锈蚀H型钢混凝土界面黏结滑移性能试验及本构模型

作     者：林拥军 余国菲 钟水云 孙俪文 张晶 

作者机构：西南交通大学土木工程学院 

出 版 物：《土木与环境工程学报(中英文)》 (Journal of Civil and Environmental Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：四川省自然科学基金(2022NSFSC0430) 

主　　题：锈蚀 H型钢混凝土 粘结滑移行为 推出试验 本构模型 

摘      要：针对以H型钢作为骨架的无筋混凝土结构，制作锈蚀率分别为0%、5%、10%、15%和20%的H型钢混凝土试件，开展推出试验，分析不同锈蚀程度下H型钢-混凝土界面的黏结应力-滑移关系，并提出一种通过测试混凝土表面的压缩位移获得钢-混凝土界面黏结应力分布的试验方法。基于试验观察提出化学黏结、微观机械黏结、宏观机械黏结和铁锈界面黏结4种微观机制，以解释锈蚀对H型钢混凝土黏结性能的影响。构建考虑锈蚀率影响的黏结应力-滑移本构关系模型，引入界面损伤参数，对不同锈蚀率下的界面损伤演化过程进行分析。结果表明：H型钢与混凝土界面的初始黏结刚度随着锈蚀率的增加而提高，但在达到峰值应力之后，界面刚度的下降速率随着锈蚀率的增加而加快；当H型钢锈蚀率较高（≥15%）时，界面黏结滑移曲线呈现双峰值特征，即先上升后下降，然后再次上升，最终趋于下降；随着锈蚀率的增加，化学黏结和微观机械黏结的作用逐渐增强，而宏观机械黏结和铁锈界面黏结的作用则逐渐减弱；所建立的考虑锈蚀率影响的黏结应力-滑移本构关系表达式能够较好地描述锈蚀H钢-混凝土界面黏结特性；尽管锈蚀率的增加会加速界面刚度的减退，但对试件破坏时损伤程度的影响较为有限。