GFRP变形筋粘结性能试验研究

基于CSA标准,利用30个拉拔试件研究了8种不同表面形式的GFRP变形筋与混凝土之间的粘结性能,比较了不同表面形式GFRP变形筋的粘结强度,并确定了GFRP变形筋的最优表面形式.试验结果表明:(1)试件的破坏形式为肋的剪切破坏和肋的脱落,混凝土并没有发生破坏;(2)GFRP变形筋的粘结强度较高,粘结强度为7.01~12.25M Pa;(3)最佳肋间距不应超过直径的2.5倍,肋高度应不小于直径的3%.     

埋入式钢板-混凝土界面抗剪性能试验研究

钢板与混凝土界面抗剪强度和剪力-滑移关系是钢-混凝土组合结构全过程受力分析中的重要依据。在典型剪力键剪力-滑移本构模型的基础上,建立埋入式钢板-混凝土界面抗剪本构模型。通过一组21个试件的抗剪试验,得到了考虑混凝土强度和钢板表面粗糙度的埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度和典型黏结滑移曲线,建立了埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度计算公式,确定了钢板-混凝土剪力滑移本构方程。研究表明:埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度弱于钢管混凝土及型钢混凝土结构。     

后张预应力预制混凝土框架中节点的数值模拟

为了解决有限元研究中预制混凝土框架节点处新旧混凝土叠合层界面黏结与穿过叠合层钢筋难以模拟的问题,讨论了有限元软件ABAQUS中模拟新旧混凝土叠合层黏结性能的不同方法,引入叠合层的黏结滑移本构和钢筋的剪切-滑移模型相结合的本构关系,建立后张预应力预制混凝土框架中节点非线性有限元分析模型,计算结果与足尺模型的试验结果吻合较好,并在此基础上重点开展了轴压比、混凝土强度、预应力筋有效应力及筋黏结构造（全黏结、部分黏结和无黏结）等有限元参数分析. 分析结果表明:轴压比由0.2增加到0.4时,承载力提高了11%,由0.4增加到0.6时,承载力增加不明显;提高混凝土强度、增加有效预应力可显著提高承载力;预应力筋黏结构造对节点承载力影响不显著,增加无黏结长度,可一定程度延缓节点的屈服.      

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。     

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.     

矩形带肋钢板-混凝土复合梁裂缝宽度计算方法

参照普通钢筋混凝土裂缝计算的黏结-滑移理论,推导了适用于矩形带肋钢板-混凝土复合梁(Ribbed SteelConcrete Composite Beam,RSCC梁)的裂缝间距公式;在理论上解释了在同等配筋率下RSCC梁的裂缝间距较普通钢筋混凝土梁小的试验现象;在加劲肋钢板顶部应变计算公式的基础上,参照普通钢筋混凝土裂缝计算的综合理论给出了RSCC梁的最大裂缝宽度计算公式;通过试验数据拟合得到了相关参数。     

连续道床板裂纹计算方法及影响因素

为研究双块式无砟轨道连续配筋道床板裂纹扩展的机理,基于钢筋混凝土粘结-滑移理论,建立了适用于连续配筋混凝土道床板裂纹扩展的计算模型.依据该模型计算了道床板裂纹宽度和间距,分析了道床板配筋率、纵向钢筋直径和混凝土强度对裂纹宽度、间距及钢筋应力的影响.分析结果表明:钢筋直径和配筋率直接影响裂纹间距,裂纹间距随钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;混凝土抗拉强度、配筋率和钢筋直径是裂纹宽度的主要影响因素,裂纹宽度随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,随配筋率增大而减小;裂纹截面处纵筋应力不应超过其抗拉强度,配筋率和混凝土抗拉强度是决定钢筋应力大小的关键因素.     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

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.     

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.     

基于ABAQUS的RC框架顶层端节点有限元分析

简述了一个RC框架顶层端节点在ABAQUS中的建模过程。采用混凝土损伤塑性本构模型,对节点模型进行了单调加载下的有限元分析。通过非线性分析结果与实验结果对比,研究了顶层端节点的受力机理,考察了混凝土强度,纵筋强度,配箍率等因素对节点受力性能的影响。     

剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋与混凝土间黏结力拟静力粘弹性解析解

为了充实对钢筋与混凝土之间黏结应力分布以及黏结应力和滑移量之间关系的理论研究,基于拟静力假定,从剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋混凝土的弹性响应入手,首先运用线性本构滑移模型及弹性复势方法获得了钢筋与混凝土界面滑移量与黏结力的弹性封闭形式解答,然后采用标准线性体模型模拟混凝土的粘弹性性质,最后通过Laplace逆变换获得了钢...     

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.     

混凝土植筋粘结锚固性能的拉拔试验研究

对120个混凝土植筋试样进行了室内拉拔试验,对比分析表明钢筋直径、混凝土强度、锚固长度和植筋孔径是影响钢筋平均极限拉拔力与胶-混界面极限平均粘结力的重要因素;混凝土预埋筋和后植筋中钢筋平均极限拉拔力相差不大,采用后植筋补强混凝土强度可以达到与预设钢筋相同的效果;混凝土试块主要出现三种破坏形式即钢筋拉断、胶-混界面破坏和混凝土劈裂。进而,基于理论分析建立了试件拉拔试验中钢筋极限拉拔承载力计算式。     

模拟酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能研究综述

为深化对酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能演变机制的认识,论述了酸雨侵蚀作用下混凝土材料腐蚀机理、侵蚀模型和物理力学性能时变过程;分析了酸雨锈蚀钢筋的溶液腐蚀机理和大气动态冲刷机制,总结了锈蚀钢筋形貌表征与锈蚀率指标定量化研究成果,归纳了已有锈蚀钢筋力学性能退化模型和本构模型,概述了钢混界面黏结性能演变规律和黏结-滑移本构关系模型;梳理了梁、柱构件及结构静、动力学性能演变规律的室内试验结果、理论计算方法和数值仿真结果的最新研究进展与不足,并展望了未来的研究方向与重点。研究结果表明:酸雨腐蚀混凝土可归因于酸雨离子成分的交互作用,亟需适用性较强的理论模型以揭示腐蚀和扩散机制;室内加速试验揭示了酸雨侵蚀作用下混凝土物理力学性能时变规律,应完善室内加速试验制度,搭建耦合宏细观层次关键指标的混凝土损伤评价体系和预估模型;酸雨加速锈蚀钢筋试验多基于均匀锈蚀,钢筋腐蚀方法和形貌表征逐渐向不均匀锈蚀发展,应进一步发展高精度扫描技术,借助统计分析理论建立钢筋不均匀锈蚀特征参数,优化钢筋力学性能退化模型;通电锈蚀试验和拉拔试验演绎了钢混界面黏结性能演化规律,并建立了黏结-滑移本构关系,但忽略了实际钢筋混凝土结构的受力特点,且锈蚀过程显著区别于自然锈蚀,应考虑酸雨环境与材料特性复杂多变的特点,研究细微观钢混界面损伤行为,揭示酸雨环境、材料特性与黏结性能的内在关系;酸雨侵蚀钢筋混凝土结构时效性能研究多集中在试件层次,且采用腐蚀试验与承载力试验分阶段进行,忽略了荷载-环境的耦合作用,试验所设环境较为单一,试验制度与方法亦未统一,应对标实际工程,考虑实际结构承载和环境工况,搭建长期荷载-酸雨侵蚀耦合作用试验系统,探索荷载-环境-材料多场关联机制,完善理论计算方法与数值仿真手段,揭示结构长期性能演变过程,并推动现场暴露试验发展,量化室内-现场映射关系,指导工程实际。      

硅灰对钢纤维-水泥石界面黏结强度影响

通过自制模具实现了对钢纤维从水泥石基体中拔出的实验测试,得到基体混凝土中钢纤维体积掺量为0~1.2%、硅灰取代水泥质量掺量为0~12%时钢纤维拉拔荷载-位移曲线图,通过显微硬度和SEM试验,测试得到了钢纤维-水泥石界面纤维硬度及界面区微观形貌特征。在测试基础上,提出了界面黏结拉拔韧性概念,并计算得到了界面黏结强度和拉拔韧性,分析了硅灰对界面黏结强度、拉拔韧性、界面显微硬度和微观形貌特征的影响规律。研究结果表明,硅灰改善了钢纤维-水泥石界面黏结性能,使界面黏结强度提高了10.7%~44.2%;界面区显微硬度提高了7.4%~38.8%,界面最薄弱层与钢纤维表面的距离由普通混凝土的60μm缩小到40μm,且硅灰掺量越大,效果越好;硅灰使钢纤维拉拔时峰值荷载对应的位移下降了4.1%~25.9%;对于不同掺量的钢纤维混凝土,钢纤维拔出韧性的最佳硅灰掺量为6%~9%。     

再生钢管混凝土柱黏结滑移性能试验研究

为了探讨再生钢管大骨料混凝土柱的黏结滑移性能,设计8根钢管再生大骨料混凝土柱,并对其进行推出试验,试验主要研究了取代率及界面黏结长度两个因素与初始黏结强度和极限黏结强度的关系,得到相应黏结滑移曲线。结果表明:再生钢管大骨料混凝土柱的应力-滑移曲线主要经历了三个阶段,即无滑移阶段、上升阶段和下降阶段,加载端、中部及自由端全过程应力-滑移曲线具有相似性;取代率在一定范围内(0~40%),极限黏结强度随着取代率的增大而增大,在取代率为40%时达到最大,初始粘结强度随着取代率的增大有所增大,但增大幅度不大,得到再生大骨料的最优取代率约为40%;黏结界面长度在一定范围内(400~700 mm),初滑移黏结强度随着黏结界面长度的增加有所增加,但增幅不大,约为0.001 MPa,而极限黏结强度随着黏结界面长度的增加有下降趋势。