高温环境500MPa级钢筋与混凝土粘结性能试验研究

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钢筋混凝土构件能够得到广泛的应用主要由于钢筋和混凝土受力时变形一致,不会发生大的滑移,钢筋混凝土之间的粘结滑移性能影响着钢筋混凝土结构和构件的受力作用。而构件经受火灾后,承载能力明显减低,对钢筋混凝土间的粘结锚固影响也很大。近些年随着再生混凝土使用的频率越来越多,由其带来的工程问题也将会越来越受到重视。而国内外关于钢筋与再生混凝土构件受高温作用后以及高温作用下的力学性能研究相对较少,钢筋与再生混凝土粘结锚固在高温后以及高温下的机理研究为钢筋与再生混凝土结构和构件的抗火设计提供理论和试验依据,为火灾现场开展救助工作以及灾后修复及使用提供安全保证。因此,本文共进行88个高温后以及高温下不同类别混凝土和钢筋的粘结滑移试验,并基于混凝土损伤力学模型建立了高温后以及高温下粘结-滑移本构方程。本论文主要工作如下:(1)对应于混凝土强度、混凝土受火温度、混凝土类别、混凝土高温状态四个因素设计并完成了88个试件的试验,得出了高温后以及高温下粘结应力-滑移曲线。(2)对高温作用后的试件以及高温作用下的试件进行高温试验,当钢筋混凝土粘结段温度达到设定温度所需时间均大于6.5h,且随着温度的升高,当核心区温度升高至140℃?180℃时,由于水蒸气的蒸发,粘结段内温度升温速度减慢甚至温度值降低。(3)通过高温后粘结应力-滑移曲线,分析高温后钢筋与混凝土粘结性能随温度的变化规律,以及不同混凝土强度、不同粗骨料取代率的混凝土对粘结性能的影响。(4)通过高温下粘结应力-滑移曲线,分析高温下钢筋与混凝土粘结性能随温度的变化规律,与高温后试验数据进行对比,得出不同混凝土强度、不同粗骨料取代率的混凝土对粘结性能的影响。(5)通过试验得到的数据推算出高温后以及高温下的极限粘结强度公式,且实测的极限粘结强度?和计算得到的粘结强度?max,T比较接近,此公式对粗骨料取代率为100%的再生混凝土试件具有较好的精度。(6)对历年来高温后以及高温下钢筋与混凝土粘结试验进行统计,得出高温后和高温下的试件在温度大于400℃时极限粘结强度衰减幅度增大,且本文的试验数据与整体数据变化规律吻合度很高。(7)本对高温后以及高温下钢筋混凝土的界面进行损伤研究,建立了损伤模型,绘制了D-S曲线,以损伤理论为基础回归分析的方法建立了高温后以及高温下钢筋与混凝土界面损伤的本构模型关系,这些本构方程对于研究钢筋与混凝土界面损伤打下了基础,具有重要的意义。
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