鹽凍融環(huán)境下鋼演化筋混機理凝土研究粘結性能.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鹽凍作用作為一種特殊的凍融作用,它不僅會劣化鋼筋混凝土構件外圍混凝土的力學性能,使表層混凝土出現(xiàn)剝蝕現(xiàn)象,更重要的是鹽凍作用會導致鋼筋與混凝土之間粘結性能的改變,降低構件和結構的耐久性,使構件和結構在低于設計使用年限而提前發(fā)生失效破壞。本文以精細試驗研究為基礎,結合理論分析和精細化的仿真分析,揭示了鹽凍作用下鋼筋與混凝土粘結性能的演化機理。具體完成工作及結論如下:
  歷經(jīng)0、25、50、100、150次鹽凍融循環(huán)后,分析標準伴隨

2、試件和中心拉拔試件(帶肋鋼筋試件、配箍筋試件、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件)表面損傷狀態(tài),各凍融工況下配箍筋試件的質量損失率最大。詳細分析了各類試件歷經(jīng)各凍融工況后的拉拔破壞形態(tài),帶肋鋼筋試件、配箍筋試件、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件的破壞形式依次為劈裂破壞、拔出劈裂破壞、拔出破壞、拔出破壞。并描繪出帶肋鋼筋試件、配箍筋試件拉拔破壞后表面裂縫的展開圖。多數(shù)帶肋鋼筋試件被劈裂成三塊,一般在鋼筋橫肋對應側面產(chǎn)生主裂縫;隨著混凝土凍融損傷程度的加

3、深,配箍筋試件表面橫向裂縫的數(shù)量相對增多,且裂縫寬度相對增大,表面裂縫形態(tài)越來越明顯。
  通過構建精細化的帶肋鋼筋有限元模型,分析了帶肋鋼筋從混凝土中拔出發(fā)生劈裂破壞的全過程。通過仿真分析進一步驗證帶肋鋼筋試件一般在橫肋對應側面產(chǎn)生主裂縫。分析了鋼筋從混凝土拔出過程中的應力變化全過程,隨著荷載等級的增加,鋼筋應力逐漸向自由端擴散,鋼筋錨固段起點產(chǎn)生較高的應力集中。通過校核試驗和仿真中沿錨固長度開槽鋼筋內鋼筋應變、鋼筋內應變片對應

4、混凝土外應變值,驗證了模型的準確性,在此基礎上,通過仿真分析解決試驗研究中難以測量界面處混凝土應變值的難題,并分析沿錨固長度范圍內同一橫截面處混凝土的應變分布的不均性,并得到混凝土不均勻系數(shù)UE值分布曲線,UE值與荷載等級、錨固位置直接相關。對比分析了試驗與仿真平均粘結-滑移曲線,超過峰值粘結強度后,試驗與仿真曲線都有一個短暫的平臺,粘結力變化緩慢,而滑移值快速發(fā)展。通過分析基圓兩側橫肋對稱和錯開分布對粘結性能的影響,發(fā)現(xiàn)兩種工況極限粘

5、結強度基本一致,鋼筋橫肋對稱的混凝土試件的延性相對更好。
  在歷經(jīng)150次鹽凍循環(huán)后,標準混凝土立方體抗壓強度下降42%,并擬合得到鹽凍作用后混凝土抗壓強度退化公式。通過精細化中心拉拔試驗,獲取了鹽凍融作用后帶肋鋼筋試件、配箍筋試件(帶肋鋼筋)、光圓鋼筋試件、鋁合金筋試件每級荷載對應下加載端和自由端滑移值,在此基礎上對各類試驗用筋鹽凍作用后特征滑移量、特征荷載值、特征粘結強度值、加載端和自由端各自的荷載-滑移關系、平均粘結-滑移

6、全曲線關系等進行詳細規(guī)律分析和內在機理剖析。通過對混凝土鹽凍融歷程進行分析,在融化平衡階段,孔隙內空氣和溶液的膨脹將在各類試驗用筋表面產(chǎn)生附加圍壓作用,這種附加圍壓作用類似于箍筋的橫向約束作用。歷經(jīng)0次、25次、50次、100次鹽凍融循環(huán)作用,帶肋鋼筋試件的極限粘結強度呈先增大后減小的規(guī)律;鋁合金筋試件和光圓鋼筋試件的極限粘結強度(150次凍融次數(shù)范圍內)呈增大趨勢;配箍筋試件(帶肋鋼筋)極限粘結強度隨凍融次數(shù)的增加不斷下降。
 

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