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工程力学 2021年第12期38卷 118-124,157页

作者：杨海峰马仙娣肖建庄张宇张天宝广西大学土木建筑工程学院广西防灾减灾与工程安全重点实验室广西南宁530004 同济大学土木工程学院上海200092

高温后混凝土与钢筋间的黏结性能影响钢筋混凝土结构的安全评估,实际工程中钢筋混凝土常承受侧向约束作用。为此,该文以高温温度和侧压力为参数,完成了48个钢筋混凝土试件的中心拉拔试验,分析侧压力对高温后试件破坏形态、峰值黏结应力... 详细信息

高温后混凝土与钢筋间的黏结性能影响钢筋混凝土结构的安全评估,实际工程中钢筋混凝土常承受侧向约束作用。为此,该文以高温温度和侧压力为参数,完成了48个钢筋混凝土试件的中心拉拔试验,分析侧压力对高温后试件破坏形态、峰值黏结应力、峰值滑移、残余黏结强度的影响规律,建立了峰值黏结应力随高温温度和侧压力变化的经验公式。将侧压下钢筋-混凝土黏结应力场简化为肋前混凝土挤压力和侧压力的线性叠加,并基于微观传力模型及高温后混凝土的多轴强度破坏准则推导计算了无侧压及单向侧压下的黏结强度理论。研究结果表明:侧压作用和高温温度直接影响试件破坏形态;随着侧压力增加,高温后混凝土与钢筋间的峰值黏结应力、残余黏结强度、峰值滑移逐渐增大,但温度达到500℃后,有侧压试件峰值滑移较无侧压试件小;黏结强度理论计算值与实测值较为吻合,能较好地预测高温后混凝土与钢筋间的黏结强度。

关键词：高温单向侧压中心拉拔试验黏结强度理论峰值滑移

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高温后混凝土与变形钢筋粘结滑移性能研究

高温后混凝土与变形钢筋粘结滑移性能研究

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作者：张天宝广西大学

学位级别：硕士

近十几年来中国建筑市场呈现跳跃式发展,高楼大厦数量急剧增多,建筑密集度很高;另一方面,城市人口密度越来越大,火灾隐患大,而火灾高温会给钢筋混凝土结构带来不同程度的损伤,可能导致建筑物的倒塌而给人类社会带来巨大的威胁。为了完... 详细信息

近十几年来中国建筑市场呈现跳跃式发展,高楼大厦数量急剧增多,建筑密集度很高;另一方面,城市人口密度越来越大,火灾隐患大,而火灾高温会给钢筋混凝土结构带来不同程度的损伤,可能导致建筑物的倒塌而给人类社会带来巨大的威胁。为了完善火灾高温后钢筋混凝土结构的损伤评估方法。本文采用试验手段,辅与相关理论分析,研究了高温后不同冷却方式下钢筋-混凝土粘结滑移性能以及高温后单向侧压力下钢筋-混凝土粘结滑移性能,分析了高温温度、冷却方式、箍筋约束、侧压力比等参数对高温后混凝土与变形钢筋间粘结滑移性能的影响。具体完成以下工作:首先,完成78个立方体和棱柱体高温后的抗压强度试验,分析了高温温度、冷却方式对立方体抗压强度及轴心抗压强度的影响。研究结果表明:高温后不同冷却方式下立方体抗压强度与棱柱体轴心强度随着经历高温温度的升高,均呈现持续下降的趋势,分别拟合得到不同冷却方式下立方体抗压强度和棱柱体轴心抗压强度与温度的关系式。喷水冷却方式下立方体抗压强度比自然冷却方式下抗压强度下降更慢,且本文中两种喷水冷却方式对立方体抗压强度影响不大。在300℃以前,自然冷却方式下试件的轴心抗压强度大于喷水冷却处理的试件,在400℃以后,喷水冷却处理的试件的要大于自然冷却方式处理的试件。其次,通过57个钢筋-混凝土试件高温后的中心拉拔试验,研究了不同冷却方式下钢筋-混凝土粘结滑移性能,分析了高温温度、冷却方式、箍筋约束等参数对钢筋-混凝土试件粘结滑移性能的影响。研究结果表明:同一冷却方式下,高温温度对峰值粘结应力和峰值滑移的影响规律有所不同,随着温度的升高,峰值粘结应力呈现几乎线性降低的规律,而峰值滑移呈现先减小然后增大的趋势。自然冷却方式处理的试件的峰值粘结应力大于喷水冷却处理试件的相应值,200℃前自然冷却处理试件的峰值滑移值大于喷水冷却处理试件的相应值,而200℃后规律相反。通过对试验数据的回归分析建立了不同冷却方式下峰值粘结应力及峰值滑移值与温度的关系表达式。横向配箍试件的峰值粘结应力和峰值滑移值均大于无箍筋试件相应的特征值。与无箍筋试件的劈裂破坏不同,横向配箍试件在各冷却方式下的破坏模式均为拔出破坏,配置横向箍筋能有效提高试件的延性性能,改善试件的破坏形态。然后,本文对57个钢筋-混凝土试件高温后的中心拉拔试验进行理论研究,分析了粘结滑移全曲线方程、无箍筋试件的初始损伤、横向配箍试件的界面损伤、试件粘结破坏过程的总能量等。研究结果表明:无箍筋试件和横向配箍试件的粘结滑移曲线形状相似,结合已有研究结果,本文建立了高温后钢筋-混凝土粘结滑移全曲线方程,曲线上升段参数a值随温度及冷却方式、配箍率的变化不明显,无箍筋试件的下降段参数b值随着经历高温温度的升高呈现下降的趋势。界面粘结损伤的发展是一个由快而慢的过程,配置横向箍筋可以有效减缓试件的损伤发展速度。无箍筋试件的粘结破坏总能量随着温度的升高呈现明显的下降趋势,配置横向箍筋后,试件总能量是无箍筋试件的4.35倍以上。借鉴Veen理论计算模型,计算了高温后钢筋-混凝土粘结强度,并将理论计算结果与试验结果相比较,结果表明吻合性较好。最后,完成48个钢筋-混凝土试件高温后在单向侧压下的中心拉拔试验,研究高温后单向侧压力下钢筋-混凝土粘结滑移性能,分析了高温温度、侧压比等因素对粘结滑移性能的影响。研究结果表明:高温后,侧压力的作用可以有效地提高试件的峰值粘结应力、峰值滑移量、相对残余粘结应力、粘结破坏所需的总能量。与无侧压试件的劈裂破坏不同,单向侧压作用下试件的破坏模式主要为劈裂-拔出破坏,表明侧向压力作用可以有效改善试件的破坏形态、延性性能。试件破坏时主裂缝的开展方向垂直于侧压力作用面。随着试件经历高温温度的升高,试件粘结破坏过程所需的总能量逐渐降低。单向侧压使得残余粘结应力及残余滑移值均保持在一个较高的水平,粘结滑移曲线下降段更加平缓。

关键词：高温冷却方式箍筋约束单向侧压粘结滑移

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