型鋼混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)滑移性能試驗研究與基本理論分析.pdf

1、型鋼混凝土構(gòu)件具有承載力大、剛度大、構(gòu)件截面尺寸小、良好的延性以及較好滯回特性及耗能性能，因此型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的應用越來越廣泛。型鋼與混凝土之間良好的粘結(jié)作用是保證型鋼混凝土構(gòu)件中型鋼與混凝土協(xié)調(diào)工作的基礎，型鋼、鋼筋和混凝土三種材料元件協(xié)同工作，以抵抗各種外部作用效應，才能夠充分發(fā)揮型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。型鋼與混凝土之間的粘結(jié)作用直接影響著型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的受力性能、破壞形態(tài)、計算假定、構(gòu)件承載能力、裂縫和變形計算理論和分析方法

2、。 目前各國規(guī)范對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算方法不盡相同，但它們的共同特點都是簡化或避開了對型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移問題的精確處理。筆者對現(xiàn)有的型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能的研究資料進行了總結(jié)和分析，結(jié)果表明型鋼混凝土粘結(jié)滑移是一個較復雜的課題，諸多研究成果分歧與矛盾較大，許多問題尚不足以定論，因此型鋼混凝土粘結(jié)性能的研究有待于進一步的深入和完善。 基于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體特性，本文對型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能的試驗方案進行了

3、詳細的研究。本文擬定試驗試件設計以軸心拉拔為主，輔以軸心推出、短柱和推拉反復試驗。軸心拉拔試驗依據(jù)正交試驗設計原理，考慮4因素：混凝土強度等級、混凝土保護層厚度、型鋼錨固長度和橫向配箍率，設計試件16榀；為了考察型鋼翼緣內(nèi)、外側(cè)和腹板表面各自的粘結(jié)應力大小和分布規(guī)律，增設了隔離腹板和翼緣內(nèi)側(cè)及僅隔離腹板的對比試件各2榀；為了模擬型鋼混凝土柱軸心受壓及軸心拉壓反復受力，增設了軸心推出和短柱試驗試件各2榀以及軸心推拉反復試驗試件4榀，共計2

4、8榀試件。對型鋼與混凝土之間的粘結(jié)應力及滑移的分布規(guī)律進行量測，并同時對粘結(jié)滑移的內(nèi)裂縫形成和發(fā)展進行追蹤觀察。 本文對試件的破壞形式和形態(tài)進行深入分析，確定了粘結(jié)應力和滑移量的分布規(guī)律，以及影響型鋼與混凝土粘結(jié)滑移性能的主要因素，提出了型鋼混凝土粘結(jié)強度和滑移量的計算公式，研究了型鋼與混凝土的粘結(jié)滑移機理，建立了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的臨界保護層厚度與最小配箍率的計算模型，給出了臨界錨固長度的計算方法，并進行了錨固長度的可靠度分析。

5、 基于型鋼混凝土破壞機理，研究了型鋼周圍混凝土的應力狀態(tài)，在理論上推導了型鋼與混凝土連接面上各應力之間的關(guān)系，建立了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)滑移破壞準則；基于試驗統(tǒng)計得到的型鋼混凝土粘結(jié)應力和滑移量的分布規(guī)律，推導了考慮粘結(jié)滑移時型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算的平衡方程，由加載端的荷載滑移關(guān)系建立了統(tǒng)一粘結(jié)滑移本構(gòu)模型，根據(jù)型鋼應力與型鋼與混凝土之間粘結(jié)應力的關(guān)系，推導了粘結(jié)應力與粘結(jié)滑移之間的相互關(guān)系，由試驗結(jié)果得到了粘結(jié)滑移隨型鋼錨固位置變

6、化的規(guī)律，進而提出考慮型鋼錨固位置變化的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系式；提出了合理的型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移單元，其中采用剛度法表示粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，并給出了剛度系數(shù)的計算公式。 研究成果為改進型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的強度、剛度、變形、裂縫寬度計算理論提供了試驗依據(jù)；研究成果可以直接應用于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析，以通過數(shù)值試驗方法對其各種可能的受力情況進行模擬，使其理論分析結(jié)果得以改進與完善，并應用于一般型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工程設計中。