钢筋受压黏结滑移模型48-p3545-100159

第 42 卷第 11 期中南大学学报(自然科学版) V ol.42 No.11 2011年11月 Journal of Central South University (Science and Technology) Nov. 2011

钢筋受压黏结滑移模型

李海涛 1 ，Deeks A J 2 ，苏小卒 3

(1. 南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京，210037；

2. School of Engineering and Computing Science, Durham University, Durham DH1 3LE,England；

3. 同济大学 建筑工程系，上海，200092)

摘要：为研究钢筋的受压黏结滑移关系，采用分辨率较高的激光位移计，对一批短锚长试件进行系列推出试验研 究，得到精确度较高的黏结滑移值及完整的试验黏结滑移关系曲线，描述钢筋在混凝土中的受压黏结滑移破坏全 过程：弹性阶段、局部滑移阶段、滑移上升段、滑移下降段和残余段。在对试验得到的较短锚长试件推出试验结 果分析的基础上，经统计回归和分析，提出钢筋的受压黏结滑移曲线模型，并与试验结果进行对比。

关键词：钢筋；推出试验；黏结滑移模型

中图分类号：TU398 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2011)11−3545−06

Compressive bond slip model of reinforcing bars

LI Hai­tao 1 ,Deeks A J 2 , SU Xiao­zu 3

(1. School of Civil Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing210037, China;

2.School of Engineering and Computing Sciences, Durham University, Durham DH1 3LE, England;

3.Department of Building Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Abstract: In order to investigate the bond slip relationship of reinforcing bars under compressive condition, a series of push out tests of the specimens with short anchorage length were done using the Laser Displacement Sensor with high precision. The precise bond slip values and whole bond slip curves were gained from the tests. According to the test results, the failure process for the compressive bond slip of the bar in concrete was described in details, which can be divided into five stages: elastic stage, slip stage in some part, slip in ascent stage, slip in descent stage and remnant stage.

After that, the model for compressive bond­slip relationship of reinforcing steels in concrete was proposed by statistical regression and analysis of the test results. Additionally, the comparison between the fitting curves and test curves were made.

Key words:reinforcing bar;push out test;bond slip model

推出试验是研究钢筋在承受压力状况下黏结锚固 问题的试验方法之一。 截至目前， 国内外众多学者 [1−15] 对钢筋的受拉黏结锚固性能进行了大量的试验研究和 分析，提出了很多钢筋受拉黏结滑移本构模型。 Eligehausen 等 [1−3] 提出了变形钢筋数值分析的 BPE 模 型。徐有邻等 [4] 根据黏结锚固试验结果，将钢筋的黏 结滑移分成 5 个阶段：微滑移段、滑移段、劈裂段、 下降段和残余段。Nilson 等 [5−10] 提出了不同条件下钢 筋的受拉黏结滑移连续模型。不同的研究结果 [1−15] 相 差很大，这与混凝土结构本身的离散性较大有很大关 系。此外，这也说明，对本构关系的研究至今也没有 公认的确定关系，值得做更深入的探讨。而对于钢筋

收稿日期：2010−12−10；修回日期：2011−03−21

基金项目：澳洲 ARC Research grant 研究项目(DP0988940)；江苏省属高校自然科学研究面上资助项目(11KJB60003)；南京林业大学高学历人才基 金资助项目(163050072)；中国博士后科学基金面上资助项目(2011M500930)

通信作者：李海涛(1982−)，男，河南临颍人，博士，讲师，从事混凝土结构基本理论及应用、钢木结构等研究；电话：025­85428890；E­mail: lhaitao1982@

中南大学学报(自然科学版) 第 42 卷

3546 在受压状况下的黏结滑移研究很少(这与以前钢筋的 强度低及试验条件有关)， 也鲜有人提出钢筋的受压黏 结滑移关系。另外，世界各国钢筋混凝土结构设计规 范中包含有各种各样有关受压钢筋锚固长度设计公式 或规定，但是推导这些公式的试验数据多来自较低强 度钢筋的试验结果。因此，有必要对高强钢筋受压黏 结锚固进行研究。本文作者将通过一系列短锚长试件 的推出试验，对500MPa 钢筋 [16] 与混凝土的受压黏结 滑移关系进行研究。

1 试验

1.1 推出试件情况

推出试件为圆柱体试件，试件直径为 100 mm ， 试件长度随锚固长度的增加而变化。钢筋加载端伸出 混凝土20mm ，为了测量自由端的相对滑移，钢筋自 由端伸出混凝土外90mm 。为了避免钢筋自由端混凝 土发生局部破坏， 在推出钢筋的自由端有一无黏结段， 无黏结段钢筋套在 PVC 塑料管(管长为 5d ，d 为锚固 钢筋的直径；管壁厚为2mm 左右)中。试件示意图见 图1。其中：c 为钢筋的最小混凝土保护层厚度。图2 所示为试验采用的钢筋表面形状。试验中采用的钢筋 为 500 MPa 月牙纹钢筋(见图 2)，由澳大利亚钢铁公 司(ARC)生产，钢筋的弹性模量E 为2×10 5

MPa 。采 用的混凝土在西澳大利亚大学混凝土试验室配置。 1.2 试验装置

推出试验示意图和装置见图 3 和 4。由于顶端钢 筋受压无法安置激光位移计，只用了 2个激光位移计 LDS(由日本生产的 Keyence

牌激光位移计，型号为

图1 推出试件示意图 Fig.1

Push out specimen scheme

图2 试验采用的钢筋表面形状 Fig.2 Surface shape of test reinforcing bars

LB−72/LB−12，分辨率为2μm ，来测量钢筋自由端的 相对滑移，而顶部钢筋的相对滑移由自动数据采集系 统通过采集平台的移动位移而得到。仪器支架由白色 硬质木板根据试验构件尺寸锯成，硬质木板厚度为18 mm 。上部金属垫块厚度为50mm ，横截面直径为250 mm ，中心开孔的直径为 2 倍试件钢筋的直径，随着 试件钢筋直径的不同而不同；下部金属垫块厚度为 100 mm ，横截面直径为250 mm ，中心开孔较大，孔 径为 100 mm ，沿着一条直径方向两端开槽，为的是 使粘有磁铁的轻质金属条可以在槽内上下移动。轻质 金属条一端的上表面粘有白色硬纸板(厚度为1mm)， 使用白色硬纸板的目的是配合激光位移计(激光位移 计对白色感应)来测钢筋的相对滑移； 轻质金属条的另

1—金属垫板；2—推出试件；3—仪器支架；4—激光位移计 LVDT ；5—上部金属垫块(中心带孔)；6—白色硬纸板； 7—磁铁； 8—小金属条； 9—锚固钢筋； 10—下部金属垫块(中

心带孔，两边开槽)；11—加载仪器底部平台

图3 推出试验示意图 Fig.3 Push out test scheme