套筒內(nèi)銹蝕鋼筋與灌漿料黏結(jié)性能試驗(yàn)研究

杜永峰 張?zhí)煸? 李虎

摘 要：為了研究鋼筋銹蝕對灌漿套筒接頭連接性能的影響，通過對20個(gè)進(jìn)行人工銹蝕的試件開展拉拔試驗(yàn)，獲得灌漿套筒內(nèi)不同直徑的鋼筋在不同銹蝕率情況下的破壞形態(tài)、錨 固內(nèi)部鋼筋應(yīng)變和荷載滑移曲線.對比分析不同直徑鋼筋在不同銹蝕率情況下的黏結(jié)應(yīng)力分布曲線、相對滑移曲線和不同錨固位置處的黏結(jié)滑移曲線.通過試驗(yàn)結(jié)果和理論分析，發(fā)現(xiàn)隨著銹蝕率的增加，鋼筋的抗拔能力均有不同程度的衰減，當(dāng)銹蝕率達(dá)到12%時(shí)，灌漿套筒內(nèi)鋼筋的抗拔能力降低約50%;分析得出灌漿套筒內(nèi)銹蝕鋼筋的黏結(jié)應(yīng)力衰減機(jī)理;建立鋼筋銹蝕前后黏結(jié)錨固位置函數(shù)模型，并確定參數(shù)取值;建立鋼筋銹蝕前后與灌漿料間考慮黏結(jié)錨 固位置函數(shù)的黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，為銹蝕前后鋼筋與灌漿料的有限元分析提供參考依據(jù).

關(guān)鍵詞：銹蝕;灌漿套筒;黏結(jié)滑移曲線;黏結(jié)錨固位置函數(shù);黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系中圖分類號(hào)：TU375? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Experimental Study on Bonding Performance of Corroded Steel Bars and Grout in Sleeve

DU Yongfeng1，2，ZHANG Tianyun1?，LI Hu1

（1.Institute of Earthquake Protection and Disastermitigation，Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China;2.International Research Base on Seismicmitigation and Isolation of Gansu Province，

Lanzhou University of Technology，Lanzhou 730050，China）

Abstract：In order to study the influence of the corrosion of steel bars on the connection performance of grouting sleeve joints， a pull-out test was carried out on 20 specimens subjected to artificial corrosion.The test obtained the failuremodes of the steel bars of different diameters in the grouting sleeves under different corrosion rates， the strain of the anchoring internal steel bars vs the load slip curves.The bond stress distribution curves， relative slip curves， and bond-slip curves at different anchorage positions with different diameter steel bars under different corrosion rates are compared and analyzed.Through the test results and theoretical analysis， it is found that as the corrosion rate increases， the pull-out ability of the steel bars is attenuated to varying degrees.When the corrosion rate reaches12%， the pull-out ability of the steel bars in the grouting sleeve is reduced by about 50%.The bond stress attenua-tionmechanismof corroded steel bars in the grouting sleeve is obtained.A functionmodel of the bonding and anchor-ing position of the steel bars before and after corrosion is established， and the parameter values are determined.The bond-slip constitutive relationship between the steel bars before and after corrosion and the groutingmaterial is es-tablished considering the bond and anchor position function， which provides a reference for the finite element analy-sis of steel bars and the groutingmaterial before and after corrosion.

Key words：corrosion;grouting sleeve;bond-slip curve;bond-anchor position functionmodel;bond-slip consti-tutive relationship

灌漿套筒作為裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋斷開處 重要的連接構(gòu)件，其連接性能決定了結(jié)構(gòu)整體的安 全性[1].混凝土接縫處采用密封材料填充，結(jié)構(gòu)經(jīng)過長期服役后，因熱脹冷縮導(dǎo)致其與混凝土的交界面發(fā)生破壞，致使灌漿套筒接頭暴露于空氣中.灌漿套 筒內(nèi)鋼筋在外部環(huán)境影響下易遭到氯鹽侵蝕，降低其連接性能，放大外部荷載對結(jié)構(gòu)的影響，降低結(jié)構(gòu)的安全性.

國內(nèi)外學(xué)者對鋼筋銹蝕引起的性能退化問題開 展了大量研究，羅小勇等[2]對銹蝕鋼筋開展重復(fù)拉 伸荷載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著銹蝕率的增加，鋼筋力學(xué)性能退化，變形能力和耗能性能均明顯下降.林紅威等[3] 研究發(fā)現(xiàn)銹脹開裂會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土試件黏結(jié)疲勞 壽命顯著下降.徐善華等[4]研究發(fā)現(xiàn)銹蝕鋼材的彈性模量、屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)均逐漸減小.方亮等[5]對銹蝕的HRB500鋼筋混凝土板進(jìn)行試 驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)抗彎承載力隨銹蝕率增大而減小.鄭淏 等[6]對模擬酸雨腐蝕情況下的混凝土短柱開展力學(xué) 試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)長期腐蝕的試件在耗能能力、承載力和變形能力等方面均表現(xiàn)出不同程度的衰減.黏結(jié)滑移關(guān)系反映了鋼筋與其黏結(jié)體之間的黏結(jié)錨固力學(xué)特性[7]，銹蝕作為導(dǎo)致構(gòu)件失效的重要因素之一，其程 度大小對構(gòu)件的黏結(jié)滑移性能的好壞有較為顯著影 響.文獻(xiàn)[8-9]研究了銹蝕鋼筋黏結(jié)退化規(guī)律.文獻(xiàn)[10-11]通過有限元分析銹蝕對黏結(jié)滑移性能的影 響.文獻(xiàn)[12-13]建立了銹蝕鋼筋黏結(jié)退化理論模型.

灌漿料與混凝土的骨料成分不同，兩者與鋼筋的黏結(jié)滑移性能必然存在差異，因銹蝕導(dǎo)致黏結(jié)滑 移性能的降低程度同樣會(huì)有所差別.本文通過內(nèi)貼 應(yīng)變片法對灌漿套筒內(nèi)鋼筋銹蝕前后的抗拔力進(jìn)行研究，采用外加電流對鋼筋進(jìn)行加速銹蝕，對20組 試件開展拉拔試驗(yàn).主要分析了鋼筋與灌漿料的黏 結(jié)應(yīng)力衰減機(jī)理，研究鋼筋銹蝕前后與灌漿料的黏 結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律，并建立了黏結(jié)錨固位置函數(shù).最后建立考慮黏結(jié)錨固位置函數(shù)的銹蝕前后鋼筋與灌漿 料的黏結(jié)滑移本構(gòu)模型.

1試件制備及測試原理

1.1試件制備

本試驗(yàn)采用與直徑為20mm和18mm鋼筋相匹 配的灌漿套筒，共 20個(gè).因套筒下半段具有固定鋼筋的卡環(huán)，可防止套筒注漿時(shí)鋼筋發(fā)生傾斜，所以將 套筒截成兩段，取套筒下半段為試驗(yàn)段，下半段套筒長度為100mm和92mm.選取 C20和C18的HRB400 螺紋鋼筋各10 根，長度為380mm，螺紋鋼筋的彈性模量為2×105mPa，屈服強(qiáng)度為400mPa，兩根同直徑鋼筋為一組用于對比.使兩種直徑的鋼筋達(dá)到設(shè)定的不同理論銹蝕率，灌漿料中鋼筋的錨固長度為4d.灌漿料的彈性模量為35.6 GPa，抗壓強(qiáng)度為85mPa.試件相關(guān)參數(shù)如表1所示.

使用數(shù)控機(jī)床將鋼筋沿軸線方向剖切一分為二，并對每部分螺紋半圓柱鋼筋沿原軸心位置進(jìn)行開槽，開槽尺寸為5mm×2.5mm，合攏后鋼筋內(nèi)部的凹槽尺寸為5mm×5mm.對鋼筋開槽部分進(jìn)行清 洗、打磨、晾干，在鋼筋錨固段每隔1.5 cm粘貼應(yīng)變片，如圖1所示.

粘貼應(yīng)變片后，為防止鋼筋銹蝕過程中電解液進(jìn)入鋼筋凹槽內(nèi)，造成應(yīng)變片失效，使用環(huán)氧樹脂將鋼筋的兩凹槽填滿，并合攏鋼筋，使用扎絲將鋼筋綁 緊，防止環(huán)氧樹脂流出.靜置1d，使凹槽中的環(huán)氧樹 脂凝固，如圖2所示.環(huán)氧樹脂凝固后將扎絲去除.

為防止試件在拉拔過程中出現(xiàn)局部應(yīng)力集中破壞現(xiàn)象，在鋼筋黏結(jié)段下端設(shè)置10mmPVC 套管，并 使用石蠟將套管與鋼筋的空隙部分灌滿，防止灌漿 料進(jìn)入套管內(nèi)影響試驗(yàn)精度.待石蠟?zāi)毯螅瑢μ淄策M(jìn)行灌漿.試件如圖3所示.

1.2 加速鋼筋銹蝕試驗(yàn)

套筒灌漿后，為使試驗(yàn)與實(shí)際更加貼近，將其養(yǎng)護(hù)28d.使用電工膠布將套筒外壁和鋼筋裸露部分進(jìn)行包裹，防止其發(fā)生銹蝕.通電前將試件完全浸泡在濃度為3%～5%的NaCl 溶液中72 h.將試件與銹蝕電 源陽極連接，鐵棒作為銹蝕陰極，銹蝕過程電流保持 恒定.

通過法拉第定律確定鋼筋的銹蝕時(shí)間[14].

式中：η為銹蝕率;M為套筒的摩爾質(zhì)量，取 56 g/mol;i為銹蝕電流密度;t為銹蝕時(shí)間;F為法拉第常數(shù);ρ為套筒密度;r為鋼筋半徑.

達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)銹蝕率后停止通電，銹蝕后試件如圖4所示.

1.3 測試原理

本次試驗(yàn)將應(yīng)變片間隔布置在錨固段鋼筋開槽內(nèi)，確定內(nèi)部不同位置處鋼筋的應(yīng)變情況，并以此為基礎(chǔ)測算出錨固段內(nèi)的實(shí)際黏結(jié)應(yīng)力分布及鋼筋與灌漿料的相對滑移量分布.將計(jì)算得到的不同位置處黏結(jié)應(yīng)力與相對滑移值進(jìn)行組合，可得到不同錨 固位置黏結(jié)滑移曲線.

1.3.1不同位置處黏結(jié)應(yīng)力測算原理

大部分學(xué)者認(rèn)為，鋼筋與混凝土的相互作用可以等效為兩者接觸面的剪切作用，但在交界面的剪切作用并非沿著錨固長度均勻分布.當(dāng)前沒有較為直接的方法測量鋼筋與混凝土的交界面的黏結(jié)應(yīng)力，主要通過鋼筋開槽內(nèi)貼應(yīng)變片的方法，得到鋼筋應(yīng)變，經(jīng)過反算得出鋼筋與混凝土黏結(jié)應(yīng)力[15].在灌 漿套筒約束下的灌漿料與鋼筋的相互作用，同樣可以借 鑒 普 通鋼筋與混凝 土 之 間黏 結(jié)應(yīng)力的測量 方法.

取鋼筋微段為研究對象，如圖5所示.假設(shè)鋼筋在微段上黏結(jié)應(yīng)力均勻分布，則鋼筋微段黏結(jié)應(yīng)力為：

式中：τ為微段黏結(jié)應(yīng)力;Ti為微段鋼筋i 點(diǎn)的荷載;A為微段外表面積;σ為測點(diǎn)應(yīng)力;As為鋼筋截面面積;d為鋼筋直徑;hi為測量點(diǎn) i 與測量點(diǎn)i+1的間距;Es 為鋼筋彈性模量;ε為鋼筋應(yīng)變.

各級(jí)荷載作用下計(jì)算的微段黏結(jié)應(yīng)力之和等于鋼筋加載端荷載 P 與表面積的比值，如下式所示：

當(dāng)式（3）兩邊不相等時(shí)，根據(jù)差值進(jìn)行微調(diào)，即可得到黏結(jié)應(yīng)力分布規(guī)律曲線.

1.3.2 不同位置處灌漿料與鋼筋之間相對滑移測算原理

鋼筋與套筒灌漿料之間的相對滑移是一個(gè)相對較新的議題.本文參考國內(nèi)外學(xué)者對鋼筋與混凝土 之間相對滑移的研究方法，利用鋼筋內(nèi)貼應(yīng)變片測得鋼筋的應(yīng)變，從而確定灌漿料的變形，最后通過鋼筋與灌漿料的位移差確定相對滑移的分布規(guī)律[16].

當(dāng)選取構(gòu)件微段時(shí)，此微段主要包括鋼筋微段、灌漿料微段和灌漿套筒微段，3 種材料包括兩類接觸面，受力情況復(fù)雜，難以準(zhǔn)確分析，根據(jù)文獻(xiàn)[17]進(jìn)行簡化分析，則灌漿料的應(yīng)變可由微段平衡方程 得到：

2試驗(yàn)過程及試驗(yàn)結(jié)果

2.1試驗(yàn)過程

采用土木工程實(shí)驗(yàn)室的拉拔機(jī)對銹蝕后試件進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，加載速率為2mm/min.鋼筋自由端與灌漿料的相對位移使用激光位移計(jì)進(jìn)行監(jiān)測，加載過程中使用5921采集儀對鋼筋內(nèi)貼應(yīng)變片進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，加載過程如圖6所示.試驗(yàn)結(jié)束后，將鋼筋從 灌漿料中拔出，并用鹽酸溶液對鋼筋進(jìn)行清洗、稱 重，確定銹蝕后鋼筋的質(zhì)量.

2.2試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，由于套筒對灌漿料的約束作用，灌漿料并沒有發(fā)生劈裂，主要表現(xiàn)為鋼筋從灌漿料中滑移拔出，如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

假設(shè)鋼筋在灌漿料中的黏結(jié)強(qiáng)度沿錨固方向均 勻分布，平均黏結(jié)強(qiáng)度如下所示：

式中：P為荷載;d為直徑;l為錨固長度.

筋直徑相同時(shí)，隨著銹蝕率的增加，黏結(jié)強(qiáng)度逐漸降低.與未銹蝕鋼筋相比，當(dāng)理論銹蝕率達(dá)到3%時(shí)，平均黏結(jié)應(yīng)力衰減較為明顯，對于直徑為20mm和18mm的鋼筋，平均 黏 結(jié)應(yīng)力分別 減 少了29.2%和27.4%，造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于鋼筋與灌漿 料的交界面出現(xiàn)銹蝕物致使有效接觸面積減少，平均黏結(jié)應(yīng)力下降.隨著銹蝕率的增加，平均黏結(jié)應(yīng)力繼續(xù)減小，當(dāng)理論銹蝕率達(dá)到12%時(shí)，與未銹蝕鋼筋相比，直徑為20mm和18mm的鋼筋平均黏結(jié)應(yīng)力分別下降了52.0%和56.1%.

3黏結(jié)應(yīng)力衰減機(jī)理分析

鋼筋銹蝕前后，平均黏結(jié)應(yīng)力變化顯著，說明鋼筋銹蝕產(chǎn)物對黏結(jié)應(yīng)力的影響較大，銹蝕前后鋼筋如圖9所示.

鋼筋與灌漿料黏結(jié)錨固應(yīng)力主要由膠合力、機(jī)械咬合力和摩擦力組成.當(dāng)鋼筋未發(fā)生銹蝕時(shí)，如圖9（a）所示，在施加外荷載初期，膠合力起主要作用，鋼筋與灌漿料之間不發(fā)生滑移.當(dāng)開始產(chǎn)生微滑時(shí)，膠合力失效，摩擦力開始發(fā)揮作用.當(dāng)外力致使鋼筋繼續(xù)滑移時(shí)，必須克服鋼筋與灌漿料的機(jī)械咬合力和兩者之間的摩擦力，隨著荷載的增加，黏結(jié)應(yīng)力從 加載端逐漸向自由端傳遞，當(dāng)黏結(jié)應(yīng)力傳遞到自由末端后，為了保持外荷載與黏結(jié)應(yīng)力相平衡，各錨固 位置的黏結(jié)應(yīng)力逐漸增加，直至達(dá)到極限黏結(jié)強(qiáng)度，鋼筋從灌漿料中拔出.

當(dāng)鋼筋的銹蝕率達(dá)到3%時(shí)，由圖9（b）可以明顯看出，發(fā)生銹蝕的部位為鋼筋的外肋，在外加荷載初期，膠合力起主要作用，因鋼筋外肋產(chǎn)生的疏松銹蝕層，削弱了鋼筋外肋與灌漿料的膠合力，致使黏結(jié)應(yīng)力從加載端傳遞到自由端的時(shí)間縮短.膠合力失效后，摩擦力和機(jī)械咬合力開始發(fā)揮作用，因鋼筋外肋銹蝕導(dǎo)致外肋與灌漿料之間的有效接觸面積降低，機(jī)械咬合力減小，致使極限拉拔力降低.

當(dāng)鋼筋的銹蝕率達(dá)到 6%時(shí)，由圖9（c）可以明顯看出，鋼筋的外肋已經(jīng)基本銹蝕，僅少許外肋根部保 留完好.在外加荷載初期，膠合力起主要作用，但因 外肋表面布滿銹蝕產(chǎn)物，外肋與灌漿料之間的膠合力基本喪失.隨著荷載的增加，機(jī)械咬合力和摩擦力開始發(fā)揮作用，因鋼筋外肋基本由疏松的銹蝕產(chǎn)物 代替，鋼筋與灌漿料的機(jī)械咬合力大大降低，極限拉 拔力進(jìn)一步降低.

當(dāng)鋼筋的銹蝕率達(dá)到 9%時(shí)，由圖9（d）可以明顯看出，鋼筋外肋已經(jīng)完全銹蝕，且在鋼筋外肋部位出 現(xiàn)銹坑，銹蝕逐漸向無外肋部位發(fā)展.在外加荷載初 期，膠合力起主要作用，但因外肋表面布滿疏松銹蝕層，外肋與灌漿料之間的膠合力完全喪失.隨著荷載的增加，機(jī)械咬合力和摩擦力開始發(fā)揮作用，因鋼筋外肋完全發(fā)生銹蝕，鋼筋與灌漿料的機(jī)械咬合力進(jìn)一步降低，極限拉拔力繼續(xù)下降.

當(dāng)鋼筋的銹蝕率達(dá)到12%時(shí)，由圖9（e）可以明顯看出，鋼筋的外壁完全發(fā)生銹蝕，鋼筋與灌漿料之 間遍布了鋼筋的銹蝕產(chǎn)物.在外加荷載初期，膠合力起主要作用，因外肋已經(jīng)被完全銹蝕，且鋼筋外壁也 發(fā)生銹蝕，致使鋼筋整體與灌漿料的膠合力大大降低.隨著荷載的增加，機(jī)械咬合力和摩擦力開始發(fā)揮作用，因鋼筋無外肋部分表面的銹蝕產(chǎn)物增加，大大降低了灌漿料與鋼筋的機(jī)械咬合力和摩擦力，極限 拉拔力損失近 50%.

4試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1黏結(jié)應(yīng)力沿錨固長度分布規(guī)律

圖10為各典型試件鋼筋在不同荷載下應(yīng)變沿錨固長度變化情況，由圖10可以明顯看出，當(dāng)荷載較小時(shí)，鋼筋加載端的應(yīng)變明顯大于鋼筋自由端，隨著荷載的增加，鋼筋的應(yīng)變逐漸向自由端傳遞.圖11為不同位置處黏結(jié)應(yīng)力的分布情況，由圖11可以看出，銹蝕試件與未銹蝕試件的黏結(jié)應(yīng)力分布相似，試件的自由端和加載端的黏結(jié)應(yīng)力為零，在試件內(nèi)部黏結(jié)應(yīng)力變化較大.加載初期，靠近加載端的黏結(jié)應(yīng)力率先增大，隨著荷載的逐漸增加，黏結(jié)應(yīng)力向自由端傳遞，自由端的應(yīng)力逐漸變大，表現(xiàn)為曲線由加載端逐漸向自由端鼓起.

4.2 相對滑移分布計(jì)算

錨固長度內(nèi)灌漿料與鋼筋的相對滑移曲線如圖12所示.由圖12可以看出，當(dāng)鋼筋未銹蝕時(shí)，自由端 滑移明顯滯后于加載端，隨著銹蝕率的增加，此種滯后現(xiàn)象逐漸減少.鋼筋未發(fā)生銹蝕時(shí)，當(dāng)構(gòu)件達(dá)到荷 載峰值時(shí)，滑移量突然增加，表明此時(shí)發(fā)生黏結(jié)破壞，隨著銹蝕率的增加，滑移量突然增加的現(xiàn)象逐漸 消失，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是銹蝕物對鋼筋與灌漿料的黏結(jié)性能進(jìn)行了削弱，降低了錨固能力.

4.3黏結(jié)滑移關(guān)系沿錨固長度的變化

將4.1節(jié)和4.2節(jié)計(jì)算得到的不同位置處黏結(jié)應(yīng)力與相對滑移值進(jìn)行組合，得到不同錨固位置黏結(jié)滑移曲線，如圖13所示.由圖13可以明顯看出，不同 錨固位置的黏結(jié)滑移關(guān)系是變化的，隨著銹蝕率的增加，各錨固位置曲線逐漸趨于平緩，因此通過鋼筋內(nèi)貼應(yīng)變片考慮不同位置的黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系是十分必要的.

4.4黏結(jié)錨固位置函數(shù)

黏結(jié)錨固位置函數(shù)w（%）是描述不同黏結(jié)位置處的錨固剛度，為相對函數(shù).將相同工況下兩個(gè)試件同一滑移值的黏結(jié)應(yīng)力分布曲線進(jìn)行歸一化處理，取平均值，即可得到黏結(jié)錨固位置函數(shù)w（%），如圖14所示.

由圖14可以明顯看出，不同直徑的鋼筋的黏結(jié)錨固位置函數(shù)變化趨勢大體相同.灌漿料與鋼筋的黏結(jié)錨固剛度在自由端和加載端較小，在錨固內(nèi)部變化較為明顯，黏結(jié)錨固剛度主要在0.15～0.9倍錨 固長度內(nèi)變化.鋼筋未銹蝕時(shí)，黏結(jié)錨固剛度隨相對錨固長度變化較大，隨著銹蝕率的增加，曲線變化趨勢逐漸平緩.

結(jié)合黏結(jié)錨固位置函數(shù)的特點(diǎn)，錨固剛度在錨 固長度的0.15～0.9倍區(qū)間內(nèi)表現(xiàn)為緩慢降低趨勢，為了工程中方便使用，建立三折線模型，如圖15所示.整個(gè)模型由4個(gè)控制點(diǎn)組成 ：1點(diǎn)（0，0），2 點(diǎn)（0.15，A1），3 點(diǎn)（0.9，A2），4 點(diǎn)（1，0）.其中A1和A2 與銹蝕率有關(guān).

鋼筋直徑為18mm時(shí)：銹蝕率為0%時(shí)，A1=1.37，A2=0.50;銹蝕率為3%時(shí)，A1=1.23，A2=0.51;銹蝕率為6%時(shí)，A1=1.19，A2=0.69;銹蝕率為9%時(shí)，A1=1.17，A2 =0.73;銹蝕率為12%時(shí)，A1=1.11，A2=0.76.

4.5 黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系

鋼筋銹蝕前后，不同錨固位置的黏結(jié)滑移曲線變化規(guī)律大致相同，因此可以借鑒普通混凝土建立的黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系.通過建立位置函數(shù)ψ（x）來表述鋼筋在不同錨固位置的剛度變化，最后得到黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系表達(dá)式[18]：

式（9）中的ψ（x）采用4.4節(jié)中建立的黏結(jié)錨固位置函數(shù)模型，由圖8試驗(yàn)曲線可以看出，鋼筋銹蝕前后的平均黏結(jié)滑移曲線大致相同，因此黏結(jié)滑移曲 線可采用如下表達(dá)式：

式中：τu、su分別為平均黏結(jié)滑移曲線峰值黏結(jié)應(yīng)力及峰值滑移量;a、b可通過數(shù)據(jù)擬合得到，如表3所示.

由表3可以看出，當(dāng)鋼筋未銹蝕時(shí)，鋼筋的抗拔性能較強(qiáng)，隨著銹蝕率的增加，擬合得到的參數(shù)a 逐 漸變大，表示平均黏結(jié)剛度逐漸減小，銹蝕對黏結(jié)滑 移曲線后半段影響較為顯著，參數(shù)b 表現(xiàn)為離散性.直徑為18mm的鋼筋未發(fā)生銹蝕時(shí)，平均黏結(jié)剛度強(qiáng)于直徑為20mm的鋼筋，但隨著銹蝕率的增加，平均黏結(jié)剛度衰減較快，表現(xiàn)為參數(shù)a的變化幅度增加.

5 結(jié)論

本文通過鋼筋開槽內(nèi)貼應(yīng)變片方法，研究了20個(gè)灌漿套筒試件在鋼筋達(dá)到不同銹蝕率情況下的黏 結(jié)滑移性能，得出如下結(jié)論：

1）銹蝕對鋼筋的抗拔性能影響顯著，與未銹蝕 試件的平均黏結(jié)應(yīng)力相比，當(dāng)銹蝕率達(dá)到12%時(shí)，直徑為20mm的鋼筋平均黏結(jié)應(yīng)力下降了52.0%，直徑為18mm的鋼筋平均黏結(jié)應(yīng)力下降了56.1%.

2）分析了灌漿料與鋼筋的黏結(jié)滑移受力過程，并解釋了鋼筋銹蝕前后黏結(jié)應(yīng)力退化原因.

3）銹蝕試件與未銹蝕試件的黏結(jié)應(yīng)力沿錨固長度方向分布趨勢相似，試件的自由端和加載端的黏 結(jié)應(yīng)力為零，在試件內(nèi)部黏結(jié)應(yīng)力變化較大.加載初 期，靠近加載端的黏結(jié)應(yīng)力率先增大，隨著荷載的逐 漸 增 加，應(yīng)力向 自由端 傳 遞，自由端的應(yīng)力逐 漸變大.

4）提出鋼筋銹蝕前后的黏結(jié)錨固位置的簡化計(jì)算模型，并確定了參數(shù)取值，建立了考慮黏結(jié)錨固位置函數(shù)的鋼筋與灌漿料的黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系模型.

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