用有限元法探讨钢筋混凝土粘结试件

本文用有限元法研究钢筋混凝土拉伸及拔出试件。分析中只需根据混凝土和钢筋的基本力学指标而不必用到诸如粘结应力～滑移关系、内部裂纹分市等其他假定。将开裂后的混凝土视为正交异性体,顺裂纹方向的弹性模量取为其初始值E。沿裂纹面的剪切模量G′可以按文中方法确定,垂直裂纹方向的模量E′则可按E及G′确定。虽然在本文的有限元分析中假定混凝土与钢筋直接连接,但两种材料之间的滑移仍可以按本文方法由有限元的计算结果近似求得。文中分析了三个典型的粘结试件。埋置钢筋的总伸长及应变分布,混凝土的应变和粘结应力～滑移关系的计算结果与国外已发表的相应试验数据大致相符。     

混凝土梁教学实验中的异常开裂机理探讨

针对钢筋混凝土简支梁剪压破坏性教学实验,在加载临近极限承载力时,梁端上部受压混凝土出现竖向开裂的异常现象,认定混凝土受压区出现拉应力;通过剪跨段上部混凝土应变测试,得到随荷载增加应变由压变拉的试验数据;根据实测应变分布,计算钢筋与混凝土在完全锚固情况下的粘结剪力,并与混凝土对钢筋的实际粘结强度进行比较,得出钢筋与混凝土粘结破坏并产生滑移的结论;认为剪跨段短,上部纵向应变梯度大,滑移引起的钢筋相对伸长在混凝土中产生拉伸效应,是导致剪跨段上部混凝土竖向开裂的主要原因,并提出验证实验方案。     

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.     

钢筋肋外形对粘结锚固性能影响的研究

为了研究带肋钢筋外形对钢筋混凝土粘结锚固性能的影响,分析了不同试件的受力特性及平均粘结-滑移关系.利用ABAQUS仿真分析,建立了中国标准的月牙肋钢筋、名义直径20mm的竹节肋钢筋、韩国标准的竹节肋钢筋的有限元模型,与实验结果对比验证了仿真模型的合理性,并确定了不同情况下的粘结应力、滑移值和混凝土应变等.分析表明:试件越靠近钢筋处混凝土应变变化率越大;其肋前混凝土受压也更严重.月牙肋与竹节肋钢筋外形对粘结强度、刚度、延性的影响与混凝土强度差异关系不大.在肋间距一致情况下,名义直径20mm竹节肋钢筋较月牙肋钢筋粘结强度更高、刚度更大.韩标竹节肋钢筋因拥有较大的相对肋面积,其粘结强度也较高;但试件的刚度、延性主要受肋间距控制,肋间距越大其刚度、延性越差.     

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。     

水灰比对裂缝钢筋与混凝土粘结性能的影响

针对大气环境和氯盐侵蚀环境中带预制裂缝钢筋与混凝土粘结滑移性能进行研究.通过实验室模拟亚热带沿海地区工作环境,对具有不同水灰比带初始裂缝梁试件,经海水浸泡180 d干湿循环或大气环境180 d作用下,着重研究水灰比对钢筋与混凝土之间粘结性能影响.结果表明:在海水腐蚀环境下峰值滑移,随着水灰比减小而减小;在大气环境下,峰值滑移随着水灰比变化规律不明显.极限粘结应力随着水灰比减小而增大.     

不同粘结情况下钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对钢筋与混凝土界面粘结方式的改变,设计了钢筋表面刷胶粘结、钢筋表面缠薄膜粘结与常规粘结三种钢筋混凝土梁,并对三种试验梁进行了试验研究和对比分析。试验表明:钢筋与混凝土界面粘结强度越高,梁的刚度越大,梁的开裂荷载和极限荷载越高,梁的力学性能也越优越。同时还证明了钢筋与混凝土界面的粘结强度越高,同等荷载下钢筋应变越低、破坏前梁的裂缝条数越多、裂缝间距越小。     

自密实混凝土与老混凝土的粘结-滑移性能

以自密实混凝土(SCC)为新混凝土材料,设计了推出式剪切试验装置,进行了新老混凝土粘结面的单剪试验,研究了不同强度的自密实混凝土与老混凝土的粘结滑移关系;加载后测得沿粘结长度上新混凝土在粘结面处局部的应变,再结合应变与粘结应力的分布,可以得到新老混凝土局部的粘结滑移曲线。试验结果表明:粘结应力分布呈三段式曲线;在自由端处曲线斜率很小,而在加载端处应力与滑移都增长较快;通过回归分析,得到了局部粘结滑移的本构关系,可为工程设计提供参考。     

缓粘结预应力连续梁张拉伸长量的实验研究

本试验通过对6根预应力混凝土两跨连续梁进行张拉和加载测试,研究预应力构件在张拉过程中,其预应力钢筋伸长值的变化情况,以及比较缓粘结预应力钢筋总伸长值与有粘结、无粘结预应力钢筋总伸长值的差异,并对其试验现象进行对比分析研究,分析结果表明,缓粘结预应力连续梁钢筋张拉伸长值计算均应考虑缓凝砂浆对预应力钢筋的粘滞作用,并提出了...     

锈蚀钢筋与再生混凝土粘结性能

目的研究不同锈蚀率的锈蚀钢筋与再生混凝土间的粘结滑移性能.方法通过6组锈蚀率分别为0%,0.5%,1%,1.5%,2%,3%的中心拔出试件,采用钢筋中心开槽内贴应变片和通电加速锈蚀的试验方法进行先锈蚀后中心拉拔试验.结果拉拔试验中所有试件均发生劈裂破坏,且所有试件自由端滑移较小,锈蚀率为3.39%时自由端几乎无滑移.锈蚀率对锈蚀钢筋与再生混凝土之间的粘结性能影响较大,钢筋锈蚀率小于0.5%时,锈蚀对粘结强度是有益的;锈蚀率小于1.05%时,钢筋局部应变曲线呈上凸形态,锈蚀率大于1.05%时呈下凹形态;锈蚀率越大,粘结应力越集中在加载端附近.结论通过位置函数φ(x,ρ_w)和平均粘结滑移关系■(■),建立了考虑锈蚀率和粘结位置的粘结-滑移本构关系.     

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...     

并筋黏结锚固性能试验研究

针对并筋后钢筋与混凝土之间的有效接触面积减小、黏结性能相对变差的问题,通过57个拉拔试件和6个半梁式试件的并筋黏结锚固试验,研究了并筋的黏结锚固性能.试验中考虑了并筋根数、钢筋直径、混凝土强度、锚固长度等因素对并筋黏结滑移性能的影响.试验结果表明:并筋根数越多,名义黏结强度降低;试验方式、锚固长度、钢筋直径、混凝土强度、钢筋位置等因素对并筋黏结强度的影响与这些因素对单根钢筋黏结强度的影响相似,可以引用单根钢筋的试验研究结果分析并筋的黏结锚固性能.基于各国规范黏结强度经验公式和本文的试验数据分析,建议二并筋、三并筋的等效钢筋直径分别取值1.41和1.73.当保护层厚度减小时,可适当延长并筋的锚固长度.     

钢与高强混凝土预应力组合梁滑移性能试验研究

为了对钢与高强混凝土预应力组合梁的受力性能做出正确评价,在试验基础上,根据其实际受力特征以及组合梁弯矩与曲率关系、交接面应变变化及内力平衡条件,建立预应力组合梁在不同载荷作用下交界面滑移计算公式,以承受对称集中荷载为例,理论公式的计算结果与试验结果吻合良好.研究结果表明,交接面相对滑移沿梁长分布呈现出中间大,两端小的鼓状分布;在其他条件相同情况下,交界面滑移随着连接刚度增大而减小.     

不同功率微波照射下钢筋混凝土粘结滑移试验分析

近年来,微波辅助机械拆除钢筋混凝土对于城市混凝土结构的拆除具有重要意义。为了探讨微波辅助机械拆除钢筋混凝土的断裂过程,采用钢筋混凝土的拉拔试验评价了不同微波功率下钢筋混凝土的粘结滑移曲线。在不同功率微波辐射下,分析了钢筋混凝土的破坏模式,钢筋与混凝土的粘结强度和粘结刚度。结果表明:①随着微波功率的增加,钢筋与混凝土温度应力差会导致两者之间机械咬合齿抗剪强度的降低;②对4种功率微波照射后钢筋混凝土拉拔试验粘结滑移曲线进行分析,认为整个拟合曲线均可由初始滑移段、滑移段、下降段和残余段4段组成;③随着微波功率提高,对应的粘结强度降低。5 000 W功率微波照射条件下粘结强度降低幅度相比3 000 W时并不显著,故认为采用3 000 W功率微波照射具有更好的能效比。     

聚丙烯棒在混凝土中的黏结性能试验研究

在新型地下粮仓中防水防潮是一大难题,现采用内衬塑料构件解决该难题。利用聚丙烯(PP)棒连接混凝土与聚丙烯板,通过中心拉拔试验研究了PP棒在混凝土中的黏结应力分布曲线及破坏形态,结果表明:PP棒与混凝土黏结滑移曲线包括弹性阶段、局部开裂阶段以及下降阶段;影响PP棒在混凝土中的平均黏结应力的因素有PP棒表面形式、PP棒直径和混凝土强度,其中,PP棒表面形式影响最大;在不同荷载作用下,试件自由端的黏结应力总是小于加载端的黏结应力且黏结应力峰值出现在加载端附近。     

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.     

套筒约束灌浆料与钢筋黏结强度试验研究

为了对装配式混凝土结构中套筒灌浆连接接头钢筋与灌浆料的黏结性能进行研究,设计了30个灌浆套筒连接节点进行拉拔试验,研究了钢筋锚固长度、灌浆料抗压强度、灌浆料厚度和钢筋直径四个参数对黏结强度的影响.试验结果表明：随着锚固长度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度降低;随着灌浆料抗压强度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度增加;随着灌浆料厚度的增加,黏结强度降低,对于12 mm的钢筋,当灌浆料厚度在9 ~ 11 mm之间时,灌浆料厚度对黏结强度影响较小,当灌浆料厚度超过11 mm时,影响显著增加;黏结强度随着钢筋直径的增加而增大.根据试验量测的套筒应变和隔离体受力平衡模型,得到了黏结强度与约束应力、灌浆料抗压强度的关系式,可供工程实际中套筒灌浆连接节点锚固长度取值参考.     

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.     

钢纤维砼与变形钢筋粘结性能的试验研究

论述了34个钢纤维砼和普通砼试件,在单调、重复和反复荷载下,与变形钢筋的粘结锚固性能的试验结果.试验表明,钢纤维砼具有较高的粘结强度,并可减小钢筋的滑移.在分析试验结果的基础上,提出了关于钢纤维砼粘结强度计算公式和钢筋设计锚固长度的建议.