钢筋混凝土结构锚固区粘结疲劳性能试验研究

摘要

目前，对于疲劳荷载下钢筋混凝土构件锚固区受力性能的研究及静载下钢筋与混凝土粘结性能的研究已经有很多。但是前者大部分还只停留在对组成钢筋混凝土构件材料疲劳性能的研究，即对疲劳荷载下钢筋和混凝土各自受力性能的研究，而对于疲劳荷载下钢筋与混凝土粘结性能的研究相对较少。同样后者也只局限于静载下钢筋与混凝土粘结性能的研究，尚未考虑疲劳荷载下钢筋与混凝土粘结性能的研究。现有的试验研究和理论探讨通常仅在研究钢筋混凝土构件及节点的恢复力特性中附带考查了粘结退化的影响，很多问题缺乏明确的答案。对于承受疲劳荷载作用的混凝土结构，如桥梁、吊车梁等，保证其具有足够的疲劳寿命，在使用期内不发生疲劳破坏，对结构的安全性具有十分重要的意义。因此，深入开展疲劳荷载下钢筋与混凝土锚固区粘结性能的研究具有重要的理论意义和应用价值。 本文开展了钢筋与混凝土棱柱体试件在静载和疲劳荷载下粘结性能的试验，对钢筋混凝土结构锚固区粘结疲劳性能进行了系统研究，主要内容和成果如下： 本文进行了24个钢筋混凝土棱柱体试件的轴向静载和疲劳荷载拉拔试验。试验结果表明：经疲劳荷载后试件的粘结破坏型态与单调静载作用下的粘结破坏型态相似。由于本次试验采用试件的锚固长度较长，混凝土保护层厚度也较大，试件破坏过程均表现为加载端区域首先出现内裂缝，由于横向约束较强，裂缝并未到达试件表面。随着荷载增加，加载端钢筋开始屈服变形，荷载向自由端传递，加载端粘结失效，有效粘结长度逐渐向自由端转移。直到钢筋被拔出瞬间，在构件自由端表面出现了劈裂裂缝。在较高应力水平下，钢筋较大滑移量主要在第一个循环中产生，在随后的循环中，滑移量趋于稳定：在低应力水平下，可以发现循环次数对滑移量的增长影响很小。 通过对本次试验采集到的钢筋应变、钢筋加载端和自由端相对滑移量等数据和观察到的现象进行分析研究，对疲劳荷载下钢筋与混凝土粘结退化机理进行了初步探讨，并据此对粘结疲劳损伤机理进行了研究。建立了钢筋加载端滑移量的损伤模型，得到相应的损伤累积和演化的规律。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2单调荷载下钢筋与混凝土粘结性能研究现状

1.2.1试验方法的发展

1.2.2粘结性能研究现状

1.2.3粘结滑移本构关系

1.3疲劳荷载下锚固粘结研究现状

1.4本文研究目标和内容

第二章 钢筋混凝土粘结疲劳试验设计

2.1 引言

2.2试验方案

2.2.1试件设计

2.2.2测试内容

2.2.3试件浇注和养护

2.2.4试验装置

2.2.5加载方案

2.3材料性能

2.3.1混凝土

2.3.2钢筋

第三章试验结果及分析

3.1 引言

3.2单向静载试验

3.3.1试验现象

3.3.2静载下粘结滑移关系

3.3.3粘结应力分析

3.3重复疲劳荷载试验

3.3.1试验现象

3.3.2滑移量与疲劳荷载循环次数关系

3.3.3钢筋应力时程分布曲线

3.3.4粘结应力时程分布曲线

3.3.5粘结退化分析

3.4本章结论

第四章重复荷载下粘结疲劳性能及特征

4.1引言

4.2钢筋与混凝土的粘结作用的三部分组成

4.3重复荷载作用下影响粘结性能的主要因素

4.4静载下粘结性能特征

4.4.1光圆钢筋与混凝土粘结性能特征

4.4.2变形钢筋与混凝土粘结性能特征

4.5重复荷载下粘结疲劳性能特征及退化机理分析

4.5.1等幅重复荷载下粘结疲劳性能特征

4.5.2变形钢筋重复荷载下粘结退化机理

4.6本章结论

第五章重复荷载下钢筋混凝土粘结力学分析

5.1引言

5.2模型的建立

5.3基本方程

5.3.1应力—应变关系式

5.3.2钢筋微段平衡方程

5.4应力分量求解

5.4.1粘结区的应力

5.4.2脱粘区的应力

5.5相对滑移量求解

5.6本章结论

第六章钢筋混凝土粘结疲劳累积损伤研究

6.1引言

6.2现有的疲劳损伤模型

6.2.1混凝土疲劳损伤公式

6.2.2钢筋疲劳损伤

6.3钢筋混凝土粘结损伤变量D

6.3.1通过加载段残余滑移量构造损伤变量D

6.4本章结论

第七章结论与展望

7.1主要结论和成果

7.2展望

参考文献

致谢