钢筋在超高性能混凝土中的锚固与搭接性能试验研究

为研究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)与钢筋间的黏结受力性能,设计并制作了45个锚固试件和39个包含新旧UHPC界面的对称搭接试件,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固/搭接长度、荷载形式、箍筋配置以及界面处理方式对黏结性能的影响规律。结果表明:对于锚固试件,其破坏模式和黏结强度主要由保护层厚度和锚固长度共同影响,当保护层厚度小于3d(d为钢筋直径)时,均发生UHPC劈裂破坏,黏结强度均较小;保护层厚度达3d及以上时,锚固长度为5d的试件均发生钢筋屈服后的拔出破坏,黏结强度较大;锚固长度达10d及以上时,试件均发生钢筋拉断破坏,同时黏结强度平均降低幅度达50%以上;对于搭接试件,无箍筋配置的试件均发生界面劈裂破坏;当体积配箍率不低于0.2%时,搭接试件的破坏模式及黏结强度主要受搭接长度的影响,搭接长度大于6d时,破坏模式由钢筋拔出破坏转变为钢筋拉断破坏,且黏结强度明显降低。依据试验结果,对于拔出试件,建议保护层厚度取值为3d~5d,同时建立了最小锚固/搭接长度计算公式,并给出了临界黏结长度系数α的取值建议。

单侧钢板超高性能混凝土组合板单元面内受力性能试验研究

为研究单侧钢板超高性能混凝土(half steel ultra-high performance concrete,HSUHPC)组合板单元的面内受力性能,设计了12个HSUHPC组合板单元试件,采用自主研发的平面双向多功能加载装置完成了3个单向受拉试验、3个双向受拉试验和6个循环剪切试验,研究含钢率、配筋率对HSUHPC组合板力学性能的影响。结果表明,钢板、钢筋和超高性能混凝土在弹性和开裂初期的变形较为一致,在后续的加载阶段能够保持共同受力;HSUHPC组合板中配置的钢筋与超高性能混凝土之间能够发展有效的应力重分布,由于残余拉伸强度较高且具有良好的应变硬化性能,超高性能混凝土能够提供至少50%的受拉和受剪承载力贡献;配筋率和含钢率对HSUHPC组合板单元承载力均有影响;双向受拉工况对HSUHPC组合板单元的面内承载力影响不大,与单向受拉工况下HSUHPC组合板单元的面内承载力接近。基于试验数据和相关现行规范,提出了HSUHPC组合板单元的受拉和受剪承载力计算式,公式计算结果与试验结果偏差均在±10%以内,证明其具有较高的计算精度。