氯盐环境下钢筋连接件受力性能及其与混凝土粘结性能研究

发布时间：2020-04-08 22:40

【摘要】：钢筋作为混凝土结构构件的骨架,主要起承载和构造作用。为保证混凝土结构中构件和节点的受力连续和连接牢固,通常需采取有效方式对连接区内的的钢筋进行连接。目前常见的钢筋连接方式主要有焊接、机械连接和灌浆套筒连接等,这些连接方式采用的连接机理虽有所不同,但本质上均依赖连接接头实现钢筋间间接传力,与连续钢筋的直接传力机制相比仍有一定的削弱,而钢筋连接的可靠性关系着结构整体受力性能和安全性,特别是对于节点连接较多的装配式混凝土结构,因此需就不同连接方式的钢筋连接件连接性能开展研究,特别是当钢筋连接区处于氯盐锈蚀环境下。此外,锈蚀环境下钢筋连接件与混凝土之间的粘结性能也是影响结构性能的重要因素,尤其是装配式结构的钢筋连接区易遭外界氯盐环境侵入,进而影响钢筋连接件与外部混凝土之间的粘结性能,因而有必要就此开展针对性研究。鉴于此,本文就氯盐腐蚀环境下不同连接方式钢筋连接件受力性能及破坏形态以及灌浆套筒连接件与混凝土的粘结-滑移性能进行研究。具体研究内容和结论如下:(1)通过对双面电弧焊、冷挤压套筒、镦粗直螺纹和灌浆套筒四种不同连接方式的钢筋连接件进行电化学锈蚀试验,并对不同锈蚀程度的锈蚀钢筋连接件进行拉伸性能试验,研究锈蚀率、连接方式及钢筋直径等对氯盐腐蚀环境下钢筋连接件抗拉性能及破坏形态的影响。结果表明,连接件按破坏位置的不同可分为钢筋断裂破坏及连接区破坏两大类,而且不同连接方式和腐蚀程度下连接件的破坏形态不同,主要表现为焊缝断裂破坏、钢筋粘结滑移破坏、套筒断裂破坏钢筋断裂破坏;钢筋连接件的抗氯盐腐蚀能力随连接方式的不同而不同,其中双面电弧焊连接件的抗锈蚀能力最强、灌浆套筒和冷挤压套筒次之、镦粗直螺纹最弱,实际锈蚀率达到10%左右时对应的极限破坏强度下降可分别达11.3%、16.1%、22.4%和34.7%;钢筋连接件拉伸荷载-变形曲线随锈蚀程度的增加呈现不同程度的下降和劣化特性,主要表现为屈服强度降低、屈服平台缩短以及延性变差等,而且不同连接方式连接件的荷载-变形曲线劣化程度不同,灌浆套筒和双面电弧焊劣化程度相对较小,而冷挤压和镦粗直螺纹则较明显。(2)通过对灌浆套筒钢筋连接件外包混凝土粘结性能试件进行电化学锈蚀试验,并对不同锈蚀程度的灌浆套筒混凝土粘结试件进行单轴拉拔试验,研究氯盐腐蚀环境下连接件锈蚀率、相对保护层厚度等对灌浆套筒连接件与混凝土间粘结滑移性能的影响。结果表明,灌浆套筒锈蚀后会在混凝土粘结试件的底部和侧面出现不程度的顺筋裂缝,且裂缝宽度随锈蚀率的增大而增大;锈蚀环境下灌浆套筒混凝土粘结试件的主要破坏形态为劈裂-滑移破坏,且锈蚀率越大连接件与混凝土间的平均极限粘结应力越小;相同锈蚀程度下,灌浆套筒连接件直径越大(即外包混凝土保护层厚度越小)时,连接件与混凝土之间的平均粘结强度越小;锈蚀灌浆套筒连接件与混凝土之间的粘结应力-滑移曲线大致可分为上升、强化以及软化三个主要阶段,随锈蚀率增加曲线的上升段趋于平缓、强化和软化段均不同程度缩短甚至消失,滑移破坏更明显。(3)基于锈蚀灌浆套筒钢筋连接件与混凝土粘结滑移性能试验结果,分析了套筒连接件锈蚀率、连接件直径(即外包混凝土保护层厚度)等对极限粘结强度的影响,建立了考虑锈蚀率和混凝土相对保护层厚度影响的平均极限粘结应力计算模型;通过对锈蚀套筒连接件平均粘结应力—滑移关系曲线的分析,提出了考虑最大裂缝宽度、锈蚀率及相对保护层厚度影响的平均粘结应力—滑移关系模型;模型计算结果与试验所得曲线吻合较好,可用于氯盐锈蚀环境下灌浆套筒连接件与混凝土粘结应力-滑移关系预测。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375

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