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630MPa级高强钢筋粘结锚固性能梁式试验研究

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建筑科学 2021年第11期37卷 71-78页

作者：卜永红王毅红马晓斌姚圣法刘喜长安大学建筑工程学院陕西西安710061 西安市浐灞生态区住房和城乡建设局陕西西安710024 江苏天舜金属材料集团有限公司江苏扬中212219

我国现行规范对于500MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定,这使得其在工程建设中缺乏设计、施工依据。为了推广630MPa高强钢筋的应用,制作了21个配置630MPa高强钢筋和21个配置400MPa钢筋的粘结锚固试件,通过梁式试验方法,分... 详细信息

我国现行规范对于500MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定,这使得其在工程建设中缺乏设计、施工依据。为了推广630MPa高强钢筋的应用,制作了21个配置630MPa高强钢筋和21个配置400MPa钢筋的粘结锚固试件,通过梁式试验方法,分析630MPa高强钢筋与混凝土在不同混凝土强度、钢筋直径和锚固长度时的粘结锚固性能,并与400MPa钢筋进行对比。研究结果表明:在粘结锚固试件破坏形态、粘结-滑移特性及锚固钢筋应变分布规律等方面,630MPa高强钢筋均展现出与400MPa钢筋较为一致的性能;在同条件下,630MPa高强钢筋与混凝土的平均粘结强度均不同程度高于400MPa钢筋,且这种趋势随钢筋锚固长度的增大而减小,随混凝土强度的提高而增大;按现行《混凝土结构设计规范》确定630MPa高强钢筋锚固长度具有充足的安全储备。

关键词： 630MPa高强钢筋粘结锚固梁式试验破坏形态粘结-滑移特性锚固长度

基于梁式试验的CFRP布-混凝土界面剥离承载力计算模型研究

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结构工程师 2017年第4期33卷 40-46页

作者：李可李思远王新玲郑州大学土木工程学院郑州450001 清华大学土木工程系北京100084

采用梁式试验方法,考虑混凝土强度、碳纤维增强复合材料(CFRP)布与混凝土表面宽度比、外贴CFRP布与混凝土表面长度比以及混凝土表面处理方式四个因素影响,对八个梁式试件进行了单调荷载作用下CFRP布-混凝土界面粘结性能的试验研究。试... 详细信息

采用梁式试验方法,考虑混凝土强度、碳纤维增强复合材料(CFRP)布与混凝土表面宽度比、外贴CFRP布与混凝土表面长度比以及混凝土表面处理方式四个因素影响,对八个梁式试件进行了单调荷载作用下CFRP布-混凝土界面粘结性能的试验研究。试验结果显示,混凝土强度较低时,即使混凝土表面不做刻痕处理,CFRP布与混凝土界面也发生混凝土内部剥离破坏;高强混凝土表面需做刻痕处理,界面才发生混凝土内部剥离破坏。基于试验结果,分析了混凝土强度、CFRP布与混凝土表面宽度比以及外贴CFRP布与混凝土表面长度比对剥离承载力的影响规律,提出了考虑该三因素的CFRP布-混凝土界面剥离承载力计算模型,并拟合得出模型系数表达式,适用于计算CFRP布-高强混凝土界面剥离承载力。

关键词：剥离承载力计算模型 CFRP布加固界面粘结性能梁式试验

基于梁式试验与推出试验的栓钉连接件荷载-滑移关系对比研究

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钢结构 2017年第3期32卷 28-35页

作者：修洪亮王景全李明东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 徐州市城市轨道交通有限责任公司江苏徐州221000

为比较基于梁式试验与推出试验得到的栓钉连接件荷载-滑移关系,在定性理论分析的基础上,建立两种试验的精细化有限元模型并进行了试验验证,运用有限元模型分析两种试验中栓钉连接件的受力状态,比较栓钉连接件的抗剪承载力和剪切刚度。... 详细信息

为比较基于梁式试验与推出试验得到的栓钉连接件荷载-滑移关系,在定性理论分析的基础上,建立两种试验的精细化有限元模型并进行了试验验证,运用有限元模型分析两种试验中栓钉连接件的受力状态,比较栓钉连接件的抗剪承载力和剪切刚度。结果表明,在弹性阶段,梁式试验中栓钉连接件处于双向受压状态,栓钉连接件所受掀起力较小,剪切刚度比推出试验高;在极限状态下,梁式试验中栓钉连接件所受掀起力大,栓钉连接件的抗剪承载力较推出试验低。建议当采用推出试验获得栓钉连接件的荷载-滑移关系时,应考虑将栓钉连接件的抗剪承载力进行适当折减,而剪切刚度不予折减。

关键词：钢-混凝土组合结构梁式试验推出试验栓钉连接件荷载-滑移关系精细化有限元模型

基于梁式试验的FRP筋与ECC粘结性能研究

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基于梁式试验的FRP筋与ECC粘结性能研究

作者：牛淼鑫郑州大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer简称FRP)筋具有抗拉强度高、耐久性能好、质量轻、抗疲劳性能好、耐腐蚀等优点,已作为配筋材料应用于混凝土结构中。工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitiuos Composites简称ECC)是一... 详细信息

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer简称FRP)筋具有抗拉强度高、耐久性能好、质量轻、抗疲劳性能好、耐腐蚀等优点,已作为配筋材料应用于混凝土结构中。工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitiuos Composites简称ECC)是一种新型的水泥基材料,具有优异的拉伸延性和裂缝控制能力。将FRP筋与ECC结合使用,可以形成具有良好延性性能、耐久性以及耗能能力的FRP筋增强ECC结构。FRP筋与ECC之间良好的粘结作用是保证两者协调工作的基本前提,研究二者的粘结机理对FRP筋增强ECC结构设计具有十分重要的意义。为此,本文通过梁式试件研究了 FRP筋与ECC之间的粘结滑移性能,主要研究内容分为以下四个方面:(1)通过试验研究探讨了不同基体材料(混凝土和ECC)、FRP筋材类型、FRP筋材直径、FRP筋材表面处理方式、粘结长度、ECC保护层厚度以及试验测试方法(中心拉拔试验、梁式试验)对FRP筋与ECC之间粘结性能的影响。结果表明:FRP筋的表面处理方式对界面粘结强度的影响较大,表面喷砂的FRP筋提高了界面的摩擦力和机械咬合力,使平均粘结强度提升了 67%。保护层厚度的增大提高了界面粘结强度,当保护层厚度从20mm增加至40mm时,平均粘结强度提高了 34%。然而,随着FRP筋直径和粘结长度的增加,FRP筋和ECC界面的粘结强度逐渐减小。当FRP筋直径从6mm增大至13mm时,平均粘结强度下降了 22.2%;粘结长度从5d增大至10d时,平均粘结强度下降了 23.5%。筋材类型和基体材料对粘结强度几乎没有影响,但基体材料对曲线下降段的发展趋势影响较大。同时,由于受力机理的不同,试验测试方法对FRP筋与ECC之间的粘结性能影响较大。最后,在总结各参数对粘结强度影响的基础上,通过回归分析提出了 FRP筋与ECC平均粘结强度的计算公式。(2)基于梁式试验,测得了不同荷载下FRP筋应变沿粘结长度的变化,结合理论分析获得粘结应力、相对滑移以及FRP筋应力沿粘结长度的变化规律,提出了考虑锚固位置影响的位置函数表达式。(3)根据试验结果,提出了 FRP筋与ECC的粘结-滑移分段式本构模型,通过理论推导获得了 FRP筋与ECC之间的粘结应力、相对滑移以及FRP筋应力沿粘结长度变化的关系式,提出了 FRP筋基本锚固长度的理论计算公式。(4)采用ABAQUS有限元软件对考虑粘结滑移影响的FRP筋增强ECC梁的受弯性能进行了数值模拟。计算模型中采用Spring2单元来模拟FRP筋与ECC之间的粘结界面,所得计算结果与试验结果吻合良好,验证了本文提出的粘结-滑移本构模型的正确性和适用性,并在此基础上分析了 FRP筋数量以及梁的尺寸对FRP筋-ECC梁受弯性能的影响。

关键词： ECC FRP筋梁式试验粘结-滑移本构关系数值模拟

630MPa级高强钢筋与混凝土粘结性能的梁式试验研究

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630MPa级高强钢筋与混凝土粘结性能的梁式试验研究

作者：董飞长安大学

学位级别：硕士

在国家鼓励绿色节能的大背景下,经济节能型资源的使用是工程建设行业可持续发展的重要举措。与我国混凝土结构中现在大量使用的普通钢筋相比,高强钢筋具有高强度,减少钢材的使用,综合造价低等特点。我国目前关于普通钢筋锚固问题的试验... 详细信息

在国家鼓励绿色节能的大背景下,经济节能型资源的使用是工程建设行业可持续发展的重要举措。与我国混凝土结构中现在大量使用的普通钢筋相比,高强钢筋具有高强度,减少钢材的使用,综合造价低等特点。我国目前关于普通钢筋锚固问题的试验和理论方面已有大量的研究,但针对高强钢筋相应的研究和规范较少。本文开展了630MPa级高强钢筋与混凝土粘结锚固性能的研究,制作了400MPa、630MPa级钢筋与混凝土粘结梁式试件进行对比试验,通过改变锚固长度、钢筋直径及混凝土强度,结合试件破坏形态对比分析了各种因素对两种类型钢筋的粘结-滑移曲线变化规律的影响。结果表明:锚固条件对普通、高强钢筋与混凝土粘结锚固性能影响规律一致。400MPa、630MPa级钢筋与混凝土的粘结—滑移曲线走势及特征基本相同,均可分为弹性段、滑移段、内裂段、下降段、稳定段五个阶段。采用钢筋内贴应变片试验手段,通过力学平衡条件计算相邻测点应力差的方法,建立了钢筋应变与粘结应力的关系模型,得到了锚固区内不同强度等级钢筋与混凝土接触面的粘结应力分布规律。结果表明,400MPa级钢筋与630MPa级钢筋加载端及自由端粘结应力均为零,靠近加载端最大,并向自由端减逐渐下降;当距加载端0.1l～0.2l时,粘结应力达到最大值;当距加载端0.4l～0.6l时,粘结应力逐渐进入一个稳定期,试验结果为粘结应力理论计算模型的建立及粘结滑移本构关系的研究提供了参考。基于梁式试验结果的统计分析,提出了630MPa级高强钢筋与混凝土粘结强度的计算公式,并采用一次二阶矩法进行可靠度分析,总结出了适用于630MPa级高强钢筋与不同强度混凝土粘结长度的计算公式,研究表明:经可靠度分析所得630MPa级高强钢筋的锚固长度相比按现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)计算的设计锚固长度较小,按规范计算630MPa级钢筋的锚固长度是可行的。本文相关的分析结果为630MPa级高强钢筋的应用提供依据,其相关的成果写入了陕西省《热处理带肋高强钢筋混凝土结构技术规程》。

关键词：钢筋混凝土 630MPa高强钢筋锚固长度粘结锚固梁式试验

高强钢筋外形对钢筋与混凝土粘结性能影响的梁式试验研究

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高强钢筋外形对钢筋与混凝土粘结性能影响的梁式试验研究

作者：蒋子腾长安大学

学位级别：硕士

随着绿色建筑概念的逐渐深化,在钢筋与混凝土结构中,高强钢筋凭借其强度高、延性好、节能环保等优点得到越来越多的推广。但是,由于我国目前对于630MPa及其以上级别钢筋的理论和应用研究相对较少,影响了该类钢筋的推广与应用。高强钢筋... 详细信息

随着绿色建筑概念的逐渐深化,在钢筋与混凝土结构中,高强钢筋凭借其强度高、延性好、节能环保等优点得到越来越多的推广。但是,由于我国目前对于630MPa及其以上级别钢筋的理论和应用研究相对较少,影响了该类钢筋的推广与应用。高强钢筋和混凝土之间的粘结锚固性能是高强钢筋混凝土力学性能的重要组成部分。因而,关于高强钢筋和混凝土粘结锚固问题的研究在高强钢筋应用推广进程中显得尤为重要。在我国,月牙纹钢筋是现阶段建筑工程领域中运用最广泛的一种变形钢筋,但有关于月牙肋外形变化却鲜有研究。本文针对一种特殊外形的高强钢筋-横肋间距增大的630MPa级高强钢筋,从试件破坏形式、τ-s关系曲线、粘结滑移本构关系、可靠度分析及锚固长度建议等方面对其粘结锚固性能问题展开系统研究。具体内容如下:通过42根横肋间距增大和标准外形的630MPa级高强钢筋混凝土试件的梁式粘结试验,对比分析两类试件的破坏形态、各要素影响作用、粘结强度及粘结-滑移曲线。结果显示:两类试件的破坏形态均可划分为拔出破坏、劈裂破坏和复合破坏,且同参数试件的破坏形态完全相同;两类钢筋的同参数试件粘结强度比值均浮动于1上下;混凝土强度、锚固长度、钢筋直径等影响因素对两类钢筋粘结强度的影响基本一致;两类钢筋的粘结-滑移曲线均可划分为微滑移段、滑移段、劈裂段、下降段、残余段五个部分,除峰值处滑移量存在部分差异外,其同参数试件的曲线走向和特征基本相同。综合比照,横肋间距增大和标准外形的630MPa级高强钢筋在与混凝土的粘结性能方面未产生较显著变化,在实际应用工程中无需将其区别对待。对钢筋进行开槽,应变片内贴于槽中,依据试验测得钢筋应变数据,分析粘结应力在不同位置处的分布情况,研究锚固长度范围内高强钢筋在混凝土中粘结应力的变化规律,并以位置函数的形式反映该类变化。通过对滑移沿锚固长度分布规律、相对粘结应力的研究,拟合得出基本粘结-滑移函数。通过基本粘结-滑移函数与粘结-滑移位置函数乘积的方式表示630MPa级钢筋与混凝土的滑移本构关系。对比试验结果,验证了该本构关系的实用性。基于梁式试验结果的分析及试验数据的拟合,得到适于630MPa级高强钢筋的粘结强度计算公式。借由可靠度分析,得到630MPa级高强钢筋与混凝土锚固长度设计建议值。结果表明:现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中锚固长度设计公式对630MPa级高强钢筋仍有较强适用度,但不够经济,在此基础上提出建议将规范中基本锚固公式里锚固钢筋（带肋钢筋）的外形系数α取为0.12。

关键词：高强钢筋粘结锚固梁式试验钢筋外形粘结-滑移本构关系锚固长度

钢筋与钢纤维再生混凝土粘结性能梁式试验研究及有限元分析

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钢筋与钢纤维再生混凝土粘结性能梁式试验研究及有限元分析

作者：朱军朋郑州航空工业管理学院

学位级别：硕士

钢纤维再生混凝土是一种力学性能和耐久性优良的新型混凝土材料,同时具有绿色低碳、环境友好的优势,在生态优先、绿色发展背景下的新型城镇化建设过程中应用前景广阔。钢筋与钢纤维再生混凝土之间的粘结性能是钢筋钢纤维再生混凝土结构... 详细信息

钢纤维再生混凝土是一种力学性能和耐久性优良的新型混凝土材料,同时具有绿色低碳、环境友好的优势,在生态优先、绿色发展背景下的新型城镇化建设过程中应用前景广阔。钢筋与钢纤维再生混凝土之间的粘结性能是钢筋钢纤维再生混凝土结构安全和性能发挥的基础,是其应用于工程结构或构件的前提条件。为了系统研究钢筋与钢纤维再生混凝土的粘结性能,本文考虑钢纤维体积率、再生骨料替代率、混凝土强度等级、锚固长度和箍筋约束等主要影响因素,通过13组钢筋钢纤维再生混凝土梁式粘结试件的四点弯曲试验,对梁式粘结试件的粘结破坏形态、荷载-挠度曲线、粘结-滑移曲线、粘结强度和粘结滑移本构关系进行了分析。在此基础上,根据提出的四段式粘结滑移本构模型,利用非线性分析软件ABAQUS,对钢筋与钢纤维再生混凝土粘结性能进行了数值模拟。主要研究内容如下:(1)制作了考虑不同钢纤维体积率、再生骨料替代率、混凝土强度等级、锚固长度和箍筋约束等影响因素的13组梁式粘结试件,对其进行了四点弯曲加载试验以分析各个因素对钢筋与钢纤维再生混凝土粘结性能的影响规律。结果显示:梁式粘结试件破坏模式可归结为三类:受剪破坏、粘结破坏和钢筋屈服破坏。(2)分析了各个因素对对梁式粘结试件荷载-挠度曲线、粘结-滑移曲线和粘结强度的影响规律,把试件加载过程分为微滑移阶段、裂缝扩展阶段、破坏阶段和残余阶段,并揭示了钢纤维在再生混凝土中的作用效果。结果表明:随着钢纤维体积率的增加,梁式粘结试件的粘结强度有明显提升;对于未掺钢纤维的梁式粘结试件,再生骨料替代率从0%增加至100%,梁式粘结试件的粘结强度下降显著,对于掺加钢纤维的梁式粘结试件,随着再生骨料替代率的增加,对梁式粘结试件的初始粘结强度影响不大,而对极限粘结强度以及残余粘结强度影响程度显著;混凝土强度等级的升高能够延迟梁式粘结试件中钢筋其周围介质内裂缝的出现,界面间胶结力和机械咬合力增大,提高了粘结强度;梁式粘结试件的粘结强度随锚固长度的增加而降低,破坏模式也由粘结破坏转变为钢筋屈服破坏;梁式粘结试件的极限和残余粘结强度随着箍筋约束的增加而升高。(3)介绍了钢纤维体积率、再生骨料替代率、锚固长度和箍筋配筋率对归一化粘结强度的影响,通过对试验结果研究提出了四段式的粘结滑移本构模型,并给出了本文提出的粘结滑移本构模型参数。基于弹性力学知识和虚拟裂缝理论,结合钢纤维再生混凝土开裂软化模型,推导了钢筋与钢纤维再生混凝土极限粘结强度的计算公式。(4)基于提出的四段式粘结滑移本构模型,通过对有限元软件ABAQUS建立的钢筋与钢纤维再生混凝土梁式粘结试件数值模型进行分析,并根据相应的试验行为进行验证,表明提出的粘结滑移本构模型能较为准确预测梁式粘结试件的破坏形态和荷载-挠度关系,能够用于模拟钢筋与钢纤维再生混凝土的粘结性能,为钢筋钢纤维再生混凝土结构设计提供依据。

关键词：钢纤维再生混凝土梁式试验粘结性能本构模型有限元分析

GFRP筋与约束混凝土粘结性能的梁式试验研究

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GFRP筋与约束混凝土粘结性能的梁式试验研究

超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋的梁式黏结试验研究

第六届全国FRP学术交流会

作者：王圆薛伟辰同济大学土木工程学院

通过12个梁式试验,对两种GFRP筋（包括Aslan GFRP筋和Pulwell GFRP筋）与采用箍筋约束的混凝土之间的粘结性能进行了研究。研究表明:GFRP筋与约束混凝土的粘结应力—滑移（τ-S）曲线由微滑移段、滑移段、下降段和残余段等四段组成;与As... 详细信息

通过12个梁式试验,对两种GFRP筋（包括Aslan GFRP筋和Pulwell GFRP筋）与采用箍筋约束的混凝土之间的粘结性能进行了研究。研究表明:GFRP筋与约束混凝土的粘结应力—滑移（τ-S）曲线由微滑移段、滑移段、下降段和残余段等四段组成;与Aslan GFRP筋相比,Pulwell GFRP筋与约束混凝土的τ-S曲线的滑移段不明显;无箍筋约束的GFRP筋试件发生劈裂破坏,而采用约束混凝土的GFRP筋试件发生拔出破坏;GFRP筋与约束混凝土的粘结强度比与无约束混凝土的粘结强度有所增加,但两者相差不超过10%;采用约束混凝土的GFRP筋试件达到粘结强度时的滑移量是无箍筋约束时相应滑移量的2～3倍。在试验的基础上,提出了GFRP筋与约束混凝土的粘结强度和锚固长度的设计建议。

关键词： GFRP筋约束混凝土梁式试验粘结设计建议

来源： cnki会议评论

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水利学报 2018年第7期49卷 892-900页

作者：侯利军郭尚周秉轩陈达河海大学海岸灾害与防护教育部重点实验室江苏南京210098

采用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)能够有效提升水工结构构件的抗氯盐侵蚀能力。然而,在长期氯盐环境侵蚀作用下,结构内部钢筋仍然可能遭受一定程度锈蚀,进而可能影响钢筋与基体材料的黏结性能。本文通过梁式界面黏结试验,对比研究锈... 详细信息

采用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)能够有效提升水工结构构件的抗氯盐侵蚀能力。然而,在长期氯盐环境侵蚀作用下,结构内部钢筋仍然可能遭受一定程度锈蚀,进而可能影响钢筋与基体材料的黏结性能。本文通过梁式界面黏结试验,对比研究锈蚀对钢筋与UHTCC、混凝土间界面黏结性能的影响。试验结果表明,与混凝土对比试件不同,UHTCC试件均呈现出延性的拔出破坏模式,以及完整的黏结滑移全曲线。在试验的锈蚀范围内,UHTCC试件并未发生锈胀开裂,而且UHTCC中的钢筋锈蚀较混凝土中更为均匀。UHTCC试件的黏结强度随锈蚀率先增大后降低,在14%锈蚀范围内黏结强度基本没有下降,锈蚀率约16%时强度仅下降5%。在16%锈蚀范围内,UHTCC试件的黏结韧性下降仅为5%。

关键词： UHTCC 锈蚀黏结梁式试验韧性