锈蚀钢筋与混凝土动态粘结性能的试验研究(4)

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四川建筑科学研究第34卷

间的粘结锚固位置函数分布有以下特征。

(1)双峰值现象 在距离加载端和自由端约0 25la处各有一个峰值,未锈试件和轻锈试件表现得更为明显。这是由于特殊的荷载作用方式造成的,在峰值逐渐增大的三角波荷载作用下,荷载经历了加载卸载多次循环,除自由端附近外,其他锚固区域的钢筋也经历了多次拉伸、回缩;混凝土也经历了拉、压多次循环;钢筋和混凝土之间的粘结应力也经历了正向、反向粘结应力多次循环。这些都使得钢筋与混凝土之间的粘结刚度遭到破坏,尤其是锚固区中部,粘结刚度的退化是相当严重的。

(2)自由端附近粘结刚度得到强化 拉力作用下,锚固区所有钢筋肋在外力作用方向一侧混凝土受压,荷载每一个循环卸载为0,钢筋回缩,加载端钢筋肋会与混凝土脱开;由于反向粘结应力的作用,这种 脱开 从加载端开始向自由端衰减,自由端钢筋肋与外力方向一侧混凝土自始至终处于挤紧状态,一直处于挤压状态的混凝土和钢筋的粘结锚固

了和位置有关外,与时间也有关系(或者说不同循环下 s本构关系有所不同)。在进行结构有限元分析时,最关心的是破坏阶段的应力状态,本研究的粘结滑移本构关系,正是用此阶段的试验结果获得的。

3.1 位置函数

选择不同锈蚀程度的试件S2,S9,S12和S17,拟合出了4种锈蚀程度试件破坏阶段(最后一个循环,从加载开始到荷载达到峰值破坏),各级荷载下对应的粘结应力及滑移沿锚固深度的分布。

以粘结应力为纵标,滑移为横标,即得一组不同锚固深处的 s关系曲线。在该组曲线上,取同一滑移值下不同位置处的粘结应力连成曲线,即将纵坐标粘结应力除以其平均值,横坐标锚固位置除以总锚固深度,得位置函数曲线,如图13

所示。

刚度得到强化。

(3)快速增长的三角波荷载作用下,粘结刚度在锚固区中部的退化由于钢筋的锈蚀得到缓解 锈蚀较严重的S12和S17两个试件,其锚固区中部的粘结刚度明显高于未锈及轻锈的两个试件S2和S9(尽管他们都远小于静载下普通钢筋混凝土在该位置的粘结刚度)。正如前述,锚固区中部粘结刚度的降低是由于动荷载作用下正、反向粘结力反复作用的结果,锈蚀越严重,残余粘结应力越小,反复作用对粘结刚度的破坏作用相对变小了。

(4)加载端和自由端附近约0 25la范围内,粘结刚度随锈蚀程度而降低 稳定的锈蚀物侵入周围混凝土,这样,就把钢筋和混凝土约束在一起,增加了胶着力的作用。随着锈蚀程度的加深,钢筋和混凝土之间的锈蚀产物逐渐聚集形成锈层,锈层是由质地松散的片状或粉状物组成(在试件破型后可以看到),破坏了钢筋和混凝土之间的胶着力,从某种程度上也破坏了钢筋和混凝土之间的摩擦、咬合作用,导致粘结刚度下降,对于严重锈蚀伤及钢筋肋的试件尤其如此。

对各种锈蚀程度试件的位置函数曲线进行拟合,得到统一的位置函数表达式,引入钢筋锈蚀深度tr来考虑锈蚀程度的影响。

2

f2(x/la)=A1[0 01+10 49-41 42()+59 6

lala

()] 0 0 25(1)ala

图13 锈蚀程度对位置函数的影响

Fig.13 Curvesofbondanchorpositionfunction

比较可以看出,动荷载下,锈蚀钢筋和混凝土之