高温下植筋黏结—滑移性能试验研究

为了研究高温下植筋的黏结—滑移性能,进行了高温下3 d植筋试件的拉拔试验.试验采用电炉加热升温,温度范围为25～350℃.当植筋试件加热到达设定温度后,立即进行拉拔试验,每个温度下进行5组试验.试验中量测了植筋试件的温度、拉拔力和滑移.根据试验结果拟合出了极限黏结力,峰值滑移随温度变化的公式.建立了高温下植筋黏结—滑移模型和高温下植筋本构关系模型.试验结果表明,当温度高于350℃后,植筋胶黏结力约为常温下4%,基本丧失承载力.     

高温后植筋胶黏结力学性能试验研究

为了测试工程中植筋胶在高温后的安全性能,对3种常用植筋胶分别在25,60,100,160和260°C恒温加载自然冷却后的黏结力学性能开展试验研究.首先,测试了这3种植筋胶的玻璃转化温度.其次,通过拉伸试验,得出了恒温加载、自然冷却后试件受力与滑移曲线关系,极限黏结承载力和其随温度的损失规律.对试验数据拟合,得出受力与滑移三阶段和四阶段数学模型.研究表明,温度会造成植筋试件力学性能的退化,热塑性植筋胶比热固性植筋胶刚性和耐热性均较差.玻璃转化温度是植筋胶高温后承载力的突变点,是植筋胶正常使用的温度上限并影响着它的高温后使用性能.     

高温后植筋黏结滑移力学性能试验

对在不同受热温度和不同加载制度下混凝土构件中2种锚固长度植筋的黏结滑移力学性能进行了试验.植筋的锚固长度分别为7倍和15倍植筋直径,受热温度分别为50℃,80℃,150℃和200℃.加载制度考虑单向拉拔和反复加载.分析了加载制度、锚固长度和加热温度对植筋试件的极限黏结应力和极限滑移的影响.结果表明,不同条件对植筋试件的黏结滑移力学性能有显著影响.根据试验结果给出了高温后植筋试件黏结应力的计算方法.     

不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明：温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。     

植筋在水环境和盐水环境下力学性能试验研究

为研究不同环境中植筋性能的变化规律,进行了普通水环境和盐水环境下植筋试件的拉拔试验,得到了植筋试件的极限承载力、荷载-滑移曲线,分析了不同环境对植筋试件力学性能的影响,得到了植筋试件在不同环境不同锚固长度下力学性能随时间的变化规律。研究表明,在普通水环境中植筋试件的极限承载力、粘结刚度、延性及平均粘结应力随作用时间的增长均有所增加,而在盐水环境中植筋试件的极限承载力、粘结刚度、延性及最大平均粘结应力随作用时间的增长则有所退化。试验结果可为实际工程相似情况下的植筋施工提供参考。     

水环境下植筋试件粘结界面的劣化规律

为研究植筋试件的粘结界面在各劣化环境下的劣化规律,进行了周期为1年的单筋拉拔试验。试验考虑了2种植筋深度、7种劣化方案和5种劣化时长,共制作了280个试件。通过正交试验的方法实测了植筋试件的破坏形态和极限荷载,绘制了荷载-劣化时长曲线。试验结果表明,表面+侧面约束下,植筋试件破坏形式最为理想,受力情况最好,破坏发生在胶-混凝土界面;多种劣化因素作用下,泡盐水与持载耦合环境的试件其最大承载力下降程度最大;当植筋深度为120 mm、劣化时长为1年时,相对于室内干燥环境其最大承载力下降了53. 8%;对比单因素、双因素耦合以及三因素耦合情况下的最大承载力,可知水环境、氯离子、持续荷载的耦合作用对胶-混凝土界面的劣化作用最强;劣化时长相同时,植筋深度h在一定范围内,h越大植筋的最大承载力越大;室外环境下,最大承载力的衰减速率|k|呈现出季节性变化,夏冬两季的|k|值明显大于春秋两季。     

高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

高温植筋试件拉拔试验研究

设计了直径20 mm、埋深20 cm、混凝土基材强度等级C25的植筋试件30个,并对在常温下、高温自然冷却后、高温下恒温加载和高温下恒载升温4种工况进行了拉拔试验.通过总结其破坏形态,测算其极限承载力、极限粘结应力和承载力损失,得出了高温自然冷却后和高温下恒温加载试件极限粘结应力和承载力损失规律,高温下恒载升温试件在不同预加载力下试件破坏的滑移变化规律;结合工程实际对高温条件下植筋结构的安全性进行了判定,给出了植筋结构抗火设计和维修加固依据,可为推广应用植筋技术提供参考.     

温度作用对碳纤维混凝土界面黏结性能的影响

为研究温度作用对碳纤维(CFRP)—混凝土黏结界面剪切性能的影响,首先进行了温度作用下不同固化条件的胶黏剂黏结性能试验,研究了温度作用及固化方式对胶黏剂拉伸剪切性能的影响.试验发现,玻璃化温度是影响胶黏剂高温性能的一个重要指标,温度作用下胶黏剂材料的黏结性能退化大部分发生在其玻璃化转变区域.其次,结合常温下已有的CFRP—混凝土界面黏结应力—滑移关系提出了温度作用下界面黏结应力—滑移关系的计算方法.最后,汇总和分析了目前已有的CFRP—混凝土界面试验研究结果,引入胶黏剂玻璃化温度这一参数,给出了温度作用下CFRP—混凝土界面剪切黏结强度、极限承载力和初始剪切刚度计算模型.     

UHPC-沥青薄面层环氧界面剂黏结性能试验

为确保超高性能混凝土(UHPC)-沥青薄面层之间黏结牢固,避免产生开裂、拥包、滑移、掀起等早期破坏,并以降低施工成本为重要目标,开展环氧界面黏结剂技术性能研究。超高性能轻型组合桥面体系由钢面板-(35～50 mm)UHPC-沥青薄面层组成。选择进口环氧界面剂202及中国产环氧界面剂2766开展室内试验,对比分析两者的界面力学性能及耐久性。通过常温、高温条件下UHPC-SMA复合试件层间斜剪试验、拉伸试验和界面附着力拉拔试验,探讨环氧界面剂202及2766层间黏结性能;经过多次冻融循环和氯盐高温环境模拟,掌握环氧界面剂在受到水损害和氯盐侵蚀后力学性能的劣化规律。试验结果表明:环氧界面剂2766和202具有很高的黏结强度;常温下,环氧界面剂2766与202抗剪强度相当,拉拔强度前者低于后者18%;高温下,环氧界面剂2766与202黏结性能下降,但仍明显优于沥青类黏结层材料,与环氧界面剂202相比,界面剂2766的抗剪强度和拉拔强度分别提高131%、109%,其高温稳定性更好;在浸水损害和氯盐侵蚀不利自然环境下,环氧界面剂2766和界面剂202劣化规律相似,但劣化程度存在差异;环氧界面剂2766的耐久性能明显优于界面剂202;冻融循环的影响大于氯盐高温循环。中国产环氧界面剂2766的综合单价比进口环氧界面剂202低约40%,且材料来源广泛,施工工艺简单,用量控制准确,可以替代进口产品。     

高温后方钢管再生混凝土界面黏结性能及本构方程

为了揭示高温后方钢管与再生混凝土的界面黏结性能，以最高经历温度（T）、再生 粗骨料取代率（γ）为变化参数，设计并完成了20个试件高温后的推出试验. 通过试验观察了试 件的受力破坏过程及形态，获取了试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线，分析了各变化参数 对界面黏结性能及界面损伤发展过程的影响规律，并提出了相应的黏结强度的计算公式及黏 结滑移本构方程 . 结果表明：试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态基本一致，但加载端 的初始滑移发生相对更早，曲线形态可以分为T≤200 ℃和T≥400 ℃两类；界面黏结性能整体上 相比方钢管普通混凝土较差（相应的黏结性能平均差距范围约为3.10%~19.05%）；随着经历温 度的升高，黏结强度及黏结抗剪刚度先减小后增大，界面耗能能力则逐渐增大；随着再生粗骨 料取代率的提高，黏结强度逐渐减小，而黏结抗剪刚度和界面耗能能力则均呈现先增大后减 小再小幅恢复的变化趋势；界面初始黏结损伤的发生在T=600 ℃时明显推迟，并随再生粗骨料 取代率的提高表现出逐渐提早的趋势，而T≤400 ℃时经历温度及再生粗骨料取代率对其影响 均不大；黏结损伤发展速度随经历温度和再生粗骨料取代率的升高呈现先增大后减小的变化 趋势.     

玄武岩织物增强碱激发砂浆高温后抗弯力学性能

对高温处理后的玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件进行了三点弯曲试验,并探讨了环氧涂层、基体类型、织物层数对玄武岩织物增强试件耐高温性能的影响.试验结果表明:随着温度升高,由于基体和玄武岩纤维的劣化,玄武岩织物增强碱激发矿渣粉煤灰砂浆试件抗弯承载力近乎呈线性下降,并且破坏模式由多重开裂转变为单一裂缝破坏;经800℃高温处理1 h后,试件的残留抗弯强度仅为1.67 MPa.改性环氧树脂浸渍在600℃以下对抗弯强度有增强作用,超过600℃时,随着环氧树脂的挥发和界面黏结性能下降,环氧浸渍试件的抗弯强度会大幅下降.相比玄武岩织物增强硅酸盐水泥砂浆试件,碱激发砂浆试件表现出更好的耐高温性能,在400℃及以上高温情况下,抗弯强度的降幅更小.织物层数在一定程度上能提高试件高温后的力学性能,但提高作用随温度升高逐渐减弱,当温度到600℃时,增加织物层数对涂覆处理后试件的抗弯承载力几乎没有影响.     

混凝土化学植筋冻融循环后拉拔试验研究

在分析国内外各种混凝土抗冻性试验方法的基础上,提出针对混凝土植筋的冻融试验方案.设计制作了12个混凝土立方体植筋试件,其中6个试件经受50次冻融循环,另6个试件作为对比组在自然状态下养护相同龄期.之后进行静力单向约束拉拔试验,测定了植筋试件的拉拔极限承载力,获得了拉力与位移的关系曲线.试验结果表明,经受50次冻融循环的植筋试件组与对比组相比,其约束拉拔极限承载力平均下降2.63%.     

高温后方钢管高强混凝土轴压短柱试验研究

为了研究高温后方钢管高强混凝土短柱的受力性能,以温度及混凝土强度为变化参数,设计了15个试件进行高温后的静力加载试验,观察了高温后试件的外观变化和破坏形态,分析了其荷载—轴向位移曲线,研究了各个参数对高温后方钢管高强混凝土短柱的力学性能的影响,并探讨了引入材料强度折减系数后已有规范对构件承载力计算的可行性。研究结果表明:高温后方钢管高强混凝土轴压短柱破坏模式为剪切破坏和腰鼓破坏两种,温度低时倾向于发生剪切破坏,温度较高时易发生腰鼓破坏;温度在400℃以下时试件的承载力和轴压刚度变化不大,超过400℃时承载力和轴压刚度迅速降低,温度从常温升至200℃、400℃、600℃、800℃时,试件承载力分别为常温试件的101%、105%、76%、54%,其轴压刚度分别为常温试件的97%、96%、62%、51%;极限承载力随混凝土强度等级的提高而增大,混凝土等级从C60提高至C70及C80时,平均极限承载力分别提高7%和12%。延性系数随温度的升高经历先减小后增大的变化过程,温度为400℃时延性系为常温试件的92%,800℃时为123%,混凝土强度对试件的延性系数影响并无明显规律。引入折减系数后我国规程DBJ 13-51-2003及日本规程AIJ(1997)的计算值与试验值吻合较好。     

高温后方钢管全再生混凝土短柱轴压试验研究

为了研究不同冷却方式下高温后方钢管全再生混凝土短柱的轴压力学性能,设计制作9根短柱试件依次进行高温试验和轴心受压试验,探讨历经温度(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃)和冷却方式(自然冷却、喷水冷却)对轴压破坏形态、极限承载力、初始刚度、刚度退化及延性的影响。试验结果表明:试件最终破坏形态为钢管撕裂和钢管鼓曲斜压破坏;高温作用后试件极限承载力降低较为显著,但受自然冷却和喷水冷却的影响不明显;试件初始刚度随温度的升高而不断降低,喷水冷却作用对试件初始刚度有二次削弱;试件刚度退化曲线经历了平台段、快速下降段、平缓下降段、平稳段,冷却方式对试件刚度退化的影响不大;试件的延性随温度的升高呈先降低后升高的趋势,喷水冷却作用会降低试件的延性。     

高温下螺栓球节点螺栓连接抗拉性能试验研究

为研究高温下空间结构螺栓球节点受力性能,更好地预测螺栓球节点在火灾高温下的承载能力,进行了高温下螺栓球节点螺栓连接抗拉性能试验,研究了不同温度对螺栓球节点抗拉极限承载力的影响．结果表明：拧入深度为1.1倍螺栓直径时,节点破坏形式为螺栓拉断破坏;高温下螺栓球节点抗拉极限承载力在400℃前并没有明显降低,500℃时极限承载力已经降低至常温承载力的50%,温度升温至700℃时极限承载力几乎完全丧失;在不同温度下,试件表面现象不同,当温度达到300℃时,螺栓球表面开始变黄,螺栓并未发生改变,随着温度升高,螺栓球表面逐渐呈现黑色,700℃情况下,螺栓球表面完全被烧红,螺栓球表面和螺栓表面螺纹开始逐渐起皮脱落．根据所测得的试验结果,对不同温度下试件极限承载力折减系数进行回归拟合,提出了高温下螺栓球节点螺栓抗拉承载力计算方法．     

不同构造界面腐蚀对焊钉连接件承载力的影响

为了研究不同构造的钢与混凝土界面在腐蚀环境下对焊钉连接件受力性能的影响,设计了6种不同构造的钢-混凝土结合面构造形式,并考虑钢与混凝土之间的滑移效应的影响,制作了24个试验试件,其中21个试件进行了盐雾腐蚀试验,3个试件处于正常环境中.通过推出试验,测试了各个试件中焊钉的荷载-滑移关系,得到了焊钉的抗剪承载力.试验结果表明,采用钢板厚度方向上外包混凝土构造形式的试件具有更好的抗腐蚀性能,焊钉具有更高的抗剪强度,腐蚀后单钉承载力平均值为177.6kN,而在钢与混凝土界面产生初始滑动的试件具有较差的抗腐蚀性能,焊钉抗剪强度明显降低,腐蚀后单钉承载力平均值为153.3kN,比没有滑移的试件降低9.6%.     

高温下化学植筋的粘结性能

在无机化学植筋胶植筋状态下,对C15混凝土基材上的常温、高温加热过的植筋进行拉拔试验,得出高温加热过的植筋粘结强度大于常温状态下的植筋粘结强度;对C15、C30混凝土基材上的高温加热后的植筋进行拉拔试验,得出混凝土强度对植筋粘结强度的影响几乎不受温度的控制。     

胶合竹-混凝土组合梁销栓连接性能试验研究

采用植筋螺杆作为连接件,对6组胶合竹-混凝土组合试件进行剪切滑移试验,测得了荷载-滑移曲线、抗剪承载力和抗滑移刚度等基本力学指标,并对不同组合方式进行了分析和比较.研究结果表明:组合试件的主要破坏模式为GluBam在螺杆局部挤胀作用下的纵向开裂和螺杆在胶合竹梁内部产生显著的弯折变形;组合试件的抗剪切性能随着螺杆直径的增大而增强,但提高效应呈递减趋势,选用直径为18mm的螺杆作为连接件较为合理;提高螺杆强度等级对改善组合试件的抗剪切刚度和组合梁的组合效应没有实质性作用;在组合界面设置防水层,对胶合竹梁含水率的影响是暂时的,可以取消.     

经编织物类复合膜材拉伸力学性能的温度效应

为了得到经编织物膜材在高温下的拉伸力学性能,以典型经编织物膜材PVDF Shelter-Rite#9032为研究对象,进行了5种温度(10、25、50、75、100℃)下的单轴拉伸性能试验及破坏后试样截面电镜扫描测试,系统分析了膜材强度、刚度、变形及破坏形态特征随温度变化规律.研究结果表明,高温可明显弱化组分材料强度、刚度及组分界面间变形协调能力,随温度升高膜材应力-应变曲线的初始线性段范围减小且其后续特征段刚度及抗拉强度降低显著,其中与10℃时相比,100℃时膜材Ⅲ阶段纬向刚度及抗拉强度的降幅分别可达50.64%与39.78%.各温度下经向刚度随应变均呈现出降-升-降的S形特征,而纬向因纱线拉伸变形历程中存在卷曲伸展阶段,配合材料的高温效应,其刚度曲线表现出S形到M形的转变特征.温度升高使得基体塑性变形能力增强、纱线与基体间应力集中效应减弱,断口呈现出粗糙化及纱线抽出特征,100℃时基体和纱线层间黏结被严重削弱,端部出现明显脱黏与滑移现象.