钢筋与混凝土粘结性能的随机性研究

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发布时间：2021-09-13

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钢筋与混凝土粘结性能的随机性研究
王艺霖，贾治龙，杨勇良。
(1．山东建筑大学土木工程学院，济南250101； 2．中联西北工程设计研究院。西安710082：
3．西安金地置业投资有限公司。西安710075)
【摘要】针对目前钢筋与混凝土粘结性能的研究，通过理论和实验手段都不能得到准确的粘结应力f的
问题，文中首次提出把r作为一个随机变量来处理，用假设检验的方法确定了其概率分布，然后提出了两种的取
值方案，并对后一种采用取值区间的方案进行了详细的介绍。
【关键词】随机变量；粘结应力；假设检验；取值区间
【~ItJ-Y类号】TU528．57 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)o4—0008—03
钢筋与混凝土之间的粘结作用是二者共同工作
的基本前提。它是一种复杂的相互作用，所受的影
响因素众多，加之试验技术方面相对滞后，使得目前
有些基本问题还未得到很好的解决，一套充分完整的
粘结性能理论还有待建立。
从机理上来说，混凝土中钢筋的锈蚀受很多外界
不确定因素(周围氯离子浓度、供氧状况、供水状况
等)的影响，而且锈蚀层的累积进程前后相互影响，
因此钢筋的锈蚀量发展可以说是一个非平稳的随机
过程。另外混凝土的性质具有很明显的离散性，所以
锈蚀前后钢筋与混凝土的粘结性能都应该用随机过
程来描述。这在理论分析上是显而易见的，但目前随
机过程的理论离实际应用还有一定的距离，对于本问
题更是难以一步到位。因此，文中立足于应用随机的
概念来给出一个研究思路，暂不考虑过程的随机性，
引入随机变量的概念来研究粘结性能，为最终解决该
问题做了有益的探索。
1 问题分析
通常我们用粘结应力．r来描述钢筋与混凝土之间
的粘结性能，r是指在二者接触面上分布的剪应力。常
规的粘结性能试验都是采取钢筋拔出的办法，通过在
钢筋内沿长度方向的不同位置贴应变片，可以得到各
测点处的钢筋应力。值，然后对两侧点问的钢筋段进
况比较适用，因钢筋锈蚀之后截面积的变化很难确
定。而且在实际操作中，由于贴应变片比较困难和应
变片存在精度问题等原因，造成难以得到准确的占．函
数。另外。与粘结应力．r又有较大的数量级差，用6。来
推出r函数存在着不容忽视的误差传递问题。为此，文
献[3]提出了以数学分析为主，试验数据只起验证作
用的方法，用数学方法给出了一套比较复杂的公式。
这种思路并不能真正解决问题，因为过分依赖数学分
析，没有充分考虑实际情况，导致实验数据并不能有
效的发挥验证作用。
钢筋锈蚀之后使锈蚀层与混凝土直接接触，锈蚀
的不同程度对粘结性能的影响很大。具体来说，可以
分为以下三种情况：
图1 粘结应力变化曲线形状
(1) 钢筋锈蚀程度比较深，锈蚀层与钢筋问已
经几乎没有粘结力。
行隔离体受力平衡分析，认为该段上的r均匀分布，根 (2) 锈蚀层与混凝-I-_ZI~存在相对滑移，但钢
据钢筋的横截面积，可直接算出其值后进而得出粘结筋有效截面与锈蚀层之间没有相对滑移。
应力变化曲线(r— Ittt~)，形状如图l所示。 (3) 锈蚀层与混凝土之间存在相对滑移，但钢
这种分析对钢筋未锈(横截面积保持不变)的情筋有效截面与锈蚀层之间有相对滑移。某段隔离体如