氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

为分析腐蚀环境对钢筋混凝土构件黏结性能的影响,对6根无端部锚固的钢筋混凝土梁试件进行三分点加载黏结试验研究,其中1根为对比试件,其余5根均经过氯盐溶液浸泡腐蚀。分析试验结果发现:混凝土锈胀裂缝沿受拉钢筋布置位置分布,锈胀裂缝宽度随着钢筋锈蚀程度的增加而增大;加载过程中,随着荷载的增加,钢筋与混凝土产生相对滑移,二者不再满足变形协调;混凝土裂缝发展规律表现为由跨中向两端支座延伸,由混凝土梁底向顶部发展;随着荷载的继续增加,支座上方出现沿钢筋方向的黏结撕裂裂缝,最终发生黏结脆性破坏;试验梁极限承载能力随着锈蚀率的增加总体呈下降趋势,但在锈蚀率小于3%时,极限承载能力有微小提高。     

锈蚀钢筋混凝土粘结性能劣化研究

为研究锈蚀对钢筋混凝土破坏形式和粘结性能的影响,通过对通电加速锈蚀试件进行拉拔试验,获得试件破坏形式、极限粘结强度与滑移值随保护层厚度和锈蚀率的变化规律,再建立锈蚀钢筋拉拔试件模型,分析全粘结段应力分布情况。研究结果表明：(1)试件破坏形式可大概分为保护层脱落破坏、拔出破坏(产生裂缝)、拔出破坏(不产生裂缝)三种类型;(2)保护层较小时,最大拉力随锈蚀率增大而减小,保护层增大到一定程度,最大拉力随锈蚀率增大出现先增后降的现象,最大拉力对应的滑移量随锈蚀率增大均减小;(3)相同锈蚀率下,粘结强度和滑移量与保护层厚度成正相关,且保护层厚度越小,粘结性能损失越快;(4)靠近加载端或自由端位置粘结应力最大,中间段分布均匀。拉拔过程中,粘结应力整体水平逐渐增大,峰值现象也逐渐凸显,粘结应力峰值随锈蚀发展逐渐下降,且峰值由自由端移动到加载端。     

钢筋混凝土结构锈蚀开裂模型研究

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律,对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究,并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论,将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分开裂和完全开裂三个阶段。推导每一阶段对应的应力状态、径向位移和裂缝状态等力学参数的表达式,获得计算混凝土保护层裂缝宽度的控制方程,并且给出求解该方程的数值计算方法。基于所建立的模型,研究裂缝从钢筋黏结表面扩展到混凝土保护层表面的全过程行为,讨论裂缝宽度、环向应力等参数的变化规律,预测混凝土保护层表面开裂时间与相应的临界锈蚀率。研究结果表明：钢筋表面和保护层表面的裂缝宽度的差值随锈蚀时间逐渐减小并最后趋于零;混凝土裂缝宽度和锈蚀率之间表现为正线性相关关系;混凝土保护层厚度与钢筋直径之比、混凝土抗拉强度和锈蚀膨胀系数等因素直接影响着保护层锈蚀开裂时间;最后,基于黏结裂缝理论建立的混凝土结构锈蚀开裂模型能够有效地预测试验值,可为钢筋混凝土结构锈蚀开裂机理研究提供依据。     

无黏结预应力钢筋混凝土桥墩抗震性能研究

本文利用有限元软件OpenSees对同济大学的一项试验低周反复荷载作用下的2根钢筋混凝土桥墩和2根无黏结预应力混凝土桥墩进行数值模拟,并与已有试验结果进行对比分析。结果表明:所建模型对普通桥墩和无黏结预应力混凝土桥墩的模拟效果均良好,采用初应力法能够合理模拟无黏结预应力钢筋的预加力和自复位能力;预应力束如果被放置在截面中心处主要体现其提供轴压的作用,预应力束如果沿截面的边缘布置不仅能够体现其提供轴压的效果,还能更好地发挥其高弹性回复能力,墩柱的最大残余位移也会进一步减小。     

钢筋混凝土结构锈蚀防护技术研究与应用

通过试验研究,科学评价新型钢筋阻锈剂Sika901的阻锈性能。将多项钢筋混凝土结构锈蚀防护技术应用于处于高浓度氯离子(Cl-)环境下的建筑物防护,从而构筑多道防腐蚀介质的防线。     

锈蚀钢筋混凝土梁的有限元模拟

目前针对钢筋混凝土梁中钢筋锈蚀膨胀造成的混凝土损伤的研究,主要采取试验和有限元模拟的方法。试验方法往往带来周期长,结果精度低和离散性大等弊端;而有限元模拟则较好的克服这些问题。文章中提出的计算模型利用ADINA中的弥散裂缝模型,进行了网格密度的收敛性考虑,这样可以精确地计算裂缝的出现。同时利用弥散裂缝模型合理地模拟出裂缝的扩展过程,使其免受单元尺寸的影响。     

砌块专用砂浆-钢筋的黏结滑移本构关系研究

通过4根内贴电阻应变片钢筋在砌块专用砂浆中的拉拔试验,得出试验构件的黏结应力沿锚固长度的分布曲线,分析黏结应力沿锚固长度的变化规律;通过量测的构件加载端相对滑移和自由端相对滑移,得出沿锚固长度的相对滑移变化曲线;给出试验构件不同锚固位置处的黏结应力与相对滑移变化曲线,在黏结应力与相对滑移的基本模式中引入黏结锚固位置函数,得出拉结钢筋在砌块专用砂浆中较为准确的黏结应力与相对滑移本构关系。     

锈蚀钢筋的疲劳试验研究

根据钢筋混凝土梁内锈蚀钢筋的试验结果，提出了锈蚀钢筋的疲劳曲线，为合理确定服役老化的混凝土桥梁的疲劳寿命提供必要的依据。     

加速锈蚀钢筋的疲劳试验研究

采用外加电流加速锈蚀方法获取锈蚀钢筋并进行轴向拉伸疲劳试验,研究锈蚀钢筋的疲劳寿命退化规律。对7根未锈蚀钢筋试件和34根加速锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验研究,分析应力幅值与平均截面锈蚀率对钢筋疲劳寿命的影响。钢筋试件近似按平均截面锈蚀率分为0、5%、10%、15%和20%等5组。研究结果表明:锈蚀后钢筋疲劳寿命显著降低,但不同锈蚀程度钢筋试件的应力幅值与疲劳寿命之间均呈对数线性关系;与未锈蚀钢筋试件相比,平均截面锈蚀率为5%、10%、15%和20%的钢筋试件疲劳寿命分别下降了70%、80%、90%和95%;锈后钢筋试件的疲劳寿命近似按指数规律衰减。     

方钢管混凝土界面黏结强度试验研究

通过9根方钢管混凝土短柱的推出试验,研究了宽厚比、水灰比等参数对方钢管混凝土界面黏结强度的影响.绘制了各试件的荷载—滑移曲线,并对不同受力阶段的构件内部变化特征进行了分析,探讨了钢管应变和黏结应力的分布规律.研究结果表明:钢管宽厚比越大,钢管混凝土界面黏结强度越小;极限黏结强度随钢管壁厚的增加而明显增大;核心混凝土水灰比越大,界面黏结强度越小;随着外荷载的不断增加,钢管加载端的应力和应变始终最大且增长迅速.     

考虑梁柱节点黏结-滑移模型的 混凝土框架滞回性能研究

基于有限元软件OpenSEES中已有的梁柱宏观柔性节点单元和梁柱纵筋黏结滑移模型,对国内研究者已经完成的钢筋混凝土框架以及型钢混凝土框架水平低周往复荷载试验得到的滞回曲线、位移延性、滞回面积以及耗能能力等滞回性能进行有限元模拟分析,并与试验结果进行比对。根据有限元模拟结果建立基于OpenSEES软件的钢筋混凝土框架和型钢混凝土框架考虑梁柱宏观柔性节点的计算模型,为钢筋混凝土框架和型钢混凝土框架的设计计算提供一条有效途径。     

RPC-NC叠合面剪切滑移试验研究

RPC(活性粉末混凝土)作为一种新型超高性能混凝土材料,具有高耐久性、高抗拉压强度及优异的变形能力。但由于其生产工艺相对复杂,制作成本相对较高,预制RPC构件多为实际工程所用。为了克服RPC在实际工程中应用的局限性,各种RPC组合构件应运而生,其中RPC与NC(普通混凝土)叠合构件即为一种有效的应用途径。然而,RPC-NC叠合构件叠合面的力学性能是决定两种材料是否能良好共同工作的关键因素。对36个RPC-NC双面剪切试件进行试验研究,考虑NC强度等级、叠合面正压力等级的影响,对试件破坏形态及剪应力与界面滑移量曲线进行分析。结果表明,无侧向压力试件界面抗剪强度随普通混凝土强度等级升高而增大;有侧向压力试件其抗剪强度随侧压力等级升高而大幅增加,但增加幅度逐渐减缓。     

考虑黏结滑移关系的连续道床板伸缩刚度计算方法

连续道床板在降温和自身收缩情况下容易出现裂缝,从而造成伸缩刚度的折减,不同裂缝间距时的伸缩刚度差别很大,而伸缩刚度又是连续道床板温度力计算的重要参数。考虑钢筋与混凝土间的黏结滑移关系,建立一种连续道床板伸缩刚度计算方法,对不同裂缝间距情况下的钢筋和混凝土应力、黏结阻力以及伸缩刚度进行研究,对黏结阻力型式、混凝土强度等级和配筋率对伸缩刚度的影响进行参数研究。研究结果表明:即使在一定的裂缝间距情况下,伸缩刚度也并非一定值,而是随荷载增大而逐渐降低的变量,混凝土强度等级对伸缩刚度折减的影响较小,配筋率影响较大,检算过程中可根据裂缝间距增加一定的边界条件即可得到不同温度条件下的应力与刚度分布。     

无黏结预应力型钢混凝土梁受弯承载力试验研究

为探讨无黏结预应力型钢混凝土梁受弯承载力状况,采用试验手段研究5根无黏结预应力型钢混凝土梁、1根无黏结预应力混凝土梁和1根型钢混凝土梁的受弯性能,通过详细分析其裂缝形态、受力性能及无黏结预应力筋应力增量变化规律,基于钢筋混凝土结构理论,提出无黏结预应力型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好。     

加固钢筋混凝土梁的试验研究

对６片模拟小梁进行４种加固方法的试验表明，加固后的梁体仍能像普通梁那样工作，且弯曲刚度和抗弯强度都有所提高，疲劳性能可靠。     

局部受热锈蚀预应力混凝土梁力学性能试验研究

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。其中对照组的2根试件在常温下加载,试验变量为预应力筋初始应力,试验组的8根试件在高温下加载,试验变量分别为钢筋锈蚀、预应力筋初始应力、初始荷载。首先,基于电化学原理对4根预应力混凝土梁进行钢筋加速锈蚀处理,然后利用复合高温试验炉对8根预应力混凝土梁(4根锈蚀、4根未锈蚀)在跨中进行三面受火试验。最后,采用数值方法对局部受热预应力混凝土梁进行了仿真分析。研究结果表明：局部受热条件下,预应力混凝土梁的承载能力会发生明显降低,下降幅度约为11.3%～14.9%;钢筋锈蚀导致的混凝土开裂会对预应力混凝土梁的抗火性能产生不利影响,主要表现为2个方面,1)相同试验条件下,锈蚀后的试件预应力增量更大;2)锈蚀试件在局部受热条件下承载能力下降幅度更大,约为19.4%～21.9%;增大预应力筋的初始应力可以减小预应力混凝土梁在局部受热时的高温蠕变变形;局部高温作用下预应力混凝土梁对初始荷...     

复合式路面沥青黏结层材料试验研究与评价

本文首先采用有限元法分析了黏结层所受的剪应力;然后通过室内试验对比研究了国内常用的几种黏结层材料的性能,选择了一种性能较好的黏结材料作为复合式路面的黏结层方案,并分析了撒碎石及不同试件尺寸、不同剪切方式(直剪和斜剪)对试验结果的影响;最后进行了现场剪切试验,以评价黏结层的实际效果.     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

鉴于现在广泛应用的拉拔式试验结果不能反映实际受弯构件中钢筋与混凝土的粘结性能,设计了梁式试件来研究钢筋与混凝土之间粘结性能.采用半干法的钢筋通电快速锈蚀法对钢筋进行锈蚀.在此基础上,对锈蚀钢筋的混凝土梁受力各阶段特征点的粘结应力及滑移值进行试验测定,拟合出粘结滑移曲线及锈蚀对粘结性能影响曲线.基于试验数据,提出了锈蚀率及锈胀裂缝宽度对钢筋与混凝土粘结强度影响系数的建议表达式.     

主筋锈蚀对钢筋混凝土梁承载特性的影响

基于适当的钢筋、混凝土本构关系以及锈蚀钢筋和混凝土的黏结滑移模型,建立有限元模型,对5根不同主筋锈蚀率的钢筋混凝土梁进行承载特性分析。获得了梁中点处的荷载-挠度关系,受力筋的应变分布以及钢筋与混凝土之间的滑移分布。研究结果表明：随着受力筋锈蚀率的增大,钢筋混凝土梁的极限承载力降低,延性下降,受力筋的最大拉应变和伸长量逐渐增加,钢筋和混凝土之间的滑移量也大幅增加。