高温后钢筋与混凝土局部黏结滑移关系

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发布时间：2021-09-15

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高温后钢筋与混凝土局部黏结滑移关系
廖杰洪
(中铁上海设计院集团有限公司，200070)
摘要：对高温后钢筋和混凝土之间黏结强度的既有试验数据进行统计分析，给出了不同温度作用后带肋钢筋与
混凝土之间相对残余黏结强度的均值和均方差。分析结果表明，其数据符合正态分布，在此基础上建立了高温作用
后钢筋与混凝土相对黏结残余强度均值和具有95％保证率的分位值随温度变化的表达式。统计了光圆钢筋与混凝
土之间残余黏结强度随所经历最高温度的表达式。给出了高温后钢筋与混凝土局部黏结滑移本构关系模型。
关键词：黏结滑移；钢筋；混凝土；高温
Abstract：The existing test data on the residual bonding strength between fire—damaged concrete and rebar were
collected and analyzed．The mean values and variances of the residual bonding strength between ribbed bars and concrete
subjected to difierent temperature are presented．The analysis shows that the data conforn2s to normal distribution，thus two
formulas are established for relationship between the elevated temperature and the mean value as well as the value with a
guarantee rate of 95％．The relationship of temperature and the residual bonding strength between round bar and concrete is
also presented．At last the local bond—slip constitutive relationship model is put forward．
Key wor~ ：Bond-slip；Rebar；Concrete；High temperature
中图分类号：TU528．01 文献标志码：A 文章编号：1000—4637(2015)11—34一O3
0 前言
高温后混凝土梁的抗剪试验中，常常因锚固不
足导致裂缝出现或发生破坏。为精确模拟或分析高
温后混凝土梁的力学性能，需要研究钢筋与混凝土
的局部黏结应力和滑移的本构关系。目前，虽然已
有大量学者对高温后钢筋与混凝土之间的黏结滑
移关系进行了研究，高温后黏结应力的变化已有大
量的试验数据【卜埘，但各学者之间的结果相差较大。
朱伯龙等l8】及吴吴in1提出了过高温后黏结滑移本构
关系，但并非局部黏结应力一滑移本构关系，不能直
接应用于有限元模拟。本文收集各学者的研究成
果，在统计分析的基础上．求得随温度变化的平均
折减系数，并获得具有95％保证率的折减系数，对
数据进行拟合。在参考常温钢筋混凝土局部黏结滑
移关系的基础上获得了高温后局部黏结滑移的本
构模型。
1 高温后钢筋与混凝土黏结滑移关系研究现状
从1954年至今，各国学者对高温后钢筋与混
凝土界面黏结滑移关系进行了大量的研究，但至今
尚无可靠的黏结滑移本构关系可以采用。从各学者
的研究中可以得出如下结论：
基金项目：国家自然科学基金项目(51378397)。
— ． 34 —．
(1)随温度的升高，黏结力降卜 ]。
(2)随恒温时间的增长，黏结力降低。E1一Hawary
等【 1研究表明：100~C时恒温2h、4h、8h，承载力分别
下降至1．18、1．0、0．61；300℃时恒温2h、4h、8h，承载
力分别下降至0．38、0．37、0．36；500~C时恒温2h、4h、
8h，承载力分别下降至0．04、0．03、0．02。Chiang等
进行了温度一恒温时间对黏结强度折减的耦合，其
结果表明，随恒温时间的增长，黏结强度下降，但下
降程度不大，恒温3h相对恒温0．5h下降10％左右，
温度越高下降幅度越小。相比本身的离散程度，对
恒温时间影响的过度追求没有必要。因此，本文的
分析中忽略恒温时间的影响。
(3)不同冷却方式对黏结强度的影响不一致，
喷水冷却下降更严重。E1一Hawary等[ 1的研究中，最
高温度100~C时喷水冷却下降明显，但最高温度为
300℃和500~C时影响不大。文献[7]的研究中，对于
埋人深度为6cm的钢筋．冷却方式不同对其没有明
显影响，但对于埋人深度为lOcm和16cm 的黏结强
度有影响，但差别并不大。
(4)光圆钢筋高温后黏结强度下降比带肋钢筋
下降严重[7一。
2 数据收集
收集目前大部分试验成果[4-”】，考虑带肋钢筋和