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考虑黏结-滑移效应的UHPC梁裂缝宽度计算方法

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吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：孙永新蔺鹏臻杨子江冀伟兰州交通大学土木工程学院

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算公式，提出了考虑黏结-滑移效应的裂缝宽度计算方法。以钢纤维掺量、配筋率和保护层厚度为参变量，通过10片UHPC-T形截面梁的四点抗弯试验，研究了各参变量对试验梁的破坏形态和... 详细信息

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算公式，提出了考虑黏结-滑移效应的裂缝宽度计算方法。以钢纤维掺量、配筋率和保护层厚度为参变量，通过10片UHPC-T形截面梁的四点抗弯试验，研究了各参变量对试验梁的破坏形态和最大裂缝宽度的影响规律。应用基于微元体建立的平衡与变形微分控制方程，结合考虑多影响因素的界面黏结滑移关系，建立了配筋UHPC梁的裂缝宽度计算公式。通过与试验值、文献值对比，验证了裂缝宽度计算公式的正确性与适用性。结果表明：建立的裂缝宽度计算公式能充分体现钢纤维抗拉贡献和钢筋与UHPC界面间的黏结-滑移性能影响，其计算值与试验值吻合良好，能准确计算配筋UHPC梁的裂缝宽度。

关键词：桥梁工程超高性能混凝土(UHPC) 最大裂缝宽度四点抗弯试验黏结滑移微元体

高强钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能试验

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第1期43卷 180-188页

作者：杜国锋曹煊谢向东张继承长江大学城市建设学院湖北荆州434023

目的为了研究高强钢管超高性能混凝土的黏结滑移性能,方法考虑径厚比、长径比和钢纤维掺量3个参数的影响,设计并制作15根构件进行试验研究,通过推出试验,得到轴向荷载与加载端位移的荷载-位移曲线,以及高强钢管与超高性能混凝土之间的... 详细信息

目的为了研究高强钢管超高性能混凝土的黏结滑移性能,方法考虑径厚比、长径比和钢纤维掺量3个参数的影响,设计并制作15根构件进行试验研究,通过推出试验,得到轴向荷载与加载端位移的荷载-位移曲线,以及高强钢管与超高性能混凝土之间的黏结强度,根据试验结果,对影响黏结强度的参数进行定性定量分析。结果结果表明:随着高强钢管长径比和径厚比的增加,黏结强度减小;随着钢纤维掺量增加,试件黏结强度先增加后减小,即当钢纤维掺量从1%增加到2%时,黏结强度增加,但当钢纤维掺量从2%增加到3%时,黏结强度反而降低;试件荷载-滑移曲线表现为两种形式,一是有明显的峰值点,峰值点后曲线急速下降(部分出现尾部上升的现象),二是曲线无明显峰值点,拐点后曲线持续缓慢增长。高强钢管超高性能混凝土的黏结破坏分为黏结阶段、滑动阶段和抗摩擦阶段。结论以长径比、径厚比、含钢率和套箍系数为参数,结合试验数据并对其进行回归分析,得到适用于高强钢管超高性能混凝土黏结强度的计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比,计算值与试验值吻合较好,可为实际工程提供一定参考。

关键词：高强钢管超高性能混凝土推出试验黏结滑移黏结强度

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钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 37-47页

作者：赵卫平李雪菡龙彬纪强溪郭新锁郭飞中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中铁十六局集团路桥工程有限公司北京101500 北京市政建设集团有限责任公司北京100048

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏... 详细信息

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明:混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。

关键词：梁柱节点有限元滞回性能黏结滑移组合弹簧单元

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钢绞线与水泥基复合材料局部黏结滑移模型

哈尔滨工程大学学报 2022年第4期43卷 541-548页

作者：朱俊涛张凯邹旭岩李可张普郑州大学土木工程学院河南郑州450001 郑州工程技术学院土木工程学院河南郑州450044

为了解决由于钢绞线类黏结滑移试验的局限性,无法直接获得锚固长度内各点的实际黏结滑移关系的问题,本文建立了基于加载端位移的高强钢绞线与工程水泥基复合材料局部黏结-滑移关系模型。基于微元法,结合高强钢绞线与工程水泥基复合材料... 详细信息

为了解决由于钢绞线类黏结滑移试验的局限性,无法直接获得锚固长度内各点的实际黏结滑移关系的问题,本文建立了基于加载端位移的高强钢绞线与工程水泥基复合材料局部黏结-滑移关系模型。基于微元法,结合高强钢绞线与工程水泥基复合材料平均黏结-滑移关系模型,采用试验、理论计算和数值模拟方法,对建立的局部黏结滑移模型相关参数进行对比分析。结果表明:局部黏结-滑移模型的计算结果和数值模拟结果在验证点(自由端和加载端)处与试验结果吻合良好;与平均黏结-滑移关系模型相比,局部黏结-滑移关系模型可表征锚固长度范围内各点的黏结滑移特征,且具有更好的精确性和适用性。

关键词：工程水泥基复合材料高强钢绞线拉拔试验微元法数值模拟理论分析黏结滑移锚固长度

考虑黏结滑移的钢衬钢筋混凝土管道承载特性分析

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水利学报 2022年第2期53卷 220-229页

作者：马铢石长征伍鹤皋武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

基于三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道实际工程和大比尺模型试验参数,建立了管道斜直段局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢筋与混凝土界面插入内聚单元来模拟钢筋与混凝土之间的黏结... 详细信息

基于三峡水电站钢衬钢筋混凝土压力管道实际工程和大比尺模型试验参数,建立了管道斜直段局部三维有限元数值分析模型,采用混凝土塑性损伤模型模拟管道外包及坝体混凝土,并在钢筋与混凝土界面插入内聚单元来模拟钢筋与混凝土之间的黏结滑移特性。钢筋分别采用埋入式和分离式两种模型,系统地研究了考虑黏结滑移以及黏结强度大小对管道承载特性的影响。结果表明,考虑黏结滑移以后,钢筋的应变和应力分布更为均匀,应力峰值减小,结构变形增大,使得钢衬应力稍有增加,但增加的幅度不超过10%。钢筋与混凝土之间黏结强度越大,管道上半周裂缝条数越多,平均裂缝间距减小,使得平均裂缝宽度越小。钢筋与混凝土的相对滑移量随着黏结强度的降低而增加,但均未超过规范允许值,表明钢筋与混凝土仍能保持良好的黏结而未发生黏结破坏。虽然考虑黏结滑移后的数值模拟结果与模型试验结果更为接近,但黏结滑移对管道结构整体承载安全性影响并不大,并且黏结滑移模型所需的计算工作量较大。因此,对钢衬钢筋混凝土管道这种环状封闭结构的受力特性进行有限元数值分析时,在设计中忽略其影响以简化计算,仍能够满足计算分析和工程设计复核的要求。

关键词：钢衬钢筋混凝土管道黏结滑移塑性损伤模型内聚力模型钢筋模型承载特性

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钢筋混凝土黏结滑移效应计算方法与应用

振动与冲击 2022年第24期41卷 159-166,217页

作者：阮升郑山锁张艺欣董立国王卓涵西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055 华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广州510640

以钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)结构中锚固区域的黏结滑移效应为研究对象,基于一致黏结滑移本构模型,根据微元法建立锚固区域控制方程,通过积分计算并考虑实际工程中的边界条件,解得钢筋应力-滑移关系解析模型,与既有拉拔试验数... 详细信息

以钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)结构中锚固区域的黏结滑移效应为研究对象,基于一致黏结滑移本构模型,根据微元法建立锚固区域控制方程,通过积分计算并考虑实际工程中的边界条件,解得钢筋应力-滑移关系解析模型,与既有拉拔试验数据对比,验证了该解析模型的可靠性。进而,基于OpenSEES有限元平台,将模型与零长度纤维截面单元嵌套,结合纤维梁柱单元,建立考虑钢筋黏结滑移效应的数值建模方法。通过与既有RC构件的拟静力试验及应用传统宏观本构的数值模型进行对比,从构件层面进一步对解析模型的可靠性进行验证。结果表明:提出的钢筋应力-滑移模型能较好的反映长锚固钢筋受拉时的滑移行为;应用钢筋应力-滑移模型的零长度纤维模型能较为准确地计算RC柱的滞回曲线,相较于应用传统宏观本构的数值模型,提高了RC柱刚度与强度及其退化规律的预测精度,且对于不同设计参数的RC构件,能够更加准确的表征不同加载状态下的钢筋滑移行为。

关键词：钢筋混凝土(RC) 黏结滑移应力-滑移零长度单元 OpenSEES

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波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能试验

哈尔滨工业大学学报 2022年第4期54卷 141-149页

作者：王威王冰洁罗麒锐孙壮壮李鹏洛林忠良西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明:波纹钢板... 详细信息

为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明:波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段;在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象;通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小;基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。

关键词：波纹钢板-混凝土黏结滑移推出试验黏结强度本构关系

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自密实再生混凝土与带肋钢筋间的黏结性能

沈阳工业大学学报 2024年第3期46卷 339-346页

作者：余芳朱祥龙姚大立王建贞沈阳工业大学建筑与土木工程学院辽宁沈阳110870

为研究自密实再生混凝土(RASCC)与带肋钢筋的黏结性能,设计了18组试件,通过中心拉拔试验研究混凝土强度、钢筋直径、黏结长度和保护层厚度对黏结性能的影响。研究表明:RASCC与带肋钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度呈指数型增长,随劈拉强... 详细信息

为研究自密实再生混凝土(RASCC)与带肋钢筋的黏结性能,设计了18组试件,通过中心拉拔试验研究混凝土强度、钢筋直径、黏结长度和保护层厚度对黏结性能的影响。研究表明:RASCC与带肋钢筋的黏结强度随混凝土抗压强度呈指数型增长,随劈拉强度呈线性增长,随钢筋直径和黏结长度均呈抛物线型增长,随保护层厚度的增加呈先增大后稳定的趋势。基于试验结果,提出了RASCC与带肋钢筋的黏结强度和临界锚固长度计算公式,建立了RASCC与带肋钢筋的黏结-滑移本构模型。

关键词：自密实再生混凝土黏结强度黏结应力黏结滑移黏结长度保护层厚度临界锚固长度本构模型

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带锚固板半灌浆套筒拉伸性能数值分析

铁道标准设计 2024年第2期68卷 100-107页

作者：朱高岩王丽娟夏文传姚兵刘建李晓钟兰州交通大学土木工程学院兰州730070 中国建筑第七工程局有限公司郑州450048

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、... 详细信息

为避免半灌浆套筒连接件因黏结滑移产生的连接件失效,提出一种将锚固板应用于半灌浆套筒中的方式,以提高半灌浆套筒连接件的可靠性及力学性能。采用ABAQUS软件,考虑钢筋与灌浆料之间的黏结滑移及灌浆料塑性损伤情况,设置不同直径钢筋、有无锚固板的有限元模拟试件组,采取位移加载方式对试件组进行单调拉伸。结果表明:同一直径下,随着钢筋锚固长度增大,钢筋-灌浆料之间黏结强度增大,半灌浆套筒连接件伸长位移减小;同一锚固长度下,随着钢筋直径增大,钢筋-灌浆料之间相对滑移增大,半灌浆套筒连接件伸长位移增大,同时,增加锚固板后限制效果也更明显;增加锚固板避免了钢筋锚固长度≤8d(d为钢筋直径)时的钢筋拔出破坏形式;无锚固板连接件的钢筋-灌浆料界面的黏结作用范围有限;锚固板发挥承压作用,远离荷载端一侧的钢筋应力显著减小。因此,可以考虑通过带锚固板的方式增加半灌浆套筒连接件的性能。

关键词：半灌浆套筒锚固板 ABAQUS 黏结滑移塑性损伤拉伸性能