盐冻融环境下光圆钢筋与混凝土粘结性能退化机理研究

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目前,极端气候频发,盐冻融破坏已成为北方全部地区及南方部分地区混凝土结构破坏的主要原因之一。盐冻融循环作用后,混凝土的抗冻性能和力学性能发生退化,钢筋与混凝土之间的粘结性能也遭到破坏,而粘结性能是钢筋与混凝土协同工作的基础,是钢筋混凝土结构发挥正常承载力的重要保证。因此,本文以试验为基础,结合理论分析系统研究了盐冻融环境下光圆钢筋与混凝土之间的粘结滑移退化性能,揭示了盐冻融作用对粘结滑移破坏的机理。具体完成如下工作:  采用快冻法,研究了盐冻融循环15次、30次、45次和60次后,混凝土的外观损伤特征,并比较了质量损失率、相对动弹性模量损失率随盐冻融次数变化的关系,同时结合标准立方体的劈裂抗拉试验,系统分析了盐冻融作用对混凝土的损伤特征关系;  采用中心拉拔试验,研究了中心拉拔试件的粘结强度特征值和滑移量在不同盐冻融循环次数下的演化特征,并结合试验数据提出了未配箍筋试件极限粘结强度的退化模型;  采用中心拉拔试验,研究了不同盐冻融损伤程度下粘结滑移的退化规律,并分析了箍筋对粘结滑移性能的影响;  探究了盐冻融作用对钢筋混凝土接触界面的损伤机理。基于试验数据建立了盐冻融环境下光圆钢筋与混凝土的粘结滑移本构关系。为盐冻融环境下钢筋混凝土结构的非线性有限元分析提供了理论根据。  在上述工作的基础上,得出如下结论:  盐冻融作用导致混凝土的相对动弹性模量下降,混凝土强度下降,混凝土剥落量逐渐增大,且配箍筋试件的保护层与未配箍筋试件相比更易脱落;  盐冻融次数越多,光圆钢筋与混凝土的相对滑移变得越来越容易,粘结刚度越来越小,同时盐冻融作用使极限承载力受到很大程度的削弱,而箍筋通过对核心区混凝土围压作用的增强能显著弥补盐冻融导致的混凝土强度降低和界面效应劣化对粘结强度特征值的影响;  箍筋可增大光圆钢筋与混凝土之间的相对滑移量,这在一定程度上延缓了试件的破坏,增加了试件的安全储备;  同一荷载等级下,随盐冻融次数的增加,钢筋与混凝土之间的平均滑移量呈增大的趋势;而箍筋通过对核心区混凝土的围压作用能显著减小钢筋与混凝土之间的相对滑移;  随盐冻融循环次数的增加,锚固段钢筋应变、粘结应力沿锚长的分布形式逐渐发生改变,说明盐冻融作用使钢筋与混凝土之间的界面结构发生了改变。  在荷载作用下,中心拉拔试件混凝土表面沿钢筋纵向方向应变从钢筋加载端至自由端呈逐步衰减趋势,且与钢筋锚固段内应变随荷载的变化同步增大或减小。
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