发现,GFRP锚杆与水泥砂浆握裹力能够达到钢筋锚杆的要求。     

轴压砌体随机损伤本构关系研究

基于砌体破坏机制,发展了相应的细观损伤单元模型,它由弹脆性的微弹簧和模拟裂缝滑移的塑性元件组成,轴压砌体可等效为细观单元的并联体．通过引入单元破坏应变分布随机场,推导了应力与损伤的均值、方差表达式．根据砌体单轴受压时的应力-应变全曲线试验结果,结合随机建模原理和优化算法确定随机场参数和材料参数,将分析得出的受压随机应力-应变关系与试验结果进行比较,二者吻合良好．     

双钢筋混凝土的研究与应用

双钢筋是将两根冷拔低碳钢丝(φ~b4～φ~b5),沿长度方向用横筋(φ~b3～φ~b4)焊成梯格骨架,由于它与混凝土(R=160～300公斤/厘米~2)有很好的握裹力,能有效地约束并分散混凝土的裂缝开展,因此在普通混凝土中允许采用较高的钢筋应力(5200～5600公斤/厘米~2)。在学习了国内外某些经验的基础上,天津大学土木系与市生产单位协作,以针对解决大     

玻璃纤维树脂强化锚杆在锚固工程中的握裹力

锚杆作为岩土工程的主要支护材料,广泛应用于边坡、基坑、隧道等工程中。目前在工程中最为常见的锚固技术,是有变形钢筋与水泥砂浆经钻孔注浆而形成。在实际应用中,因钢筋易腐蚀,耐久性差的特点,成为锚固工程中的一大隐患。玻璃纤维树脂强化(GFRP)锚杆强度高、质量轻、耐腐蚀性强、低松弛等优点,可以替代钢筋作为锚杆应用于锚固工程中。但GFRP筋作为脆性材料,其与水泥砂浆之间的握裹力能否满足要求,将会直接影响到锚固效果。通过对不同锚固深度的GFRP锚杆与水泥砂浆室内拉拔试验,发现握裹力随锚固深度增加而增大,握裹强度随着锚固深度的增加呈现减小的趋势,同时水泥砂浆凝固时间对握裹强度有较大影响,7 d初凝时握裹强度仅有28 d终凝时的60%左右。通过与同等直径钢筋锚杆与水泥砂浆握裹力对比发现,GFRP锚杆与水泥砂浆握裹力能够达到钢筋锚杆的要求。     

弯曲裂缝引起FRP混凝土界面剥离的数值分析

目的找出混凝土裂缝扩展对纤维增强材料FRP与混凝土界面粘结性能的影响规律.方法基于断裂力学理论,采用商业软件ANSYS中的界面单元模型(Cohesive Zone Model CZM),模拟素混凝土梁跨中I型裂缝扩展以及FRP与混凝土界面II型裂缝的扩展过程.结果随着混凝土裂缝的扩展,加固梁承载力出现两个峰值:第一个峰值出现在混凝土宏观裂缝扩展的起始点,此时FRP布的应力低于500 MPa,FRP与混凝土界面切应力在混凝土裂缝附近较大,其余部分切应力及界面滑移量基本为零,界面处于完全粘结状态.第二个峰值出现在FRP与混凝土界面发生剥离时刻,之后界面剥离从混凝土跨中裂缝位置向梁端部扩展,加固梁的承载力保持在第二个峰值上,FRP布应力达到1 480 MPa,界面粘结切应力及滑移量向FRP端部移动,跨中完全剥离的界面,切应力降为零,滑移量保持不变.结论计算得到的荷载随混凝土开裂的变化趋势及峰值荷载与试验值吻合较好,说明笔者提出的数值模拟方法能较准确地预测CFRP加固带缝混凝土梁的承载力.     

拔出型试验钢筋与混凝土间滑移量的简化解法

为了求解钢筋与混凝土间滑移量,对黏结滑移基本方程进行了分析,导出了黏结应力-局部滑移相互关系的二阶微分方程.分别运用幂函数和线性局部黏结应力滑移本构关系,得出了黏结应力τ、滑移s、钢筋应变εs、混凝土应变εc的一般解.基于立方体拔出试验(GB 50152-92)的边界条件,得出了特解及其适用条件.分析发现:现有混凝土结构设计规范(GB 50010-2002)规定的锚固长度Ld低于闭合解临界长度Lth;基于幂函数本构关系只能得出复杂的级数形式解;基于线性局部黏结本构关系却可以得出较简单的闭合解,通过该闭合解可方便地估算钢筋各点滑移量s(x).试验结果验证了公式的适用性和基于线性本构关系求解最大滑移量的正确性.     

页岩自支撑裂缝导流能力预测方法研究

页岩气井的产能主要取决于支撑剂充填层裂缝和储层剪切滑移形成的自支撑裂缝提供的导流能力，目前对页岩自支撑裂缝导流能力变化规律和影响机理的认识仍不够充分，采用分形理论方法，引入裂缝开度分形维数和迂曲度分形维数对裂缝空间进行定量表征，建立了考虑闭合应力作用的自支撑裂缝导流能力数学模型。开展自支撑裂缝导流能力实验，结果显示初期裂缝导流能力可达30~50 D·cm，在40 MPa的闭合压力下仍可保持在1 D·cm以上；理论模型预测的结果与实验测试结果基本吻合；模型敏感性分析表明，裂缝开度分形维数与导流能力呈正相关关系；迂曲度分形维数与导流能力呈负相关关系。利用此方法可实现自支撑裂缝导流能力的快速、准确预测，为合理预测气井产能提供支撑。     

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系

采用试验和理论分析相结合的方法,基于电化学锈蚀中心拉拔试验,研究在有无纤维编织网增强混凝土(TRC)约束下,对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响,并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究.研究结果表明:在无TRC约束的情况下,锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低,尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显;TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用;对于产生锈胀裂缝的试件,TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用,同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果;最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系.     

一种受剪细观损伤单元模型及其应用

基于剪切损伤破坏机制,发展了相应的细观损伤单元模型,它由弹脆性的微弹簧和模拟裂缝滑移的塑性元件组成.混凝土单轴受压时的宏观性能可用受剪细观损伤单元的并联体来解释,由此建立了混凝土单轴受压的损伤本构关系模型,并建议了塑性变形的简化计算方法.通过引入混凝土剪切单元破坏应变分布随机场,推导了应力与损伤的均值、标准差的表达式.根据混凝土单轴受压时的应力-应变全曲线试验结果,结合随机建模原理和优化算法确定随机场参数和材料参数,将分析得出的受压随机应力-应变关系与试验结果进行比较,二者吻合良好.     

FRP与砌体界面粘贴-滑移本构关系的适用性研究

对8个外贴FRP条加固砌体构件的粘结性能进行了试验,分析FRP应变以及局部粘结剪应力发展规律,计算得到了局部粘结应力-滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,FRP与砌体的粘贴强度主要与砌体强度有关,并提出2种FRP与砌体界面的局部粘结剪应力-滑移本构关系数学模型。2种本构关系与试验的结果均吻合较好,可为砌体加固工程应用提供借鉴。     

钢筋握裹力试验分析

文章对广州某工程实例钢筋握裹力试验方案进行分析,通过实验证明指出带肋钢筋表面虽有氧化皮或局部发泡时,混凝土对带肋钢筋的握裹力没有影响。此依据可为以后实际工作提供参考。