玄武岩纤维（BFRP）筋与混凝土粘结性能试验研究

玄武岩纤维筋是一种新型的复合材料,具有强度高、耐腐蚀等特点,用它代替混凝土路面结构中的钢筋,可解决因雨水进入引起的连续配筋混凝土路面钢筋锈蚀问题。玄武岩纤维筋与混凝土的粘结性能,是影响其推广应用的关键技术之一。本文运用18个中心拉拔试件研究了不同螺纹表面玄武岩纤维筋与混凝土之间的粘结性能,试验结果表明：玄武岩纤维筋与混凝土试验粘结强度在11.592～23.578MPa之间,粘结强度随着玄武岩纤维筋表面螺纹深度与螺纹间距的变化而变化;有螺纹玄武岩纤维筋的粘结强度明显高于无螺纹玄武岩纤维筋,玄武岩纤维筋最佳螺纹间距约为筋直径长度的80%,最佳螺纹深度约为直径长度的10%;拉拔试件的破坏形态均为玄武岩纤维筋与混凝土接触面混凝土的剪切破坏而拔出。     

GFRP带肋筋黏结性能试验研究

采用拉拔试验,研究GFRP带肋筋与混凝土的黏结性能,分析GFRP带肋筋与混凝土黏结强度影响因素及相应的受力破环特征,确定GFRP带肋筋最佳外形,建立GFRP带肋筋与混凝土的黏结-滑移本构模型。研究结果表明:在GFRP带肋筋混凝土构件的拉拔试验中会出现筋的剪切滞后现象,GFRP带肋筋的黏结强度随筋直径的增大而减小。同时在凸肋和混凝土之间发生楔块效应,GFRP带肋筋凸肋的参数,如肋间距、肋高度等都对GFRP带肋筋的黏结性能有很大影响。GFRP筋的最佳肋间距/直径为1;GFRP带肋筋的最佳肋高度/直径为0.06,对以后GFRP带肋筋的生产及实际应用提供参考依据。新建的黏结-滑移本构模型能较好地反映GFRP带肋筋受力全过程。     

循环荷载下钢管混凝土与钢筋黏结的试验研究

为探究循环荷载下配筋钢管混凝土构件黏结锚固性能，对配筋钢管混凝土试件开展了单调加载和循环加载试验.通过单调加载试验，对比分析了黏结力与滑移量之间的响应关系；基于单调加载试验结果，对若干配筋钢管混凝土试件在单轴循环荷载作用下的黏结特性进行了试验研究，考虑包括箍筋配置、黏结长度、钢筋直径、加载次数等因素对黏结性能的影响规律，分析了不同试件黏结力的退化机制及其破坏模式.结果表明：箍筋提高了试件承受循环荷载作用的能力，配筋钢管混凝土试件的黏结力和延性随黏结长度、钢筋直径的增加而增大，配筋钢管混凝土试件中钢筋的黏结力及延性随着前期承受循环荷载的加载次数的增加而降低，配筋钢管混凝土黏结破坏时整个黏结区域相对比较平滑，变形肋印迹不明显.     

带肋钢筋与混凝土粘结性能的细观数值模拟

为研究带肋钢筋与混凝土之间的粘结破坏机理,揭示钢筋肋外形对粘结性能的影响,建立了钢筋混凝土的三维细观数值模型.该模型基于ANSYS参数化设计语言,在混凝土细观模型的基础上加入钢筋,通过界面单元细分和材料属性判别生成各细观相单元.分别建立了月牙肋钢筋和螺纹钢筋拉拔试件模型,模拟拉拔试验中粘结的破坏过程,分析了混凝土损伤破坏区域的分布和钢筋肋纹处的应力状态.结果表明,月牙肋钢筋与混凝土的粘结强度略低于螺纹钢筋,但破坏时其肋间混凝土的应力集中现象缓和,损伤程度较轻;数值模拟的粘结应力和钢筋滑移量与试验结果吻合,说明所建立的模型可用于模拟钢筋与混凝土的粘结性能.     

GFRP筋混凝土板抗弯性能试验研究

为了研究GFRP筋混凝土板抗弯性能及承载能力计算方法,对GFRP筋混凝土板进行抗弯性能试验研究.通过改变GFRP筋混凝土板的混凝土强度和配筋率,对比分析了混凝土强度和配筋率对板的变形和承载能力影响.基于平截面假定、平衡条件及变形协调条件,推导了GFRP筋混凝土板抗弯承载力的计算公式,并通过试验结果验证了承载能力计算公式的正确性.试验结果表明:荷载挠度曲线呈现明显的双直线,配筋率对初裂荷载影响较小,横截面服从平截面假定,裂纹分布稀疏且宽度大,抗弯承载能力系数处在1.02～1.36之间,验证了ACI中1.4倍平衡配筋率的局限性,对以后的GFRP筋混凝土板的设计具有一定的工程借鉴意义.     

GFRP筋混凝土梁抗剪承载力影响因素

为深入研究玻璃纤维(GFRP)筋混凝土梁的抗剪性能,通过57根混凝土梁的试验,对GFRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响因素进行了研究.重点分析了箍筋和剪跨比对GFRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响;在配筋率、几何尺寸、混凝土强度和剪跨比相同的条件下,对GFRP筋混凝土梁和钢筋混凝土梁的抗剪承载力进行对比分析,探讨了GFRP筋对混凝土抗剪能力的影响系数与剪跨比的关系.结果表明:箍筋能使GFRP筋混凝土梁的初裂抗剪强度提高7.4%~30.0%;GFRP筋混凝土梁达到极限承载力时,箍筋的最大应力远小于其抗拉强度,验明了有效应变控制抗剪能力的正确性;随剪跨比减小,GFRP筋混凝土梁的抗剪承载力先增大,后减小;GFRP筋对混凝土抗剪能力的影响系数随剪跨比减小而增大.     

GFRP筋混凝土梁正截面受弯性能试验研究

为深入研究GFRP筋混凝土梁弯曲性能及设计方法,通过36根混凝土梁(其中GFRP筋混凝土梁21根,钢筋混凝土梁15根)的四点弯曲试验,对GFRP筋混凝土梁正截面的受弯性能进行了研究.在配筋率、几何尺寸、混凝土强度相同的条件下,对比分析了GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的挠度及承载力特性;推导了GFRP筋混凝土梁受弯承载力、界限受压区高度的计算公式,并用试验数据验证了公式的正确性.结果表明:GFRP筋混凝土梁与钢筋混凝土梁的最大挠度之比为1.5～2.5;初裂承载力之比为0.53～0.69,极限承载力较接近,比值为0.75～1.02;GFRP筋混凝土梁界限相对受压区高度为0.17～0.20.建议取配筋率为1.4倍平衡配筋率,以使构件具有足够的承载力储备.     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件的疲劳界限配筋率

对配有不同配筋率的冷轧带肋钢筋混凝土简支标准梁(550 mm×150 mm×150 mm)进行了等幅疲劳荷载试验研究,试件配筋率分别为0%、0.29%、0.487%、0.934%和1.946%.这批试件的疲劳破坏形式为折断破坏、弯拉破坏和剪压破坏.针对不同的疲劳破坏形式,提出了两个疲劳破坏界限配筋率的概念,并推导了可供配筋混凝土路面设计参考的疲劳破坏界限配筋率.     

玻璃钢(GFRP)-混凝土复合拱试验研究

在混凝土拱的不同位置、采用不同黏贴形式黏贴玻璃钢(GFRP)得到了6个GFRP-混凝土复合拱。对GFRP-混凝土复合拱进行了加载破坏试验,并对其破坏形式、荷载挠度曲线规律、刚度规律和承载力等结构性能进行了研究。试验表明:GFRP-混凝土复合拱开裂荷载更高,开裂前的刚度明显高于普通混凝土拱,开裂后其刚度及抗裂性能也明显优于普通混凝土拱;GFRP-混凝土复合拱具有更高的极限承载力和极限变形。GFRP-混凝土复合拱中,黏贴GFRP的范围较大时,GFRP-混凝土复合拱的力学性能更优;采用环形及U形黏贴GFRP的复合拱力学性能明显优于采用单面黏贴GFRP的复合拱,但全拱环形黏贴GFRP的复合拱性能并非最优。     

考虑横向预应力效应的钢-混组合梁桥PBL剪力键试验研究

为研究钢-混组合梁桥PBL剪力键的抗剪承载能力及其影响因素,以兰州小砂沟大桥为工程背景,设计3类13组共33个试件,采用推出试验的方法进行试验研究,对比分析了PBL剪力键的破坏形态、破坏机理以及抗剪承载能力的影响因素,提出了考虑横向预应力效应的PBL剪力键抗剪承载能力的计算公式.研究结果表明:贯穿钢筋直径、钢板开孔孔径以及钢板厚度的增加均能有效提高PBL剪力键的抗剪承载能力;横向预拉应力的存在促进了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度无法得到充分发挥,从而降低了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力降低可达10%;横向预压应力的约束作用延缓了混凝土的开裂,使得混凝土、钢板及贯穿钢筋的强度和刚度得到充分发挥,提高了PBL剪力键的承载能力,对单孔抗剪承载能力提高可达20%;考虑横向预应力效应的公式计算结果与试验结果吻合较好.      

Bond behavior of corroded reinforcement in concrete wrapped with carbon fiber reinforced polymer under cyclic loading

Bond behavior of corroded reinforcement in concrete wrapped with carbon fiber reinforced polymer (CFRP) under cyclic loading is experimentally investigated. An electrolyte corrosion technique is used to accelerate the corrosion of the steel bar in cylindrical concrete specimens. Wrapped specimens are strengthened with one layer of CFRP after the reinforcements are corroded. The experimental parameters investigated include: corrosion level, CFRP wrapped and number of loading cycles. Test results indicate that bond strength and area of hysteretic curve of CFRP wrapped specimens are larger than those of the unwrapped specimens. With increasing the number of loading cycles, the bond strength and area of hysteretic curve decrease gradually, especially at the 1st cyclic loading. The CFRP wrapping reduces the bond degradation rate effectively and prevents the bond-splitting failure of the corroded concrete specimens.     

PBL剪力连接器的承载机理与屈服荷载

为了研究PBL剪力连接器的变形特征,通过4类9组共33个试件的加载试验,测试了外加荷载和PBL连接器变形,结合试件破坏形态,揭示了PBL剪力连接器在加载全过程的承载机理,探明了影响PBL连接器变形性能的主要因素.在此基础上,提出了PBL连接器屈服荷载的定义及计算公式.研究结果表明:PBL连接器的工作可分为拟弹性、弹塑性和屈服3个阶段;混凝土榫的剪断,导致PBL连接件屈服,屈服滑移量为1.2 mm;在弹性、弹塑性阶段由混凝土榫和钢筋共同承载;在屈服阶段,主要由芯棒钢筋承载;芯棒钢筋直径和强度、混凝土榫的直径是影响变形性能的主要因素,芯棒钢筋直径不宜小于16 mm.      

FRP约束混凝土柱强度和延性性能 试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响，玻璃纤维增强复合材 料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果，以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效 应，并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理，通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、 环向位移传感器进行单轴压缩试验，由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程，根 据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP 约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表 明：（1） CFRP 和GFRP 作为约束材料，都可以产生强的约束效应，提高约束混凝土的强度， CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%；（2） 强约束作用下，CFRP和GFRP约 束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善；（3） 由于单一FRP材料的线弹性性质，FRP约束混 凝土柱破坏时脆性特征明显；（4） 与CFRP相比，变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱 的延性性能，设置1 层GFRP相比1 层CFRP延性可提高61.9%，设置2 层GFRP相比2 层CFRP延 性可提高63.6%。     

FRP格栅加筋混凝土梁试验研究

对纤维增强聚合物(FRP)格栅加筋混凝土梁的弯曲行为和破坏模式进行了试验研究。采用复合材料制备了3条纵向肋和4条纵向肋2种不同构造的平面正交格栅,埋入混凝土梁,并对加筋混凝土梁进行四点弯曲试验。结果显示,在本研究采用的混凝土梁尺寸条件下,3根纵向肋的复合材料格栅加筋梁以弯曲破坏模式为主,而4根纵向肋的格栅加筋梁则以局部剪切破坏模式为主。试验结果表明,3根纵向肋的格栅充分发挥了复合材料的抗拉特性,具有更高的加筋效率。     

受力方式对活性粉末混凝土中钢筋黏结性能的影响

采用拔出和梁式两种试验方法,对比分析了在不同受力状态下变形钢筋与活性粉末混凝土之间的黏结性能.研究表明：两种受力方式下的试件均有活性粉末混凝土劈裂、钢筋拔出与活性粉末混凝土劈裂共同发生、钢筋拔出3种破坏形式;钢筋在活性粉末混凝土中的黏结应力-滑移曲线都可分为4个阶段,但不同受力方式下每阶段特征略有差异;两种受力方式下,黏结强度都随钢纤维掺量的增加而增大,当钢纤维掺量由0%增加到2.0%时,拔出试验的黏结强度增长28.25%,而梁式试验的黏结强度增幅达到58.61%;当活性粉末混凝土中不掺加钢纤维时,梁式试验的黏结强度要小于拔出试验,但掺加钢纤维后,要大于拔出试验.     

具有粗砂层的FRP板与混凝土粘结性能试验研究

纤维增强复合材料板与混凝土的有效粘结是保证FRP-混凝土组合结构正常工作的基础.采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法研究FRP板与混凝土的粘结性能,为增强粘结效果,对FRP板表面采取了粘结粗砂的措施,试验同时考虑粘砂长度对粘结性能的影响.试验结果表明:(1)粘结破坏为典型的脆性破坏;(2)平均粘结强度与粘砂长度近似成反比;(3)粘结粗砂法可作为FRP-混凝土组合结构中有效的组合界面连接措施.提出的抗剪设计方法可用于FRP-混凝土组合结构中组合界面抗剪设计.     

The Effect of Steel Corrosion on Bond Strength in Concrete Structures

IntroductionStudies conducted by some researchers haveshown steel corrosion has significant influence onthe limited durability of reinforced concrete struc-tures[1,2]. Corrosion of steel creates a volume ex-pansion in reinforcing bars and causes extremelyhigh tensile stress in concrete, and this may lead tothe formation of cracks in the cover concrete due toits relatively low tensile strength.The cracks leadto a weakening bond and anchorage between rein-forcing steel and concrete, which direct…