凍融混凝土中鋼筋粘結(jié)應(yīng)力分布的試驗(yàn)研究

王文博

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司，北京100176）

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

變形鋼筋的粘結(jié)錨固性能主要與鋼筋周圍混凝土受力狀態(tài)有關(guān)，粘結(jié)錨固作用在握裹層混凝土中引起的應(yīng)力狀態(tài)是十分復(fù)雜的，所以通常主要從鋼筋入手，將其簡化為一維問題來考慮。粘結(jié)應(yīng)力τ 實(shí)際上是指鋼筋與混凝土接觸面上的剪應(yīng)力，無法直接量測，但可以通過鋼筋應(yīng)力導(dǎo)出，鋼筋受力后，由于鋼筋周圍混凝土的作用，使鋼筋應(yīng)力發(fā)生變化，而鋼筋所受拉力的變化率就是粘結(jié)力的大小。

2 試件制作及凍融循環(huán)試驗(yàn)

采取在鋼筋內(nèi)開槽、貼應(yīng)變片的方法來測量經(jīng)凍融循環(huán)后鋼筋應(yīng)變沿錨固長度的變化，進(jìn)而探討凍融混凝土粘結(jié)應(yīng)力分布。為了避免應(yīng)變片在凍融循環(huán)過程中被凍環(huán)，本試驗(yàn)采用先凍融后貼應(yīng)變片的方法。具體操作方法如下：內(nèi)貼片試驗(yàn)所用試件尺寸為100mm×100mm×160mm，在試件制作時(shí)將每個(gè)試件分兩部分澆筑，養(yǎng)護(hù)28 天后把試件放入凍融試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，凍融循環(huán)200 次后，取出試件，在試件中預(yù)埋鋼筋的凹槽內(nèi)貼應(yīng)變片，然后再將兩部分試塊用REPOW 注入式建筑植筋膠粘合為整體，做拉拔試驗(yàn)，為了防止試件的劈裂破壞，試件外部用玻璃纖維纏繞。凍融前試件如圖1所示。

鋼筋凹槽由銑床精密加工。凹槽尺寸為2mm×4mm（合攏后為4mm×4mm）。槽內(nèi)貼2mm×3mm 應(yīng)變片，每40mm 貼一片，上下交錯(cuò)布置，合攏后應(yīng)變片間距為20mm。用502 膠水貼片，應(yīng)變片用漆包線做導(dǎo)線從鋼筋內(nèi)自由端引出，再用環(huán)氧樹脂灌滿整個(gè)凹槽。合攏前的試件如圖2所示。

圖2 合攏前試件圖

3 加載方案及量測內(nèi)容

本試驗(yàn)所采用加載裝置和加載方案與拉拔試驗(yàn)相同。

本試驗(yàn)主要量測內(nèi)容如下：與各級荷載值相應(yīng)的鋼筋各點(diǎn)的應(yīng)變值；鋼筋粘結(jié)破壞時(shí)的最大荷載值。

鋼筋應(yīng)變的量測：通過應(yīng)變片引出的漆包線與靜態(tài)應(yīng)變箱相連，應(yīng)用計(jì)算機(jī)采集各點(diǎn)在各級荷載下的應(yīng)變值。

4 試驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析

4.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

由于試件周圍用玻璃纖維纏繞，增強(qiáng)了試件抗劈裂破壞的能力，所以全部試件都發(fā)生鋼筋拔出破壞。

4.2 量測結(jié)果分析

圖3，4 分別為試件在各級荷載下鋼筋應(yīng)力σs、粘結(jié)應(yīng)力τ 沿錨長的分布曲線。

由圖3可以看出：加載端鋼筋應(yīng)力最大，隨著錨固長度的增加鋼筋應(yīng)力逐漸減小，至自由端鋼筋應(yīng)力減小為零，加載端和自由端鋼筋應(yīng)力分布較平緩，而中間區(qū)段應(yīng)力分布較陡。

由圖4可以看出：在加載初期，加載端附近粘結(jié)應(yīng)力較大，沿錨固長度逐漸降低，達(dá)自由端為零。隨著荷載的增加，應(yīng)力圖形逐漸豐滿，應(yīng)力峰值有逐漸向自由端移動的趨勢。

5 結(jié)論

通過鋼筋內(nèi)貼片試驗(yàn)，對凍融混凝土粘結(jié)應(yīng)力分布進(jìn)行初步研究，得出令人滿意的試驗(yàn)成果：

第一，在借鑒粘結(jié)應(yīng)力分布研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)凍融循環(huán)試驗(yàn)的特點(diǎn)探索了內(nèi)貼片試驗(yàn)的一種新方法，成功地對凍融混凝土的粘結(jié)應(yīng)力分布進(jìn)行試驗(yàn)研究，為今后凍融混凝土粘結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律的深入研究奠定了基礎(chǔ)。

第二，通過試驗(yàn)大致得出了凍融混凝土粘結(jié)應(yīng)力沿錨長的分布規(guī)律，及鋼筋應(yīng)力沿錨長的變化規(guī)律：鋼筋應(yīng)力沿錨長逐漸變小，到達(dá)自由端時(shí)鋼筋應(yīng)力為零；外力很小時(shí)，粘結(jié)應(yīng)力峰值在加載端附近，隨著外力增大，峰值向自由端移動，粘結(jié)應(yīng)力圖形越加豐滿。

根據(jù)本試驗(yàn)所得試驗(yàn)結(jié)果不難看出：凍融混凝土粘結(jié)應(yīng)力分布與普通混凝土基本相似。