肋间距超限钢筋与混凝土间粘结强度试验.pdf

第 3 3卷第 2期 2 0 1 6年 3月 建筑科 学与工程学报 J o u r n a l O f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 ． 3 3 No ． 2 M a r ． 2 O1 6 文章编号： 1 6 7 3 — 2 0 4 9 ( 2 0 1 6 ) 0 2 - 0 1 0 7 — 0 7 O 肋 间距超限钢筋与混凝土间粘结强度试验 孙 昊 ， 李继 ( 1 ．长安大学 公路学院 ， 陕西 西安7 1 0 0 6 4 ； 超 ， 甘 丹 2 ．重庆大学 土木工程学 院， 重庆4 0 0 0 4 5 ) 摘要 ： 为分析肋间距超限对钢筋与混凝土间粘结强度的影响 ， 共制作 了 3 6个钢 筋肋间距超 限试件 和 合格 试件 ， 进行 了对 钢 筋肋外 形特征 变化 比较敏 感 的 中心拉 拔 试验 ； 通过 中心拉拔 试验 结果 的对 比， 分析 了2类试件在破坏模 式、 荷载一 位移 曲线、 承载力和粘结强度方面的差异。研 究结果表明： 所有试 件破 坏 时只发 生 了钢 筋粘 结 滑移破 坏和 混凝 土劈 裂破 坏 ， 钢 筋均 未达 到屈 服 强度 ； 2类试 件 破坏承载能力相差 9 ～1 5 ， 且 离散性相对较 小； 2类试件粘结强度相差 小于 1 2 ． 4 ； 在 满足锚 固长度 和搭接 长度 的前 提 下 ， 钢 筋 肋 间距 超 限 1 O 左 右 对 钢 筋 与 混 凝 土 间 粘 结 强度 基 本 没 有 影响 。 关 键词 ： 钢 筋 ； 混 凝土 ； 粘 结强度 ； 肋 间距超 限 ； 拉 拔 试验 ； 破 坏 模 式 ； 承 载 能力 中图分 类号 ： T U3 7 5 文献标 志码 ： A Ex pe r i me nt o n Bo nd S t r e n g t h Be t we e n S t e e l a nd Co nc r e t e wi t h Ov e r r u n Ri b S pa c i n g S UN Ha o ，LI j i — c h a o ，GAN Da n 。 ( 1 ．S c h o o l o f H i g h wa y ，Ch a n g ’ a n Un i v e r s i t y ，Xi ’ a n 7 1 0 0 6 4，S h a a n x i ，Ch i n a ； 2 ． S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Ch o n g q i n g U n i v e r s i t y ，Ch o n g q i n g 4 0 0 0 4 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t O a n a l y z e t he i nf l u e n c e o f ov e r r un r i b s p a c i ng on b on d s t r e n gt h b e t we e n s t e e l a n d c o n c r e t e，3 6 s pe c i m e n s wi t h o v e r r u n a nd s t a n da r d r i b s pa c i n g we r e m a n uf a c t u r e d．The pu l l — o ut t e s t s wh i c h we r e s e ns i t i v e on t he s ha pe c ha r a c t e r i s t i c s of s t e e l r i b we r e c a r r i e d o ut ． The f a i l u r e mo d e ，l o a d — d i s p l a c e me n t c u r v e ，c a r r y i n g c a p a c i t y a n d b o n d s t r e n g t h we r e a n a l y z e d b y c omp a r i n g t he pu l l — ou t t e s t r e s ul t s ． The t e s t r e s u l t s s ho w t ha t a l l s pe c i m e ns o nl y a ppe a r b on d s l i p f a i l ur e a nd c on c r e t e s p l i t t i n g f a i l u r e ． The s t r e ng t h of a l l s t e e l s c a nn ot r e a c h t he i r y i e l d s t r e n gt h ． The c a r r y i ng c a p a c i t y d i f f e r e n c e o f t he t wo t y pe s of s pe c i me ns i s 9 一 1 5 ， a n d t he d i s c r e t e ne s s i s r e l a t i v e l y s ma l 1 ． The b ond s t r e ng t h of t he t wo t y pe s o f s pe c i me ns di f f e r s by l e s s t h a n 1 2 ． 4 ％．Th e r e i s n o e f f e c t o n b o n d s t r e n g t h o f c o n c r e t e a n d s t e e l wh e n t h e r i b s p a c i n g o v e r r u n s a b o u t 1 0 wh i l e t h e y a r e s a t i s f i e d t h e a n c h o r a g e l e n g t h a n d l a p l e n g t h ． Ke y wo r d s ：s t e e l ；c o n c r e t e ；b o n d s t r e n g t h；o v e r r u n r i b s p a c i n g；p u l l — o u t t e s t ；f a i l u r e mo d e ； b e a r i ng c a p a c i t y 引 钢筋与混凝土能够共同工作的基本前提是钢筋 和混凝 土 间具有 足够 的粘 结 强度 。影 响粘结 强 度 的 主要 因素有 钢筋 的外 形特 征 、 混凝 土强 度 、 骨料 的粒 径 、 数量和表面形 态、 浇筑 混凝土 时钢筋的位置 、 保 收稿 日期 ： 2 0 1 5 - 0 8 — 2 5 基金项 目： 中央高校基本科研业务费专项 资金项 目( 2 O 1 4 G1 2 1 1 O 0 2 ， 2 O 1 4 G1 2 2 1 【) (] O 3 ) 作者简介 ： 孙吴 ( 1 9 7 9 一 ) ， 男 ， 河南新野人 ， 讲师 ， 工学博士 ， E — ma il ： s u n h a o y l z 2 0 0 3 @1 6 3 ． c o rn。 { Ⅱ 日 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 孙昊 ， 等 ： 肋 间距超 限钢 筋与 混凝 土 间粘结 强度 试验 1 l 1 A／ ram ( b 试 件2 ． 2 2 ． A． 1 ／ ram ( e ) 试 件1 ． 2 2 ． C 一 2 A／ mm ( c ) 试件 1 ． 2 2 一 B ． 3 图 8虫2 2钢筋试件 的荷 载一 位移 曲线 F i g ． 8 Lo a d - d i s p l a c e me n t Cu r v e s o f 尘2 2 S t e e l S p e c i me n s ／ mm ( a ) 试 件1 — 2 0 一 A． 1 ／ ram f b 1 试件2 ． 2 0 一 A． 2 ／ mm ( e ) 试 件 1 ． 2 0 一 C - 3 图 9 虫2 0钢筋试件的荷载一 位移 曲线 F i g ． 9 L o a d - d i s p l a c e me n t Cu r v e s o f虫2 0 S t e e l S p e c i me n s 混凝土中的钢筋表面积 ； D为钢筋的公称直径 ； L为 钢 筋埋 入 的长度 。 对 于滑 动变形 没有 达到 0 ． 1 0 mi D _ 的试 件 ， 取 承 载力最大值来计算试件 的粘结强度。A模式不同类 型试件粘结强度计算结果如表 4 ， 5所示。经计算， 肋间距合格的虫2 2试件钢筋与混凝土之间的粘结强 度为 8 ． 3 MP a ， 肋间距超 限的虫2 2试 件钢筋与混凝 土之间的粘结强度为 7 ． 4 MP a ， 降低 了 1 1 ． 2 ； 肋 间距合格的尘2 0试件钢筋与混凝土之间的粘结强度 为 1 1 ． 6 MP a ， 肋间距超限的尘2 0试件钢筋与混凝土 之间的粘结强度为 1 0 ． 2 MP a ， 降低了 1 2 ． 4 。 3 结语 ( 1 ) 综合分析肋 间距合格和超限的钢筋试件破 坏 试验 结果 可 知 ， 钢 筋 肋 间距 超 限 对 中 心拉 拔 试 验 试 件 的破坏 模 式没 有 影 响 ， 均 发 生 了预 想 的破 坏 模 式 ， 即发生 了钢筋粘结滑移破坏和混凝土劈裂破坏 。 ( 2 ) 对 比分析相 同类型肋间距合格与超 限的试 件 ， 其极 限承载力 相差 9 ～1 5 ， 粘结 强度 相差 l 1 ． 2 9 ／ 5 ～ 1 2 ． 4 。 ( 3 ) 肋间距超 限与合格 的钢筋导致粘结力 的变 化并没有影响到钢筋 的锚 固性能。因此 ， 在满足锚 固 长 度 和搭 接长 度 的前 提 下 ， 对 工程 质 量 的影 响 比 ∞ 加 蚰 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 2 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 6生 表 2 虫2 2钢筋试件极 限承载 力 Ta b． 2 Ul t i mat e Be a r i ng Ca p a c i t i e s o f 虫 2 2 S t e e l S p e c i me n s k N 试件编号 试验值 平均值 均方差 1 — 2 2 一 A一 1 1 4 0 ． 0 卜2 2 A一 2 1 0 6 ． 1 1 2 3 ． 7 0 ． 1 4 卜2 2 一 A一 3 1 2 5 ． 0 2 — 2 2 一 A一 1 1 O 9 ． 2 ● 2 — 2 2 一 A一 2 1 1 6 ． 0 99 ． 3 0 ． 2 3 2 — 2 2 一 A一 3 7 2 ． 8 1 — 2 2 一 B一 1 1 3 7 ． 6 1 — 2 2 一 B一 2 1 3 6 ． 6 1 45 ． 4 0 ． 1 0 1 — 2 2 一 3 1 6 2 ． 1 2 — 2 2 一 B一 1 1 2 8 ． 9 2 2 2 2 1 2 1 ． O 1 l 6 ．1 O ． 1 4 2 — 2 2 一 B一 3 9 8 ． 4 1 — 2 2 一 C一 1 8 7 ． 8 1 — 2 2 一 C一 2 1 0 O ． 7 8 8 ． 1 0 ．1 4 卜 2 2 一 C一 3 7 5 ． 9 2 — 2 2 一 C一 1 8 3 ． 5 2 — 2 2 C一 2 9 9 ． 7 9 0 ． 3 0 ． 0 9 2 — 2 2 一 ( ) - 3 8 7 ． 7 表 3 虫2 0钢筋试 件极 限承载力 Tab ． 3 Ul t i ma t e Be a r i n g Ca p ac i t i e s o f 虫2 0 S t e e l S p e c i me n s k N 试件编号 试验值 平 均值 均方差 1 — 2 O — A一 1 1 0 9 ． 4 1 — 2 O — A一 2 1 5 5 ． 9 1 2 O ． 2 0 ． 2 6 1 2 O A 3 9 5 ． 2 2 2 O A一 1 7 5 ． 4 2 — 2 0 一 A一 2 11 9 ． 2 9 6 ． 2 0 ． 2 3 2 — 2 0 A一 3 9 4 ． 0 1 — 2 0 一 B 一 1 1 3 5 ． 0 1 — 2 0 一 B一 2 1 l 8 ．1 1 1 8 ． 7 0 ．1 3 1 2 O B 3 1 0 3 ．1 2 — 2 O — B 一 1 11 3 ． 2 2 — 2 O — B一 2 1 l 3 ． 8 l O 8 ． 0 0 ． 0 9 2 — 2 O — B 一 3 9 7 ． 0 1 — 2 O — C一 1 9 8 ．5 1 — 2 0 一 C 一 2 1 0 4 ． 0 1 0 3 ． 8 0 ． 05 1 — 2 0 一 C 一 3 1 0 8 ．9 2 — 2 O 一 ( >l 1 O 6 ．5 2 — 2 O — C 一 2 7 8 ． 3 9 1 ． 6 0 ．1 5 2 — 2 0 一 C 一 3 9 0 ． 0 表 4 A模 式虫2 2钢筋试件粘结强度计 算结果 T a b ． 4 C a l c u l a t i o n Re s u l t s o f Bo n d S t r e n g t h f o r A T y p e虫2 2 S t e e l S p e c i me n s 试 件类型 试件编号 P1 ／ k N P 2 ／ k N P3 ／ k N 承载力平均值／ k N 粘结力／ k N t | MP a 1 — 2 2 一 A一 1 1 2 5 ． 0 1 2 8 ． 4 1 2 9 ． 2 1 2 7 ．5 肋间距合格 卜2 2 A 一 2 4 2 ． 5 4 4 ． 0 4 8 ． 0 4 4 ． 8 8 6 ． 2 8 ． 3 卜2 2 A 3 8 3 ． 8 8 6 ． 2 8 8 ． 6 8 6 ．2 2 — 2 2 一 A一 1 6 3 ． 0 6 4 ． 0 6 4 ． 0 6 3 ．7 肋间距 超限 2 2 2 A 2 8 6 ． O 9 5 ． 0 9 8 ． 0 9 3 ． 0 7 6 ． 5 7 ． 4 2 — 2 2 一 A一 3 7 2 ． 8 7 2 ． 8 7 2 ． 8 7 2 ． 8 表 5 A模 式尘2 0钢筋试件粘结强度计 算结果 T a b ． 5 C a l c u l a t i o n Re s u l t s o f Bo n d S t r e n g t h f o r A T y p e虫2 0 S t e e l S p e c i me n s 试件类型 试件 编号 P1 ／ k N P 2 ／ k N P3 ／ k N 承载力平 均值／ k N 粘结力／ k N r } MP a 1 2 O A一 1 8 6 ． 7 9 7 ． 0 1 O 3 ． 0 9 5 ．6 肋问距合格 1 — 2 0 一 A 一 2 1 5 5 ． 7 1 5 5 ． 7 1 5 5 ． 7 1 5 5 ． 7 1 O 9 ． 4 1 1 ． 6 卜2 O — A一 3 6 2 ． 5 8 1 ． 0 8 7 ． 0 7 6 ． 8 2 — 2 0 一 A一 1 7 4 ． 0 7 5 ． 4 7 4 ． 2 7 4 ．5 肋间距 超限 2 — 2 O — A 一 2 1 1 8 ． 0 1 1 9 ． 0 1 1 8 ． 5 l l 8 ． 5 9 5 ． 8 1 0 ． 2 2 — 2 O A 3 9 2 ． 5 9 5 ． 3 9 5 ． 3 9 4 ． 4 较小， 可 以忽略不计。 参考文献 ： Re f e r e nc e s： [1] 徐有邻． 变形 钢筋一 混凝 土 粘结锚 固性 能 的试验 研 究 I- D ] ． 北京 ： 清华 大学 ， 1 9 9 0 ． XU Yo u — l i n ． Ex p e r i me n t a l S t u d y o n B o n d C a p a b i l i t y B e t we e n D e f o r me d R e i n f o r c e me n t a n d C o n c r e t e L D ． B e i j i n g： Ts i n g h u a Un i v e r s i t y， 1 9 9 0 ． [2 ] 徐有邻 ， 沈 文都 ， 汪洪． 钢筋砼粘结锚 固性能 的试验 研究[ J ] ． 建筑结构学报 ， 1 9 9 4 ， 1 5 ( 3 ) ： 2 6 3 7 ． XU You — l i n。 SHEN W e n — d u，W ANG Ho ng．An Ex p e r i me nt al St ud y o f Bo nd — a nc ho r ag e Pr op e r t i e s o f B a r s i n C o n c r e t e [ J ] ． J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 孙 昊 ， 等 ： 肋 间距超 限钢 筋与 混凝 土 间粘结 强度 试验 1 1 3 [ 3] [ 4] [ 5] [ 6] [7] [8 ] 1 99 4， 1 5( 3)： 2 6 — 37 ． 高向玲． 高性能混凝土与钢筋粘结性能的试验研究 及 数值模 拟E D ] ． 上海 ： 同济大学 ， 2 0 0 3 ． GAO Xi a n g — l i n g ． Ex p e r i me n t a l S t u d y a n d Nu me r i c a l Si mu l a t i o n of Bon d Be h a vi o r Be t we e n Hi g h Pe r f or m— a n c e C o n c r e t e a n d S t e e l B a r s [ D] ． S h a n g h a i ： T o n g j i Uni ve r s i t y， 2 003 ． 管 品武 ， 孟会 英 ， 李丽． 钢 筋与砼 间粘结 锚固性能及 粘结作用机 理E J ] ． 郑州 工业 大学学报 ， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 ) ： 65 — 6 8． GUAN Pi n — wu，M ENG Hui — y i n g，LI Li ．The Bo nd Ca pa b i l i t y a n d M e c h an i s m Be t we e n Re i nf or c e me n t a n d C o n c r e t e [ J ] ． J o u r n a l o f Z h e n g z h o u Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 3 )： 6 5 — 6 8 ． 赵羽 习， 金伟 良． 钢筋 与混凝 土粘结 本构关 系 的试验 研究E J ] ． 建筑结构学报 ， 2 0 0 2 ， 2 3 ( 1 ) ： 3 2 — 3 7 ． ZHAO Yu - x i ． J I N We i — l i a n g ．Te s t S t u d y o n Bo n d S t r e s s — s l i p R e l a t i o n s h i p o f C o n c r e t e a n d S t e e l B a r [ J ] ． J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 0 2， 2 3 ( 1 )： 3 2 - 3 7 ． 李方元 ， 赵人 达． 不 同混凝土 基体 与变形 钢筋 的粘结 滑移特性[ J ] ． 工业建筑 ， 2 0 0 2 ， 3 2 ( 1 0 ) ： 3 1 — 3 3 ， 1 2 ． LI Fa n g — y ua n，ZHAO Re n — d a ．The Bon d — s l i p Be ha v— i or s Be t we e n Di f f e r e nt St r e n gt h Co nc r e t e a n d De — f o r me d R e i n f o r c i n g B a r s [ J ] ． I n d u s t r i a l C o n s t r u c t i o n ， 2 00 2， 32( 1 0)： 31 - 33， 1 2． BAM 0NTE P F，GAM BAROVA P G．Hi gh — bo nd Bar s i n NSC a n d HPC： St ud y on S i z e Ef f e c t a n d o n t h e L o c a l B o n d S t r e s s — s l i p L a w[ J ] ． J o u r n a l o f S t r u c — t ur a l Eng i n e e r i n g， 2 0 07， 1 33( 2 )： 2 25 — 23 4． 郝庆多 ， 王言 磊 ， 侯吉林 ， 等． G F R P带肋 筋 粘结性 能 试验研究[ J ] ． 工程力学 ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 1 0 ) ： 1 5 8 — 1 6 5 ， 1 7 9 ． HA0 Qi n g — d u o ， W ANG Ya n - l e i ， HOU J i — l i n， e t a 1 ． Ex pe r i me nt a l St u dy on Bon d Be h a vi or of GFRP Ri b — b e d R e b a r s [ J ] ． E n g i n e e r i n g Me c h a n i c s ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 1 0 ) ： [9 ] [ 1 O ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 3 2 [ 1 4 ] 1 58 — 16 5， 1 7 9． 赵晓丽 ， 陈颖 ， 陈其 安 ， 等． 横肋 对称 与横肋 非对 称 钢筋粘结锚 固性 能 的试验 研究 [ J ] ． 工业 建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 8 ( 6 ) ： 6 7 - 7 0 ． Z HA0 Xi a o — l i ， CHEN Yi n g ， CHEN Qi — a n ， e t a 1 ． Ex — pe r i me n t a l S t u dy on Bo nd — an c ho r ag e Pr op e r t i e s f or t h e Re b a r wi t h S y mme t r i c a l l y Di s t r i b u t e d Tr a n s v e r s e Ri b s a n d t h e Un s y mme t r i c a l l y On e s i n C o n c r e t e [ J ~ ． I n d u s t r i a l Co n s t r u c t i o n， 2 0 0 8， 3 8 ( 6 ) ： 6 7 - 7 0 ． 张慧鹏 ， 刘立新． 冷 轧带肋钢 筋与 混凝 土粘结 锚 固性 能试验 研 究 [ J ] ． 公 路 交 通 科 技 ： 应 用 技 术 版 ， 2 0 1 1 ( 7 ) ： 2 1 6 - 2 2 0 ． ZHANG Hui — pe n g。LI U Li — x i n ．Exp e r i me nt a l St ud y on Bon d - a nc hor a ge Pr op e r t i e s Be t we e n Co l d Ro l l e d Ri b b e d S t e e l B a r s a n d C o n c r e t e [ J ] ． J o u r n a l o f Hi g h — wa y a n d Tr a n s po r t a t i on Res e a r c h a nd De ve l op me nt ： Appl i c a t i o n Te c h nol o gy Edi t i o n， 20 11( 7 )： 21 6 - 2 2 0． 过镇海 ， 时旭东． 钢 筋混 凝土 原理 和分析 [ M] ． 北 京 ： 清华大学 出版社 ， 2 0 0 3 ． GU0 Zhe n - ha i ．SHI Xu — do ng．Re i nf o r c e d Con c r e t e Th e o r y a n d An a l y s e [ M] ． B e i j i n g ： Ts i n g h u a Un i v e r s i — t y Pr e s s， 20 03 ． 江见鲸 ， 李杰 ， 金 伟 良． 高 等混凝 土结 构理 论 [ M] ． 北京 ： 中 国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 7 ． J I ANG J i a n - j i n g ，LI J i e ，J I N W e i— l i a n g ．Ad v a n c e d T h e o r y o f C o n c r e t e S t r u c t u r e s [ M] ． B e ij i n g ： C h i n a A r — c h i t e c t u r e& Bu i l d i n g Pr e s s ， 2 0 0 7 ． J T G F 3 O 2 O O 3 ， 公路水 泥混凝 土路面 施工技 术规 范 [ S ] ． J TG F3 0 -- 2 0 0 3， Te c h n i c a l S p e c i f i c a t i o n s f o r Co n s t r u — c t i o n o f Hi g h wa y C e me n t C o n c r e t e P a v e me n t s [ S ] ． G B 5 0 1 5 2 -- 2 0 1 2 ， 混凝土结构试验方法标准 [ s ] ． GB 5 O15 2 — 2O1 2。 St an da r d f or Te s t M e t ho d of Con— c r e t e S t r u c t u r e s [ S ] ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m