钢筋与混凝土粘结性能试验研究

本文主要研究钢筋混凝土受弯构件纯弯曲区段内主生裂缝之间钢筋与混凝土的粘结性能。建立粘结应力与滑移之间关系的数学模式,绘制τ—s曲线。进而求出钢筋混凝土受弯构件从加载到破坏全过程中,在各级荷载下的刚度、挠度、曲率等,为用有限无法进一步分析钢筋混凝土結构的非线性性能提供了条件。     

粘结力试件的一种新型式

本文报道一项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粘结与滑移性能的试验结果。提出了一种新的试验方法,将钢筋一分为两半,置于拉伸试件截面的两侧,以代替将钢筋置于截面中央的传统办法。采用这种新方法,可以直接观测沿试件纵向任意点的滑移值和应变值,以及次生裂缝的分布和宽度。试验中发现次生裂缝对试件端部的滑移值有相当的影响。这种试件与传统试件的受力和变形反应虽然不完全相同,但在粘结与滑移的主要特性方面,却是类似的。实测数据也大体能证实作者所拟定的粘结与滑移的计算模式。这种试件将是深入研究粘结与滑移现象的有效形式。     

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。     

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．     

钢筋混凝土矩形截面偏心受拉构件抗裂度、刚度和裂缝宽度的试验研究

根据理论分析和试验研究,本文提出了钢筋混凝土矩形截面偏心受拉构件的抗裂度、刚度和裂缝宽度的计算公式,从而使轴心受拉构件至受弯构件在这方面的计算成为连续,且能比较方便地应用于实际的设计计算中。     

考虑黏结滑移效应对钢筋混凝土内力的影响

钢筋混凝土的黏结滑移性能会影响构件的受拉刚度,但是在工程设计中,忽略了考虑黏结滑移对钢筋混凝土内力的影响,这会对计算结果造成很大的误差.通过对两端固定连接的钢筋混凝土杆件在跨中区域的轴向力作用下的弹塑性性能进行研究,推导了考虑黏结滑移的内力计算公式,同时使用ANSYS软件模拟出未滑移阶段的黏结应力与钢筋应力的比例系数计算公式,并通过与实验结果的比较,验证了计算公式的准确性.通过算例对比分析发现,考虑黏结滑移和不考虑黏结滑移时算例的内力计算结果差异很大,最大内力误差将近80%左右,因此认为钢筋与混凝土黏结滑移的影响是不可忽略的.     

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.     

基于黏结-滑移效应的钢筋混凝土梁裂缝宽度数值计算

基于黏结-滑移理论对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的计算进行说明,指出采用数值计算方法进行分析的必要性.在综合考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立钢筋混凝土梁构件裂缝宽度计算的数值模犁.以8根HRB500级高强钢筋混凝土梁受弯开裂试验为例,将试验结果、规范公式计算结果以及数值模型预测结果进行对比分析.研究结果表明:试验梁短期最大裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较符合,两者比值的均值为1.098,变异系数为0.146 5;而规范公式计算值则普遍大于试验值,需要进行适当修正.取等间距开裂的模型梁进行算例分析,得出平均裂缝宽度预测值与规范公式的计算值较吻合,进一步验证了该数值计算模型是一种有效的、准确的裂缝宽度分析方法.     

温差作用下钢筋混凝土压弯构件的应力分析

采用粘结滑移模型并考虑温差作用的影响,建立了压弯构件应力分析的计算模型及平衡方程,通过理论推导给出了方程的解答,导出了压弯构件的应力公式。进一步分析了在温差作用下压弯构件的应力分布规律,着重分析了不同的裂缝间距、温差等参数对钢筋混凝土应力的影响,得出了应力-裂缝间距分布曲线。     

长期受弯构件应力应变分布及变形规律研究

通过全面考虑混凝土徐变收缩、裂缝影响及应力重分布变化过程,推导了适于不同应力分布条件下钢筋混凝土受弯构件截面长期应力应变分布规律的计算方法.提出了钢筋混凝土构件收缩翘曲变形影响系数曲线及曲率计算公式,并建立了分析预测受弯构件初始及长期总变形的通用分析方法.考虑截面非线性应力分布曲线,对各类受弯构件长期徐变收缩效应及变形进行分析,通过了试验验证.研究归纳了配筋率、截面尺寸等影响受弯构件长期挠度变化规律的主要因素.分析表明,钢筋能有效约束受弯构件长期徐变变形,而收缩翘曲变形大小及方向则主要取决于拉、压钢筋配筋率比值;在同等的初始抗弯刚度或截面积条件下,宽扁梁长期变形增长较普通梁显著.     

高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.     

钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

本文对钢筋与混凝土间的握襄应力——相对滑移关系用不同方法作了试验研究,获得了弯矩、剪力共同作用下的握裹应力——滑移关系曲线。建立了模拟裂缝开展的分析模型,结构的网格可以借助于分离结点逐步变化以追踪裂缝的开展。为此编制的钢筋混凝土平面问题分析程序,考虑了材料和握裹性能的非线性特点。对于一典型梁的分析结果表明,该程序的计算结果与试验结果能较好地相符。     

ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用

文章结合钢筋混凝土材料的特殊性,利用大型有限元计算软件ANSYS计算受弯构件梁的变形及其正截面应力应变。最后将有限元计算的结果(裂缝开展深度、钢筋应力、混凝土应力)与精确解比较,分析误差存在的原因及改进的方法和措施。     

ANSYS在钢筋混凝土梁有限元中的应用

文章结合钢筋混凝土材料的特殊性，利用大型有限元计算软件ANSYS计算受弯构件梁的变形及其正截面应边应变。最后将有限元计算的结果（裂缝开展深度、钢筋应力、混凝土应力）与精解比较，分析误差存在的原因及改进的方法和措施。     

钢板-混凝土组合抗弯加固中滑移分布分析

钢板-混凝土组合抗弯加固中,钢板与混凝土之间的滑移会影响加固后钢筋混凝土构件的性能。通过对组合加固后构件的理论分析,建立滑移微分方程,模拟真实的边界条件,得到了滑移沿梁跨的分布曲线。为了验证理论分析的合理性,采用有限元分析软件AN SY S建立模型计算,其结果与理论计算结果吻合良好。根据计算结果及其比较分析可知,钢板与混凝土间栓钉连接件的抗剪刚度、间距,以及加固钢板的厚度、长度等参数均会影响滑移分布。在进行组合加固时,存在一个合理的钢板厚度,而钢板的长度则应尽可能地靠近支座。     

低速冲击下钢筋混凝土梁局部变形刚度

研究了低速冲击下钢筋混凝土梁的截面刚度,以及冲击体和结构间接触区域的柔度变化.将梁分成斜裂缝形成以前和斜裂缝形成以后两个阶段来研究.斜裂缝形成以前,梁被看成弹性均质体,接触区的柔度由受压和受拉条件下混凝土的柔度串联而成,根据柔度的定义推导得出该阶段接触区的刚度;斜裂缝形成以后接触区的刚度受高为χw弯—剪式固端梁构件、下部受拉钢筋、冲击体与下部钢筋之间的混凝土柱的制约,从而推导出该阶段的柔度.结合两个阶段接触区域的柔度公式,对低速下钢筋混凝土梁的接触刚度进行了举例计算和分析,表明斜裂缝形成以前的阶段可以忽略不计.     

基于RSAPS平台的钢筋混凝土墩柱损伤分析

基于结构精细化模拟分析平台RSAPS,开发了柔度法纤维梁柱单元模型,并将混凝土单轴损伤本构模型开发到RSAPS材料库中,同时通过引入截面单元模型,结合钢筋应力-滑移关系模型并考虑钢筋黏结滑移效应,建立了钢筋混凝土墩柱构件的损伤分析方法.应用RSAPS平台分别对钢筋混凝土柱的拟静力试验和桥墩的振动台试验进行模拟分析.结果表明,RSAPS平台可有效模拟钢筋混凝土构件损伤演化过程,描述构件的薄弱部位,且具有较高计算效率,从而为桥梁结构地震灾变过程模拟提供了实用的分析手段.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的梁式试验

通过梁式试验法研究了锈蚀对配箍钢筋混凝土构件粘结性能的影响,探讨了试件表面锈胀裂缝宽度和钢筋锈蚀率对极限粘结强度及钢筋自由端滑移量的影响规律.试验研究表明,钢筋混凝土梁表面纵向锈胀裂缝产生与否及其宽度大小,并不是影响配箍构件粘结性能的本质因素,它与粘结强度或滑移性能的相关性均不显著.锈蚀率对粘结性能有着重要影响,极限粘结强度和粘结刚度均随锈蚀率增加先增大后减小,但锈蚀率在5%以内时不会低于未锈蚀钢筋水平;达极限粘结强度时,钢筋自由端滑移量随锈蚀量增加明显减小,当锈蚀率为4.6%时滑移量仅为未锈蚀梁的17.6%.     

钢筋混凝土构件裂缝宽度分析的应力图形和计算模式

根据近代试验研究成果，本文建议了计算裂缝宽度所取用的钢筋应力分布、混凝土应力分布以及钢筋与混凝土的粘结应力分布的简化图形。在此基础上，推导了简单、实用的钢筋混凝土构件裂缝宽度的理论计算模式。     

建筑构件裂缝稳定性分析

依据断裂力学原理 ,以钢筋混凝土受弯构件为研究对象 ,分析建筑构件中微裂纹扩展与裂缝终止问题 ,指出裂纹跨越钢筋后因钢筋作用构件应力将发生转移而重新分布 ,裂缝终止条件与跨钢筋裂缝尖端附近的应力分布有关