不同试验方法对630MPa级高强钢筋粘结-锚固影响研究

为研究高强钢筋与混凝土粘结性能采用拉拔试验和梁式试验,制作了15根630MPa级高强钢筋中心拉拔试件和15根梁式试件,考虑锚固长度、钢筋直径两个影响因素,从破环形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。结果表明:在相同条件下,拉拔试件破坏形态与梁式试件类似;粘结滑移曲线变化规律相近;高强钢筋与混凝土的平均粘结强度随锚固长度和钢筋直径的增大而减小;拉拔试验测得的粘结锚固强度要高于梁式试验测得的粘结锚固强度;梁式试验比拉拔试验在极限荷载时的滑移量小,梁式试件受力更符合实际受力情况,但梁式试件制作难度比较大;比较梁式试验和中心拉拔试验所得粘结强度,给出两种试件粘结强度的关系。

不同性能水平下600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究

基于性能抗震设计思想的600 MPa级高强钢筋混凝土柱位移角限值研究,对于推广高强钢筋混凝土柱的应用至关重要。通过17根HTRB630高强钢筋混凝土柱试件和3根HRB400钢筋混凝土柱试件的拟静力试验研究了其抗震性能。与HRB400钢筋混凝土柱相比,HTRB630高强钢筋混凝土柱的滞回曲线的形状没有发生明显改变,试件具有较好的承载能力和延性。将基于Kunnath损伤模型计算的损伤指数与试验中测量的损伤指数范围进行了比较,结果表明,Kunnath损伤模型可以准确计算HTRB630高强钢筋混凝土柱的损伤指标。根据HTRB630高强钢筋混凝土柱的破坏特点,以屈服点、峰值点和极限点作为高强钢筋混凝土柱的性能水平控制点。基于性能抗震设计的思想,将600 MPa级高强钢筋混凝土柱的性能水平划分为5个性能水平,即正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌性能水平。结合参考文献中600 MPa级高强钢筋混凝土柱的试验数据,对65个600 MPa级高强钢筋混凝土柱各特征点的位移角进行了相对频率统计分析,得到了600 MPa级高强钢筋混凝土柱在暂时使用、修复后使用和接近倒塌3个性能水平下具有超过90%安全保证率的位移角限值分别为1/150、1/80和1/60。

630MPa级高强钢筋粘结锚固性能梁式试验研究

我国现行规范对于500MPa级以上钢筋在混凝土结构中的应用尚未做出规定,这使得其在工程建设中缺乏设计、施工依据。为了推广630MPa高强钢筋的应用,制作了21个配置630MPa高强钢筋和21个配置400MPa钢筋的粘结锚固试件,通过梁式试验方法,分析630MPa高强钢筋与混凝土在不同混凝土强度、钢筋直径和锚固长度时的粘结锚固性能,并与400MPa钢筋进行对比。研究结果表明:在粘结锚固试件破坏形态、粘结-滑移特性及锚固钢筋应变分布规律等方面,630MPa高强钢筋均展现出与400MPa钢筋较为一致的性能;在同条件下,630MPa高强钢筋与混凝土的平均粘结强度均不同程度高于400MPa钢筋,且这种趋势随钢筋锚固长度的增大而减小,随混凝土强度的提高而增大;按现行《混凝土结构设计规范》确定630MPa高强钢筋锚固长度具有充足的安全储备。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系研究

为了探究600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系,为600 MPa钢筋在混凝土结构的应用提供理论依据,通过4组42个试件进行中心拉拔试验,研究混凝土强度、钢筋锚固长度以及混凝土保护层厚度等因素对600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结-滑移关系的影响规律。结果表明:600 MPa级钢筋在高强混凝土中的拉拔破坏模式包括钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏、钢筋屈服破坏3种模式;钢筋拔出破坏的黏结-滑移曲线包含上升段(包括微滑移段、滑移段、劈裂段)、下降段和残余段;混凝土劈裂破坏的黏结-滑移曲线只包含上升段(包括微滑移段、滑移段、劈裂段);钢筋屈服破坏的黏结-滑移曲线包含上升段(包括微滑移段、滑移段)和水平段。在不发生钢筋屈服破坏情况下,极限拉拔荷载随混凝土强度、锚固长度、钢筋直径的增加而增大。基于试验结果,分析600 MPa级钢筋与高强混凝土黏结破坏特征和黏结-滑移机理,提出了劈裂破坏情况下600 MPa级钢筋与高强混凝土的黏结-滑移关系模型及模型参数的表达式,所提模型及模型参数表达式与试验结果吻合良好。

600 MPa级复合微合金化高强钢筋的研制

采用V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺试制600 MPa级高强钢筋,并对钢筋力学性能、室温组织、时效及疲劳性能进行检验分析。结果表明:钢筋微合金化成分设计、轧制及控冷工艺合理,钢筋具有良好的力学性能、疲劳性能及低应变时效性能,综合性能优异。V-N、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体,组织细小均匀分布,有利于钢筋强韧性能的改善与发挥。V-N、Nb、Cr复合微合金化控冷工艺钢筋室温组织为多边形铁素体+珠光体+少量贝氏体,组织配比及形态较好,有利于钢筋抗拉强度的提高,促进了钢筋抗震性能及综合性能的改善。

600 MPa级高强抗震钢筋热模拟试验研究

利用Gleeble3800热模拟试验机,进行600 MPa级高强抗震钢筋连续冷却转变曲线和热变形工艺试验,测定600 MPa级高强抗震钢筋的动态CCT曲线。通过显微组织观察、硬度测试,研究了不同冷却速度和控制冷终止温度对钢筋显微组织和性能的影响。结果表明:贝氏体转变临界冷却速度为2℃/s;马氏体转变临界冷却速度为5℃/s;钢筋轧后理想控冷速度为≤2℃/s。为保证钢筋综合力学性能及组织安全,理想的轧后控冷工艺为:轧后快速冷却,控冷终止温度700~730℃,钢筋冷床冷却速度≤2℃/s。

600MPa高强钢筋在地下综合管廊中的应用研究

为贯彻落实国务院办公厅2015年发布的《推进城市地下综合管廊建设的指导意见》提出的在 综合管廊中使用高强钢筋的要求,将600 MPa级高强钢筋与目前常用的HRB400钢筋分别应用于地下 综合管廊中,利用广联达算量软件计算统计两种钢筋的用量,套用目前市场两种钢筋的价格,并且考 虑施工因素,最终对比两种钢筋分别应用于地下综合管廊中的工程综合成本。结果表明:600 MPa级 高强钢筋相较于HRB400钢筋,可以大大减少钢筋用量,降低水、铁矿石等资源的消耗,以及标准煤 能源的利用,减少二氧化碳、污水及粉尘等污染物的排放,降低地下综合管廊的工程综合成本约 17.66%。利用600 MPa级高强钢筋建设地下综合管廊,具有节约钢筋用量、降低工程造价、降低资 源和能源的消耗,以及减少污染物排放等优点。

基于Reinforcing Steel本构的高强钢筋混凝土柱纤维模型研究

为了研究HTRB630E级高强钢筋的基本力学参数和疲劳性能,本文进行了应变等幅低周疲劳性能试验,并将试验结果与HRB400级钢筋的结果进行了对比分析。首先,基于应变等幅低周疲劳试验数据点,对OpenSees程序中Reinforcing Steel材料本构的疲劳参数C f、C d和α进行拟合,然后采用拟合的Reinforcing Steel材料本构疲劳三参数,基于OpenSees软件对钢筋混凝土柱有限元纤维模型进行数值模拟,最后将数值结果与试验柱结果对比分析。结果表明:拟合的疲劳三参数对有限元纤维模型有优化效果,为配置HTRB630E级高强钢筋混凝土结构数值纤维模型提供参考。

住房和城乡建设部工业和信息化部联动加快推广应用高强钢筋

住房和城乡建设部、工业和信息化部日前联合出台的《关于加快应用高强钢筋的指导意见》要求,在建筑工程中加速淘汰335MPa级钢筋,优先使用400MPa级钢筋,积极推广500MPa级钢筋。

630 MPa高强钢筋混凝土大偏压柱受力性能试验

设计制作了17根630 MPa新型热处理带肋高强钢筋混凝土大偏心受压足尺柱试件,分析其破坏形态、侧向挠度、钢筋应变、混凝土应变及承载力,以研究630 MPa高强钢筋混凝土大偏心受压柱的受力性能和630 MPa高强钢筋的应力状态及抗压强度发挥水平。结果表明:630 MPa高强钢筋混凝土大偏心受压柱的典型破坏形态与普通钢筋混凝土相同;混凝土受压区所能达到的极限压应变大于现行规范采用的0.0033,有利于偏心受压构件中630 MPa高强钢筋抗压强度的充分发挥,达到与抗拉强度相同的值。各试件承载力试验值均远大于其承载力设计值,两者比值的平均值为1.887,用现行规范对630 MPa级高强钢筋混凝土柱构件进行设计计算是合理且安全的。提出了630 MPa高强钢筋在偏压构件中抗拉和抗压强度设计值取值均为545 MPa的建议,为制定高强钢筋混凝土结构应用技术规程和推广630 MPa高强钢筋的工程应用提供了试验依据。

635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏压性能试验研究

635 MPa级热轧带肋高强钢筋是一种采用热轧工艺微合金化的新型高强金属材料,与热处理或冷加工高强钢筋相比具有强度高、延性好、成本低等显著优势。为研究635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱的偏压受力性能,对20根635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱展开偏压试验,试验参数为偏心率、纵筋配筋率、箍筋强度和高宽比,揭示其典型破坏模式和受力机理和荷载-挠度曲线以及应变分布规律。研究结果表明:635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏心受压的破坏模式主要包括大偏心和小偏心受压破坏,其偏压承载力随着偏心距和高宽比的减小而增大,随纵筋配筋率和箍筋强度的增大而增大;其延性随着箍筋强度和纵筋配筋率的提高而明显改善。对GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》(2015版)的承载力计算值与试验值进行比较,结果显示采用GB 50010-2010(2015版)可以较准确地评估635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土柱偏压承载力。

635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的轴压性能分析及承载力计算研究

为探究635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的轴压性能和受力机理,建立了轴压下635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱有限元分析模型,通过轴压试验结果验证了分析模型的准确性。分析了纵筋配筋率、箍筋强度、体积配箍率等诸多参数对其轴压性能的影响规律,揭示了其轴压下全过程受力特征以及混凝土与高强钢筋的强度匹配问题。基于分析结果,综合考虑了箍筋强度、体积配箍率以及高强钢筋与混凝土匹配性问题,提出了635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土短柱的轴压承载力计算方法。研究结果表明:635 MPa级热轧带肋高强钢筋混凝土轴压短柱的破坏模式主要表现为柱中部混凝土压溃,钢筋笼呈灯笼状鼓曲;极限轴压承载力随混凝土强度、纵筋配筋率、纵筋强度、体积配箍率、箍筋强度的提高而增大。为了充分发挥635 MPa级热轧带肋高强钢筋的强度,宜匹配C50以上强度等级的混凝土;所提极限承载力计算式可以用于实际工程。

配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土边节点受力性能试验研究

通过对配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土边节点进行低周往复荷载试验,分析边节点的破坏形态、剪力与转角等,对比边节点核心区混凝土应变和箍筋应变等受力性能指标,研究混凝土种类及剪压比的变化对边节点受力性能的影响。研究结果表明：减小配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土边节点的剪压比可以改善其破坏形态,降低其核心区剪切变形,但使节点的剪力降低。节点中浇筑高韧性混凝土可以显著改善配置600MPa级高强钢筋边节点核心区的混凝土脱落,从而改善其破坏形态,减小加载初期核心区的箍筋应变,提高边节点核心区混凝土的主拉应变,降低边节点核心区剪切变形;边节点的平行受力方向的箍肢应变明显大于垂直受力方向的箍肢应变。

高强钢筋超高性能混凝土柱抗震性能研究

为研究高强钢筋超高性能混凝土柱抗震性能,对4根配置630MPa高强钢筋的超高性能混凝土柱进行低周往复荷载试验。研究轴压比、箍筋间距和纵筋配筋率对试验柱的破坏特征、受力性能、滞回特性以及其耗能性能等影响。结果表明:试件均表现为弯曲延性破坏,受压钢筋的屈曲延缓,混凝土未发生明显剥落,柱整体性较好;随着试件的轴压比增大,其承载力明显提高,延性与耗能能力降低;减小箍筋间距,试件刚度退化减缓,延性与耗能能力显著提升;纵筋配筋率的增大,使得试件承载力与耗能能力显著提高,变形能力增强;高强钢筋与超高性能混凝土两者能够有效地协同工作,配置630MPa高强钢筋超高性能混凝土柱滞回曲线饱满,具有较高的承载力、延性及耗能能力,表现出较好的抗震性能。

配置600 MPa级钢筋异形柱梁柱节点抗震性能试验研究

异形柱梁柱节点是结构的薄弱部位,为了改善异形柱梁柱节点薄弱部位的受力性能,采用配置600 MPa级高强钢筋和X形筋两种改善异形柱梁柱节点受力性能的方法。设计了4个异形柱梁柱节点组合体试件并对其进行拟静力加载试验,研究分析节点的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、承载力、延性及钢筋应变等性能指标,揭示配置600 MPa级钢筋节点的抗震性能及配置X形筋对节点抗震性能的影响规律。研究结果表明:配置600 MPa级钢筋的节点具有较高的承载力,相比于配置500 MPa级钢筋的节点延性稍差;配置X形筋可明显改善节点的破坏特征,并可提高节点的承载力、延性及耗能能力,改善节点的抗震性能。

600MPa高强钢筋高强混凝土梁刚度试验研究

分别进行了4组8根不同配筋率的配置600MPa高强钢筋与C60高强混凝土梁的刚度试验,以及1组2根配置400MPa钢筋与C60混凝土的对比梁的刚度试验研究.确定出各级荷载作用下各试验梁的截面应变变化规律,分析了开裂后正常使用阶段实测钢筋应力的变化规律,得到了配置600MPa高强钢筋高强混凝土梁的荷载-挠度全过程曲线.试验结果表明:配置600MPa级钢筋的高强混凝土梁具有良好的变形性能,荷载-挠度曲线仍为典型的三折线变化.其他条件相同时,配置600MPa高强钢筋的混凝土梁相比于配置400MPa钢筋梁的极限承载力提高了41.6%.基于试验研究结果,分析了现有国内外规范公式对于配置600MPa高强钢筋混凝土梁的刚度计算方法的适用性,进而推荐了适用于600MPa高强钢筋高强混凝土梁刚度计算的3种计算模式.

外形参数变化的高强带肋钢筋粘结性能试验研究

为研究月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大对钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响,分别选用强度等级为630MPa的标准外形月牙纹钢筋(T63)和横肋间距增大的新外形月牙纹钢筋(TB63)制作拉式钢筋混凝土锚固试件,考虑混凝土强度、锚固长度、钢筋直径三个变化因素,通过拉式试验,从破坏形态、粘结强度、粘结滑移性能等方面进行了对比分析。试验研究表明:横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度略高于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度,说明钢筋肋距的增大有利于粘结性能的提高。两种钢筋混凝土试件,在同等条件下的破坏形态相同,粘结滑移曲线变化规律基本相同,横肋间距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件在粘结滑移曲线峰值处的滑移量略小于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件,而峰值粘结应力略大于标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件。混凝土强度变化对标准外形月牙纹高强钢筋混凝土试件的粘结强度的影响更显著。锚固长度的变化对肋间横距增大的新外形月牙纹高强钢筋混凝土试件粘结强度的影响变化比较显著,钢筋直径的变化对两种钢筋与混凝土的粘结强度的影响变化基本相同。月牙纹630MPa高强钢筋肋距加大其粘结锚固性能不低于标准肋距的钢筋,由此判断,加大肋距的月牙纹630MPa高强钢筋的锚固长度在工程应用中可使用现行《混凝土结构设计规范》的相关规定。

配置600MPa钢筋的预应力混凝土梁受弯性能研究

为研究配置600 MPa级高强钢筋有粘结部分预应力混凝土梁的受弯性能,在静力荷载作用下,进行了9根纵向受拉非预应力筋采用600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯性能试验.对比分析试验梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、挠度等.研究结果表明：配置600 MPa级高强钢筋的后张法有粘结部分预应力混凝土梁和配置普通钢筋后张法有粘结部分预应力混凝土梁的受力性能相同;配置600 MPa级高强钢筋的试验梁的受弯承载力可以按照现行《混凝土结构设计规范》中相关公式计算.当600 MPa级高强钢筋取520 MPa的强度设计值时,采用现行规范计算配置600 MPa级高强钢筋的试验梁受弯承载力的安全储备较高.