型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能研究現(xiàn)狀

涂木蘭+??

【摘要】本文主要總結(jié)了型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能的研究形狀，包括型鋼混凝土粘結(jié)滑移推出試驗(yàn)、影響型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能的因素以及特征粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算。

【關(guān)鍵詞】型鋼混凝土結(jié)構(gòu);粘結(jié)滑移性能;推出試驗(yàn);粘結(jié)強(qiáng)度

Status of Bond-Slip Research on Steel Reinforced Concrete Structures

Tu Mu-lan

（Chengdu Normal University，College of Physics and EngineeringChengduSichuan611130）

【Abstract】The overview focuses on the bond-slip behavior of steel reinforced concrete structures，including push-out test of bond-slip、the factors impacting the bond-slip of steel reinforced concrete structures and calculation of bond strength.

【Key words】Steel reinforced concrete structures;Bond-slip behavior;Push-out test;Bond strength

1. 前言

（1）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)即為在混凝土中配置型鋼或以配型鋼為主的結(jié)構(gòu)。由于其承載能力高、延性好以及良好的抗震性能，近些年來(lái)，在我國(guó)的高層及超高層建筑工程應(yīng)用中日益廣泛。

（2）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是型鋼與混凝土共同組成的組合構(gòu)件，在承載過(guò)程中，型鋼與混凝土協(xié)同工作、共同受力。試驗(yàn)表明由于型鋼與混凝土材料不同，當(dāng)達(dá)到一定的荷載后，型鋼與混凝土之間將產(chǎn)生較明顯的滑移，變形不能協(xié)調(diào)一致，在這種狀況下，研究混凝土與型鋼之間如何傳遞應(yīng)力，如何協(xié)調(diào)變形，將不可避免地涉及粘結(jié)-滑移關(guān)系的研究。因此，粘結(jié)-滑移關(guān)系對(duì)于深入了解型鋼混凝土結(jié)構(gòu)受力特征、工作機(jī)理有著重要的意義。

（3）日本、歐美和前蘇聯(lián)對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究較早，應(yīng)用也較為普遍，但日本的設(shè)計(jì)方法忽略了型鋼與混凝土之間的共同工作，并把型鋼混凝土構(gòu)件的承載能力視為混凝土部分和型鋼部分承載能力的疊加，這樣做顯然過(guò)于偏安全。而前蘇聯(lián)則按照型鋼與混凝土完全協(xié)同工作考慮，這顯然又過(guò)分夸大了型鋼與混凝土之間的粘結(jié)作用，計(jì)算結(jié)構(gòu)偏于不安全。歐美的設(shè)計(jì)規(guī)范主要給出的是以試驗(yàn)和數(shù)值分析為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式，它也避開(kāi)了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中實(shí)質(zhì)的、也是難于處理的型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移問(wèn)題而沒(méi)有進(jìn)行深入的探討。

（4）我國(guó)學(xué)者自20世紀(jì)80年代開(kāi)始，對(duì)型鋼混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度及抗震承載力等方面進(jìn)行了研究，并普遍認(rèn)為型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移對(duì)型鋼混凝土構(gòu)件的受力性能有顯著影響。同時(shí)也做了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，獲得了型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移分布及其規(guī)律、粘結(jié)滑移作用機(jī)理及各種影響因素等。

2. 型鋼混凝土粘結(jié)-滑移試驗(yàn)

2.1型鋼與混凝土之間粘結(jié)力。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力由兩部分組成，即混凝土的化學(xué)膠結(jié)力和混凝土與型鋼表面的摩阻力。試驗(yàn)證明，加載初期主要是化學(xué)膠結(jié)力起作用;而加荷后期，膠結(jié)力遭到破壞以后，主要是混凝土界面與型鋼表面的摩阻力作貢獻(xiàn)。

2.2型鋼與混凝土粘結(jié)-滑移試驗(yàn)。

（1）早期的試驗(yàn)大多是以簡(jiǎn)支梁的形式來(lái)試圖確定型鋼與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度，然而從這些研究資料中發(fā)現(xiàn)，在梁端型鋼與混凝土之間的相對(duì)滑移量沒(méi)有測(cè)出來(lái)，并混淆了水平剪切破壞與粘結(jié)破壞，而且對(duì)破壞荷載的計(jì)算方法缺乏一致性。目前的試驗(yàn)主要采用推出試驗(yàn)（圖1）和短柱試驗(yàn)，短柱試驗(yàn)雖然更接近于型鋼混凝土柱的真實(shí)受力情況，但是推出試驗(yàn)?zāi)芨玫卮_定型鋼混凝土粘結(jié)剛度和粘結(jié)強(qiáng)度，是較常采用的方法。

（2）由于實(shí)際工程中構(gòu)件的受力性質(zhì)不同，粘結(jié)滑移性能也有所區(qū)別。因此，除了進(jìn)行推出試驗(yàn)外，尚需測(cè)定梁、柱節(jié)點(diǎn)等基本構(gòu)件的粘結(jié)滑移性能，以便更直接地用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中。試驗(yàn)時(shí)一般應(yīng)在型鋼上沿著在混凝土中的埋置長(zhǎng)度粘結(jié)電阻應(yīng)變片和埋置滑移傳感器，以測(cè)得沿著型鋼埋置長(zhǎng)度粘結(jié)應(yīng)力的分布規(guī)律、型鋼與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度以及粘結(jié)應(yīng)力與粘結(jié)滑移的本構(gòu)關(guān)系。

圖1推出試驗(yàn)示意圖

3. 型鋼-混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要影響因素

3.1保護(hù)層厚度。

一些研究表明，型鋼的混凝土保護(hù)層厚度是影響粘結(jié)裂縫和粘結(jié)破壞的主要因素之一。型鋼與混凝土的平均粘結(jié)強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨著混凝土保護(hù)層厚度的增加而提高。這是因?yàn)榛炷聊虝r(shí)的收縮使保護(hù)層對(duì)型鋼表明產(chǎn)生了更大的正壓力，導(dǎo)致兩種材料之間的摩擦增大，從而提高了粘結(jié)強(qiáng)度;保護(hù)層厚度超過(guò)一定值后，對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響已經(jīng)不大，這是因?yàn)榛飘a(chǎn)生時(shí)對(duì)裂縫開(kāi)展的影響不大。

3.2混凝土強(qiáng)度。

混凝土強(qiáng)度是影響粘結(jié)強(qiáng)度的因素之一。因?yàn)?，較高強(qiáng)度的混凝土其化學(xué)膠結(jié)力亦較大，其抗拉強(qiáng)度較高?；瘜W(xué)膠結(jié)力的大小直接關(guān)系到粘結(jié)強(qiáng)度的高低?？估瓘?qiáng)度高，抗裂性能較強(qiáng)，比較不容易出現(xiàn)粘結(jié)裂縫，對(duì)構(gòu)件抗粘結(jié)劈裂破壞顯然有利。

3.3配鋼率。

根據(jù)試驗(yàn)，當(dāng)配鋼率較大時(shí)，隨著配鋼率的增大，粘結(jié)強(qiáng)度降低。因?yàn)檩^大配鋼率的構(gòu)件，相對(duì)周圍握裹型鋼的混凝土減少，因此握裹力就減小。對(duì)于同樣截面大小的構(gòu)件，配鋼率的增多，也就意味著型鋼的混凝土保護(hù)層減小，對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有一定影響。但是對(duì)于配鋼率不大的構(gòu)件，配鋼率對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響不明顯。因?yàn)楹笳呔哂凶銐蚨嗟幕炷廖展弯?，同樣具有足夠厚度的保護(hù)層。這與前述的保護(hù)層厚度達(dá)到一定大小以后，增加混凝土保護(hù)層厚度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度影響不明顯的結(jié)論是一致的。國(guó)外型鋼混凝土構(gòu)件的配鋼率一般較高，而我國(guó)型鋼混凝土構(gòu)件一般配鋼率不大，因此對(duì)粘結(jié)性能影響不明顯。

3.4橫向鋼筋配箍率。

試驗(yàn)證明橫向鋼筋配箍率的大小對(duì)初始滑移平均粘結(jié)應(yīng)力及平均極限粘結(jié)強(qiáng)度影響不明顯。但是配箍率的增加能增加對(duì)混凝土的約束，因此使殘余粘結(jié)強(qiáng)度得到明顯提高。這是因?yàn)榧雍汕捌谛弯撆c混凝土的粘結(jié)力主要依靠化學(xué)膠結(jié)力，而橫向鋼筋對(duì)化學(xué)膠結(jié)力并無(wú)多大作用。而在受荷后期，由于橫向鋼箍對(duì)混凝土的約束，提高了混凝土與型鋼間的摩阻作用，因此使構(gòu)件后期的粘結(jié)力提高。配置足夠多的鋼箍，對(duì)阻止型鋼外圍混凝土的劈裂破壞與混凝土保護(hù)層鼓出破壞是有效的。

3.5型鋼埋置長(zhǎng)度。

型鋼埋置長(zhǎng)度與粘結(jié)面大小對(duì)于構(gòu)件承受總的粘結(jié)力有明顯的影響。因?yàn)檎辰Y(jié)面大，包括型鋼埋置長(zhǎng)度加大，都是增加了粘結(jié)面，因此在一定的縱向力作用下，分布于各點(diǎn)的粘結(jié)應(yīng)力就明顯減小。所以增加型鋼埋置長(zhǎng)度或采用合理的配鋼方式以增加粘結(jié)面，是增強(qiáng)構(gòu)件中型鋼與混凝土粘結(jié)的有效措施。

3.6加載方式。

加載方式與型鋼混凝土的粘結(jié)性能也存在著一定的關(guān)系。例如，承受均布荷載的型鋼混凝土梁，由于梁上有荷載的“壓迫”作用，促使型鋼與混凝土之間的豎向壓力和摩擦力增大，這有利于增強(qiáng)二者的粘結(jié)作用，減小型鋼與混凝土界面上的縱向滑移，并阻止型鋼外圍混凝土向外鼓出。

4. 粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算

4.1初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度。

從上述可以看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度是影響初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素，而橫向配箍率對(duì)初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的影響不明顯，因此在計(jì)算時(shí)可不必考慮。由此得到初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

s =（0.314+0.3292CSS/d-0.01821Le/d）? ft （1）

4.2極限粘結(jié)強(qiáng)度。

保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，相對(duì)而言，橫向配箍率的作用不太明顯，因此只需考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響，經(jīng)回歸分析得到極限粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

u =（0.2921+0.4593CSS/d-0.00781Le/d）? ft???? （2）

當(dāng)型鋼的混凝土保護(hù)層厚度小于前述的臨界厚度時(shí)，按實(shí)際保護(hù)層厚度計(jì)算;如果型鋼的混凝土保護(hù)層厚度大于臨界保護(hù)層厚度時(shí)，則取臨界保護(hù)層厚度計(jì)算。

4.3水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度。

從推出試驗(yàn)中可看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率對(duì)水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，因此這里僅考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率的影響，建立水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

r=（-0.0117+0.3675CSS/d+0.3927ρSV）? ft?????? （3）

式中：???? CSS——型鋼的混凝土保護(hù)層厚度，mm;????? d——型鋼截面高度，mm;

Le——型鋼埋置長(zhǎng)度，mm;???????????????? ρSV ——橫向配箍率，%。

5. 結(jié)語(yǔ)

型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移性能不僅直接影響到型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，如構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載能力、裂縫和變形特征等，而且它與型鋼混凝土構(gòu)件的剪切連接、粘結(jié)錨固、耐久性設(shè)計(jì)也密切相關(guān)。同時(shí)，有限單元法和界面應(yīng)力元法的發(fā)展和完善，為各種復(fù)雜的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的分析提供了新的手段，但是也相應(yīng)提出了一些非常重要并亟待解決的問(wèn)題，如型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移的數(shù)值模擬方法，主要表現(xiàn)在建立合理的粘結(jié)單元和確定合理的粘結(jié)剛度，以及粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。因此，要改進(jìn)和完善現(xiàn)行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，并采用有限元或界面應(yīng)力元方法對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，就必須對(duì)型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能進(jìn)行深入的研究。可以說(shuō)，型鋼混凝土的粘結(jié)滑移性能是型鋼混凝土理論研究中最基本的問(wèn)題，也是關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要是對(duì)現(xiàn)有的型鋼混凝土的研究成果進(jìn)行總結(jié)，包括型鋼與混凝土的粘結(jié)滑移試驗(yàn)、影響型鋼與混凝土之間粘結(jié)力的因素以及特征粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算。由于型鋼混凝土粘結(jié)性能的研究開(kāi)展較晚，還有很多工作有待進(jìn)一步深化。

參考文獻(xiàn)

[1]趙鴻鐵，張素梅.組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：高等教育出版社，2005.

[2]聶建國(guó)，劉明，葉列平.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]薛建陽(yáng)，楊勇，趙鴻鐵.型鋼混凝土推出試驗(yàn)及其粘結(jié)強(qiáng)度研究.鋼結(jié)構(gòu)，2006.

[4]董宇光，呂西林，楊小川.鋼骨與混凝土之間粘結(jié)-滑移性能研究進(jìn)展.結(jié)構(gòu)工程師，2005.

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）10-20-813

3.4橫向鋼筋配箍率。

試驗(yàn)證明橫向鋼筋配箍率的大小對(duì)初始滑移平均粘結(jié)應(yīng)力及平均極限粘結(jié)強(qiáng)度影響不明顯。但是配箍率的增加能增加對(duì)混凝土的約束，因此使殘余粘結(jié)強(qiáng)度得到明顯提高。這是因?yàn)榧雍汕捌谛弯撆c混凝土的粘結(jié)力主要依靠化學(xué)膠結(jié)力，而橫向鋼筋對(duì)化學(xué)膠結(jié)力并無(wú)多大作用。而在受荷后期，由于橫向鋼箍對(duì)混凝土的約束，提高了混凝土與型鋼間的摩阻作用，因此使構(gòu)件后期的粘結(jié)力提高。配置足夠多的鋼箍，對(duì)阻止型鋼外圍混凝土的劈裂破壞與混凝土保護(hù)層鼓出破壞是有效的。

3.5型鋼埋置長(zhǎng)度。

型鋼埋置長(zhǎng)度與粘結(jié)面大小對(duì)于構(gòu)件承受總的粘結(jié)力有明顯的影響。因?yàn)檎辰Y(jié)面大，包括型鋼埋置長(zhǎng)度加大，都是增加了粘結(jié)面，因此在一定的縱向力作用下，分布于各點(diǎn)的粘結(jié)應(yīng)力就明顯減小。所以增加型鋼埋置長(zhǎng)度或采用合理的配鋼方式以增加粘結(jié)面，是增強(qiáng)構(gòu)件中型鋼與混凝土粘結(jié)的有效措施。

3.6加載方式。

加載方式與型鋼混凝土的粘結(jié)性能也存在著一定的關(guān)系。例如，承受均布荷載的型鋼混凝土梁，由于梁上有荷載的“壓迫”作用，促使型鋼與混凝土之間的豎向壓力和摩擦力增大，這有利于增強(qiáng)二者的粘結(jié)作用，減小型鋼與混凝土界面上的縱向滑移，并阻止型鋼外圍混凝土向外鼓出。

4. 粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算

4.1初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度。

從上述可以看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度是影響初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素，而橫向配箍率對(duì)初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的影響不明顯，因此在計(jì)算時(shí)可不必考慮。由此得到初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

s =（0.314+0.3292CSS/d-0.01821Le/d）? ft （1）

4.2極限粘結(jié)強(qiáng)度。

保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，相對(duì)而言，橫向配箍率的作用不太明顯，因此只需考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響，經(jīng)回歸分析得到極限粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

u =（0.2921+0.4593CSS/d-0.00781Le/d）? ft???? （2）

當(dāng)型鋼的混凝土保護(hù)層厚度小于前述的臨界厚度時(shí)，按實(shí)際保護(hù)層厚度計(jì)算;如果型鋼的混凝土保護(hù)層厚度大于臨界保護(hù)層厚度時(shí)，則取臨界保護(hù)層厚度計(jì)算。

4.3水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度。

從推出試驗(yàn)中可看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率對(duì)水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，因此這里僅考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率的影響，建立水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

r=（-0.0117+0.3675CSS/d+0.3927ρSV）? ft?????? （3）

式中：???? CSS——型鋼的混凝土保護(hù)層厚度，mm;????? d——型鋼截面高度，mm;

Le——型鋼埋置長(zhǎng)度，mm;???????????????? ρSV ——橫向配箍率，%。

5. 結(jié)語(yǔ)

型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移性能不僅直接影響到型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，如構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載能力、裂縫和變形特征等，而且它與型鋼混凝土構(gòu)件的剪切連接、粘結(jié)錨固、耐久性設(shè)計(jì)也密切相關(guān)。同時(shí)，有限單元法和界面應(yīng)力元法的發(fā)展和完善，為各種復(fù)雜的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的分析提供了新的手段，但是也相應(yīng)提出了一些非常重要并亟待解決的問(wèn)題，如型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移的數(shù)值模擬方法，主要表現(xiàn)在建立合理的粘結(jié)單元和確定合理的粘結(jié)剛度，以及粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。因此，要改進(jìn)和完善現(xiàn)行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，并采用有限元或界面應(yīng)力元方法對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，就必須對(duì)型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能進(jìn)行深入的研究。可以說(shuō)，型鋼混凝土的粘結(jié)滑移性能是型鋼混凝土理論研究中最基本的問(wèn)題，也是關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要是對(duì)現(xiàn)有的型鋼混凝土的研究成果進(jìn)行總結(jié)，包括型鋼與混凝土的粘結(jié)滑移試驗(yàn)、影響型鋼與混凝土之間粘結(jié)力的因素以及特征粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算。由于型鋼混凝土粘結(jié)性能的研究開(kāi)展較晚，還有很多工作有待進(jìn)一步深化。

參考文獻(xiàn)

[1]趙鴻鐵，張素梅.組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.北京：高等教育出版社，2005.

[2]聶建國(guó)，劉明，葉列平.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[3]薛建陽(yáng)，楊勇，趙鴻鐵.型鋼混凝土推出試驗(yàn)及其粘結(jié)強(qiáng)度研究.鋼結(jié)構(gòu)，2006.

[4]董宇光，呂西林，楊小川.鋼骨與混凝土之間粘結(jié)-滑移性能研究進(jìn)展.結(jié)構(gòu)工程師，2005.

[文章編號(hào)]1619-2737（2014）10-20-813

3.4橫向鋼筋配箍率。

試驗(yàn)證明橫向鋼筋配箍率的大小對(duì)初始滑移平均粘結(jié)應(yīng)力及平均極限粘結(jié)強(qiáng)度影響不明顯。但是配箍率的增加能增加對(duì)混凝土的約束，因此使殘余粘結(jié)強(qiáng)度得到明顯提高。這是因?yàn)榧雍汕捌谛弯撆c混凝土的粘結(jié)力主要依靠化學(xué)膠結(jié)力，而橫向鋼筋對(duì)化學(xué)膠結(jié)力并無(wú)多大作用。而在受荷后期，由于橫向鋼箍對(duì)混凝土的約束，提高了混凝土與型鋼間的摩阻作用，因此使構(gòu)件后期的粘結(jié)力提高。配置足夠多的鋼箍，對(duì)阻止型鋼外圍混凝土的劈裂破壞與混凝土保護(hù)層鼓出破壞是有效的。

3.5型鋼埋置長(zhǎng)度。

型鋼埋置長(zhǎng)度與粘結(jié)面大小對(duì)于構(gòu)件承受總的粘結(jié)力有明顯的影響。因?yàn)檎辰Y(jié)面大，包括型鋼埋置長(zhǎng)度加大，都是增加了粘結(jié)面，因此在一定的縱向力作用下，分布于各點(diǎn)的粘結(jié)應(yīng)力就明顯減小。所以增加型鋼埋置長(zhǎng)度或采用合理的配鋼方式以增加粘結(jié)面，是增強(qiáng)構(gòu)件中型鋼與混凝土粘結(jié)的有效措施。

3.6加載方式。

加載方式與型鋼混凝土的粘結(jié)性能也存在著一定的關(guān)系。例如，承受均布荷載的型鋼混凝土梁，由于梁上有荷載的“壓迫”作用，促使型鋼與混凝土之間的豎向壓力和摩擦力增大，這有利于增強(qiáng)二者的粘結(jié)作用，減小型鋼與混凝土界面上的縱向滑移，并阻止型鋼外圍混凝土向外鼓出。

4. 粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算

4.1初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度。

從上述可以看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度是影響初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素，而橫向配箍率對(duì)初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的影響不明顯，因此在計(jì)算時(shí)可不必考慮。由此得到初始滑移粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

s =（0.314+0.3292CSS/d-0.01821Le/d）? ft （1）

4.2極限粘結(jié)強(qiáng)度。

保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，相對(duì)而言，橫向配箍率的作用不太明顯，因此只需考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和型鋼埋置長(zhǎng)度對(duì)極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響，經(jīng)回歸分析得到極限粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

u =（0.2921+0.4593CSS/d-0.00781Le/d）? ft???? （2）

當(dāng)型鋼的混凝土保護(hù)層厚度小于前述的臨界厚度時(shí)，按實(shí)際保護(hù)層厚度計(jì)算;如果型鋼的混凝土保護(hù)層厚度大于臨界保護(hù)層厚度時(shí)，則取臨界保護(hù)層厚度計(jì)算。

4.3水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度。

從推出試驗(yàn)中可看出，保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率對(duì)水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的影響比較明顯，因此這里僅考慮保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度和橫向配箍率的影響，建立水平殘余粘結(jié)強(qiáng)度的線性回歸方程為：

r=（-0.0117+0.3675CSS/d+0.3927ρSV）? ft?????? （3）

式中：???? CSS——型鋼的混凝土保護(hù)層厚度，mm;????? d——型鋼截面高度，mm;

Le——型鋼埋置長(zhǎng)度，mm;???????????????? ρSV ——橫向配箍率，%。

5. 結(jié)語(yǔ)

型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移性能不僅直接影響到型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能，如構(gòu)件的破壞形態(tài)、承載能力、裂縫和變形特征等，而且它與型鋼混凝土構(gòu)件的剪切連接、粘結(jié)錨固、耐久性設(shè)計(jì)也密切相關(guān)。同時(shí)，有限單元法和界面應(yīng)力元法的發(fā)展和完善，為各種復(fù)雜的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的分析提供了新的手段，但是也相應(yīng)提出了一些非常重要并亟待解決的問(wèn)題，如型鋼與混凝土之間粘結(jié)滑移的數(shù)值模擬方法，主要表現(xiàn)在建立合理的粘結(jié)單元和確定合理的粘結(jié)剛度，以及粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。因此，要改進(jìn)和完善現(xiàn)行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，并采用有限元或界面應(yīng)力元方法對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析計(jì)算，就必須對(duì)型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能進(jìn)行深入的研究。可以說(shuō)，型鋼混凝土的粘結(jié)滑移性能是型鋼混凝土理論研究中最基本的問(wèn)題，也是關(guān)鍵問(wèn)題。本文主要是對(duì)現(xiàn)有的型鋼混凝土的研究成果進(jìn)行總結(jié)，包括型鋼與混凝土的粘結(jié)滑移試驗(yàn)、影響型鋼與混凝土之間粘結(jié)力的因素以及特征粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算。由于型鋼混凝土粘結(jié)性能的研究開(kāi)展較晚，還有很多工作有待進(jìn)一步深化。

參考文獻(xiàn)

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[文章編號(hào)]1619-2737（2014）10-20-813