高温环境500MPa级钢筋与钢纤维混凝土粘结性能试验研究

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钢筋与混凝土材料于现代建筑结构中应用广泛,两者材料性能有本质区别,却可共同稳定的作用于建筑结构之中,这离不开两者之间良好、可靠的粘结作用。牢固的粘结可使钢筋与混凝土紧密结合在一起,并充分发挥两种材料间的互补作用。随着我国经济发展和人民生活质量的提高,人们对于使用建筑的稳定性、可靠性、抗灾害能力也有越来越高的要求。钢纤维混凝土是一种极具发展前景的现代建筑材料,据研究表明,钢纤维材料以其自身良好的抗拉能力,掺加到混凝土之后,使混凝土材料的弱抗拉能力得到了有效提高,弥补了混凝土材料的自身特性缺陷。随着钢纤维混凝土的研究及应用进展推进,有关钢纤维混凝土的理论研究和现场施工应用技术得到了较快发展,为钢纤维混凝土的投入使用奠定了理论基础和技术应用基础。针对钢纤维混凝土在现代建筑行业中较快的发展与应用趋势,深入开展与钢纤维混凝土和钢筋相关的试验及理论研究具有较大意义。本文将通过500MPa级钢筋与钢纤维混凝土试件的中心粘结拉拔试验,对钢筋与钢纤维混凝土之间的粘结性能进行研究。本论文主要工作如下:(1)本文以混凝土种类、钢纤维单位体积掺量、温度条件为变量,共设计完成了 18个普通混凝土、54个钢纤维混凝土立方体试件的中心拉拔试验。(2)分析不同钢纤维单位体积掺量对混凝土的抗压、抗劈裂性能的改善情况。观察各类钢纤维混凝土试件受不同高温环境影响下,其表观损伤变化情况,观察不同钢纤维掺量的混凝土试件在中心拉拔试验后,其破坏形态及裂缝的开展情况。(3)研究钢纤维混凝土与普通混凝土试件分别在常温、高温后及高温下的破坏现象,归纳钢筋分别与普通混凝土、钢纤维混凝土之间的粘结应力和相对滑移的变化关系,绘制普通混凝土、钢纤维混凝土试件粘结损伤过程的粘结-滑移(τ-S)关系曲线。(4)对比常温、高温后及高温下各组试验的粘结-滑移(τ-S)曲线变化特点,分析普通混凝土、钢纤维混凝土与钢筋之间的粘结性能损伤变化规律,通过建立损伤变量与滑移量间的关系,研究粘结应力与滑移量间的变量关系。运用ORIGIN软件对变量之间的相关关系进行分析拟合,拟合出钢筋与钢纤维混凝土之间的粘结-滑移(τ-S)本构关系方程,并对其进行计算误差核准。(5)通过有限元分析软件研究钢筋与钢纤维混凝土的粘结-滑移损伤过程。将拟合公式计算所得粘结应力和滑移值,输入ABAQUS有限元分析软件建立的数值模型,模拟得到试件中钢筋拔出过程的应力分布形式及应力与钢筋滑移量的变化关系。将数值模拟分析结果与试验采集数据对比,进一步验证所得粘结-滑移本构关系的可行性。
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