側(cè)向拉-拉壓組合應(yīng)力狀態(tài)下鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能.pdf

1、在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，可靠的粘結(jié)是保證應(yīng)力傳遞及鋼筋與混凝土協(xié)同工作的基礎(chǔ)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或評(píng)估中，粘結(jié)強(qiáng)度是確定鋼筋錨固或搭接長(zhǎng)度的重要指標(biāo)，而粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系又是結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算中的必要參數(shù)。當(dāng)考慮地震作用以及爆炸、沖擊荷載等影響時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)極其復(fù)雜。此時(shí)，鋼筋的粘結(jié)性能將受到周圍混凝土復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)的影響。當(dāng)受力鋼筋處于側(cè)向拉或拉壓組合應(yīng)力下時(shí)，側(cè)向應(yīng)力會(huì)降低鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度。目前針對(duì)這兩種應(yīng)力狀態(tài)對(duì)鋼筋粘結(jié)性能影響

2、的研究較少。因此，本文主要通過試驗(yàn)和理論手段研究了鋼筋在側(cè)向拉/拉壓組合應(yīng)力狀態(tài)下的粘結(jié)性能。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)通過中心拉拔試驗(yàn)，對(duì)側(cè)向拉應(yīng)力作用下光圓鋼筋的粘結(jié)性能進(jìn)行了研究，得到了主要粘結(jié)參數(shù)的預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明，在側(cè)向拉應(yīng)力作用下，光圓鋼筋拉拔試件發(fā)生拔出破壞。隨平均側(cè)向拉應(yīng)力的增大，相對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度呈指數(shù)降低，隨單軸側(cè)向拉應(yīng)力增加，相對(duì)滑移量先增大后保持不變;而當(dāng)雙軸平均側(cè)向拉應(yīng)力增大時(shí)，相對(duì)滑移量先增大后減

3、小;
　　(2)對(duì)側(cè)向拉應(yīng)力作用下光圓鋼筋的粘結(jié)性能試驗(yàn)研究的結(jié)果表明，在相同的側(cè)向壓應(yīng)力作用下，相對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度和滑移量分別隨側(cè)向拉應(yīng)力的增大表現(xiàn)出降低和增大的趨勢(shì)，而當(dāng)側(cè)向拉應(yīng)力保持不變時(shí)，隨側(cè)向壓應(yīng)力的增大，相對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度和滑移量分別增大和降低。根據(jù)規(guī)律，提出了用以粘結(jié)參數(shù)的預(yù)測(cè)模型;
　　(3)通過中心拉拔試驗(yàn)，研究了側(cè)向拉應(yīng)力對(duì)變形鋼筋粘結(jié)性能的影響，提出了預(yù)測(cè)粘結(jié)參數(shù)的計(jì)算模型。結(jié)果表明，對(duì)于非對(duì)稱月牙肋鋼筋，側(cè)向拉應(yīng)

4、力相對(duì)于肋的方向?qū)ψ冃武摻畹恼辰Y(jié)性能有很大影響。當(dāng)材料參數(shù)保持一定時(shí)，側(cè)向不利拉應(yīng)力水平pw越大，試件越可能發(fā)生劈裂破壞。若試件發(fā)生拔出破壞，其極限和殘余粘結(jié)強(qiáng)度隨pw增大而降低，但二者的比值基本保持恒定。相對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度降低的速率隨混凝土強(qiáng)度的增大而提高。同時(shí)，峰值粘結(jié)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滑移量隨pw增大而減小。若試件發(fā)生劈裂破壞，混凝土強(qiáng)度、c/D以及pw共同影響極限粘結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)pw保持不變時(shí)，c/D越小，相對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度降低越迅速。峰值粘結(jié)應(yīng)力

5、對(duì)應(yīng)的滑移量的變化規(guī)律與粘結(jié)強(qiáng)度類似;
　　(4)通過試驗(yàn)研究了側(cè)向拉壓組合應(yīng)力作用下變形鋼筋的粘結(jié)性能。結(jié)果表明，側(cè)向拉壓組合應(yīng)力的施加方向影響變形鋼筋的粘結(jié)性能。粘結(jié)破壞形態(tài)主要受混凝土強(qiáng)度、c/D以及拉壓組合應(yīng)力耦合水平ζ（=pt/ft+pc/fcu）影響。在拔出破壞形態(tài)下，極限和殘余粘結(jié)強(qiáng)度隨ζ增大而降低，但二者的比值基本保持恒定。相對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度降低的速率隨混凝土強(qiáng)度增大而提高，最大粘結(jié)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滑移量隨ζ的增大而減小。若試

6、件發(fā)生劈裂破壞，混凝土強(qiáng)度、c/D以及ζ共同影響極限粘結(jié)強(qiáng)度。ζ相同時(shí)，相對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的降低速率隨c/D減小而增大;峰值粘結(jié)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的滑移量主要與c/D以及ζ有關(guān)，其變化規(guī)律與極限粘結(jié)強(qiáng)度類似。根據(jù)規(guī)律，提出了用以預(yù)測(cè)粘結(jié)參數(shù)的計(jì)算模型;
　　(5)在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了同時(shí)適用于光圓鋼筋和變形鋼筋的局部粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。只要給定鋼筋直徑、保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度以及側(cè)向應(yīng)力狀態(tài)，即可確定鋼筋與混凝土的粘結(jié)滑移曲線。對(duì)比結(jié)果顯示，預(yù)