本發(fā)明涉及土木工程混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于銹蝕與疲勞荷載耦合影響的鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的測(cè)試方法及加載裝置。

背景技術(shù)：

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力傳遞和變形協(xié)調(diào)是通過(guò)兩者間的粘結(jié)作用實(shí)現(xiàn)的，鋼筋與混凝土之間的化學(xué)膠著力、摩擦力和機(jī)械咬合力組成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的粘結(jié)力。鋼筋與混凝土之間充分的粘結(jié)作用是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)揮良好工作性能的前提和基礎(chǔ)。鋼筋局部粘結(jié)應(yīng)力和局部相對(duì)滑移之間的關(guān)系稱為粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，它反映了鋼筋和混凝土的全過(guò)程的接觸行為，是鋼筋混凝土構(gòu)件有限元分析、受彎構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算、撓度計(jì)算，以及梁柱節(jié)點(diǎn)地震作用下力學(xué)性能研究的理論基礎(chǔ)。然而，隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)服役時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)作用將會(huì)在外部環(huán)境或荷載的作用下產(chǎn)生退化，其中包括鋼筋銹蝕引起的粘結(jié)強(qiáng)度的退化以及疲勞荷載引起的剛度降低。

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋生銹以后，鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能會(huì)產(chǎn)生很大變化。鋼筋發(fā)生銹蝕以后，體積變大，混凝土保護(hù)層會(huì)因此而產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力。當(dāng)銹蝕率較小時(shí)，保護(hù)層不會(huì)開裂，銹脹壓力會(huì)使粘結(jié)力略微增大；而當(dāng)銹蝕率較大時(shí)，混凝土保護(hù)層將產(chǎn)生徑向裂縫甚至出現(xiàn)剝落，鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力因約束減小而降低，粘結(jié)力的降低將顯著影響構(gòu)件的極限承載力和抗彎剛度，進(jìn)而影響整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和適用性等服役性能。

除銹蝕以外，許多工程結(jié)構(gòu)，如橋梁、吊車梁以及鐵路軌枕等在服役過(guò)程中承受更多的是重復(fù)荷載(亦稱：疲勞荷載)的作用，因此面臨著較為突出的疲勞問(wèn)題。在疲勞荷載的反復(fù)作用下，鋼筋和混凝土之間相對(duì)滑移不斷發(fā)展，導(dǎo)致構(gòu)件剛度減小，撓度增大，裂縫逐漸變寬，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)疲勞破壞，引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的失效，從而對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的服役性能產(chǎn)生顯著影響。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)銹蝕引起的粘結(jié)退化進(jìn)行了一定的研究，但是多集中于粘結(jié)強(qiáng)度的退化，關(guān)于銹蝕鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系仍然非常少。如國(guó)外auyeungetal.^[1]，bhargavaetal.^[2]和leeetal.^[3]等提出了指數(shù)關(guān)系模型來(lái)描述粘結(jié)強(qiáng)度隨銹蝕率的變化規(guī)律，cabrera^[4]和stanishetal.^[5]提出了線性關(guān)系模型來(lái)描述粘結(jié)強(qiáng)度隨銹蝕率的變化規(guī)律，又如國(guó)內(nèi)袁迎曙教授等^[6]提出了考慮保護(hù)層厚度影響的粘結(jié)強(qiáng)度退化線性公式?？v觀國(guó)內(nèi)外已有研究，大多研究基于中心拔出無(wú)箍筋試件，箍筋對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度退化的影響缺乏深入認(rèn)識(shí)，且保護(hù)層厚度較大，與實(shí)際結(jié)構(gòu)中鋼筋的外部約束條件并不完全符合。而關(guān)于疲勞荷載作用下的粘結(jié)滑移性能，國(guó)內(nèi)外的研究更少，rehmandeligehausen^[7]和kochandbalázs^[8,^9]發(fā)現(xiàn)疲勞加載不會(huì)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響，但可以使鋼筋和混凝土產(chǎn)生較大的殘余滑移，使構(gòu)件的剛度降低；byungetal.^[10]同樣觀察到此現(xiàn)象，并提出了疲勞荷載作用后的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系模型。但是，基于鋼筋銹蝕與疲勞荷載對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的耦合影響，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究仍未見報(bào)道。

同樣的，在現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于鋼筋混凝土的粘結(jié)性能、粘結(jié)強(qiáng)度、粘結(jié)應(yīng)力等參數(shù)的測(cè)試方法及配套測(cè)試裝置，大多是基于鋼筋銹蝕對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的影響關(guān)系而設(shè)計(jì)的測(cè)試模型，并不能綜合考慮鋼筋銹蝕以及疲勞荷載對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的耦合影響關(guān)系，故難以應(yīng)用于實(shí)際工程，真實(shí)、客觀地反映出鋼筋混凝土的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系。如：

申請(qǐng)?zhí)枮?01210162916.8的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種用于測(cè)量鋼筋和混凝土粘結(jié)力的圓柱體試件，其把鋼筋穿過(guò)圓柱形pvc管，并通過(guò)直徑等于圓柱形pvc管外徑的圓形鋼板來(lái)固定鋼筋位置，該技術(shù)方案的不足之處在于：①通過(guò)膠帶來(lái)固定pvc管和鋼板，振搗混凝土?xí)r極易漏漿，并且效率較低，并不適合大規(guī)模的對(duì)比試驗(yàn)；②圓柱形試塊保護(hù)層厚度比實(shí)際結(jié)構(gòu)中要大很多，并且無(wú)法放置箍筋，在對(duì)試塊進(jìn)行加載時(shí)，混凝土受壓易使鋼筋受拉，使其無(wú)法真正模擬鋼筋混凝土梁中的粘結(jié)受力狀態(tài)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510688835.5的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種測(cè)定鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的拉拔裝置，該裝置利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、并借助由鋼板和螺桿組成的加載架對(duì)中心拔出試塊進(jìn)行靜力加載，該技術(shù)方案的不足之處在于：保護(hù)層過(guò)大，使得試塊加載后，受力方式與實(shí)際不符。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510690612.2的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種擠壓式測(cè)定鋼筋與混凝土粘結(jié)性能的裝置及測(cè)試方法，該技術(shù)方案的不足之處在于：保護(hù)層過(guò)大，加載速率無(wú)法控制，無(wú)法進(jìn)行重復(fù)加載，并且千斤頂與鋼筋不易對(duì)中，致使加載失??；

申請(qǐng)?zhí)枮?01410306597.2的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種鋼筋混凝土粘結(jié)應(yīng)力及滑移測(cè)量裝置，該技術(shù)方案的不足之處在于：保護(hù)層過(guò)大與實(shí)際不符，未考慮重復(fù)加載及銹蝕的情況；

申請(qǐng)?zhí)枮?01310578387.4的中國(guó)發(fā)明專利，公開了一種測(cè)定鋼筋與砼粘結(jié)性能的液壓固定裝置，該技術(shù)方案的不足之處在于：中心試件保護(hù)層過(guò)大，混凝土雙面受壓與實(shí)際結(jié)構(gòu)中混凝土受力狀態(tài)不符；

綜上所述，如何提供一種真實(shí)、客觀的測(cè)試鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的方法及其加載裝置，以用于準(zhǔn)確研究不同保護(hù)層厚度、箍筋間距、銹蝕和疲勞荷載對(duì)鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的耦合影響，進(jìn)而建立不同約束條件下的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型，以應(yīng)用于實(shí)際工程檢測(cè)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于，提供一種鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的測(cè)試方法及加載裝置，來(lái)真實(shí)、客觀地反映出實(shí)際工程中梁端式構(gòu)件受銹蝕與疲勞荷載耦合影響的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，解決了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案具體如下：

一種基于銹蝕與疲勞荷載耦合影響的鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的加載裝置，包括一外部反力架，外部反力架上設(shè)有mts試驗(yàn)機(jī)，mts試驗(yàn)機(jī)的端部安裝有轉(zhuǎn)換接頭和錨具；mts試驗(yàn)機(jī)正下方設(shè)有內(nèi)部反力架，內(nèi)部反力架上設(shè)有放置待測(cè)試塊用的工位，該工位為由第一擋板、第二擋板、第一緊固螺桿和第二緊固螺桿共同圍成的方形空間；其中第一擋板位于靠近mts試驗(yàn)機(jī)的一側(cè)，第二擋板位于第一擋板的正下方，第一緊固螺桿和第二緊固螺桿分別與第一擋板、第二擋板相連接；第一擋板與第二擋板之間，還設(shè)有上壓板，上壓板的一端固定在第一緊固螺桿上，另一端固定在第二緊固螺桿上；第一擋板頂端安裝有第一夾具，第一夾具上固定有第一位移傳感器；第二擋板底端安裝有第二夾具，第二夾具上固定有第二位移傳感器；第一位移傳感器和第二位移傳感器均設(shè)于第一擋板與第二擋板的中軸線上。

優(yōu)選的，外部反力架為工字形結(jié)構(gòu)，由垂直于地面且互相平行的兩根豎梁、與地面平行的一根橫梁組成。

優(yōu)選的，內(nèi)部反力架由第一支撐槽鋼，第二支撐槽鋼，第三支撐槽鋼，豎向工字鋼和支撐底板組成，其中，第一支撐槽鋼設(shè)于地面上，第二支撐槽鋼垂直固定于第一支撐槽鋼上，第三支撐槽鋼與豎向工字鋼互相平行且均垂直固定于第二支撐槽鋼上，支撐底板固定于豎向工字鋼上。

一種基于銹蝕與疲勞荷載耦合影響的鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的測(cè)試方法，包括如下步驟：

(1)試塊澆筑：制作木模，木模內(nèi)依次放入pvc管、縱筋和箍筋并綁扎，在木模頂部澆筑混凝土并振搗、養(yǎng)護(hù)、拆模，切割后得到試塊；

(2)試塊加速銹蝕：對(duì)試塊的底部從里到外依次用海綿、不銹鋼網(wǎng)和塑料薄膜進(jìn)行綁扎，將試塊中的鋼筋接通直流電源的正極，不銹鋼網(wǎng)接通直流電源的負(fù)極，用氯化鈉溶液潤(rùn)濕海綿，對(duì)試塊進(jìn)行加速銹蝕；

(3)安裝加載裝置：將如前任一項(xiàng)所述的加載裝置的外部反力架和內(nèi)部反力架固定于水平反力墻上，在內(nèi)部反力架的工位上放置步驟(2)得到的試塊，調(diào)節(jié)mts試驗(yàn)機(jī)，使試塊中的鋼筋穿過(guò)轉(zhuǎn)換接頭并被錨具錨固，且鋼筋、mts試驗(yàn)機(jī)同處于中軸線上；

(4)預(yù)加載：對(duì)試塊進(jìn)行預(yù)加載，先施加不超過(guò)1噸的豎向荷載，使得試塊底部與第一擋板、第二擋板均緊密接觸；再操作mts試驗(yàn)機(jī)，卸載至零，并于第一擋板上安裝第一位移傳感器，于第二擋板上安裝第二位移傳感器，且第一位移傳感器和第二位移傳感器的頂針分別與試塊接觸；

(5)加載：操作mts試驗(yàn)機(jī)進(jìn)入加載模式，加載模式分為靜力加載或疲勞加載，分別采樣兩種模式下位移、荷載的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

(6)數(shù)據(jù)處理與分析：對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算平均粘結(jié)應(yīng)力和平均滑移，繪制平均粘結(jié)應(yīng)力-平均滑移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線分析試塊的粘結(jié)強(qiáng)度、殘余粘結(jié)強(qiáng)度，據(jù)此判斷在不同荷載作用情況下的試塊粘結(jié)滑移性能；

所述的試塊，為梁端式試塊。

優(yōu)選的，步驟(1)中，試塊長(zhǎng)、寬、高的尺寸為300×150×250mm，并且試塊中的鋼筋處于偏心位置。

優(yōu)選的，步驟(2)中，加速銹蝕時(shí)的氯化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，腐蝕電流密度為不超過(guò)200μa/cm²。

優(yōu)選的，步驟(5)中，當(dāng)加載模式為靜力加載時(shí)，施加荷載的加載速率為0.5mm/min；或，當(dāng)加載模式為疲勞加載時(shí)，施加荷載的加載速率先升至最大疲勞荷載水平pmax，再降至最小疲勞荷載水平pmin，并進(jìn)行重復(fù)加載，且疲勞荷載水平下限pmin＞0。

優(yōu)選的，步驟(6)中，平均粘結(jié)應(yīng)力r的計(jì)算公式為：式中f是拔出力，d是鋼筋直徑，la是錨固長(zhǎng)度；平均滑移的計(jì)算公式為：s＝(sl+sf-sδ)/2，式中sf為對(duì)自由端位移傳感器滑移值進(jìn)行平均得到的相對(duì)滑移，sl為對(duì)加載端位移傳感器滑移值進(jìn)行平均得到的相對(duì)滑移，sδ為加載端鋼筋的拉伸變形；且，式中l(wèi)δ是位移傳感器夾具固定點(diǎn)到加載端混凝土表面距離，為50mm；e是鋼筋彈性模量；a是鋼筋橫截面積。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果具體如下：

(1)本發(fā)明提供的一種鋼筋混凝土粘結(jié)滑移性能的測(cè)試方法，適用于梁端式構(gòu)件，能準(zhǔn)確測(cè)得不同保護(hù)層厚度及箍筋約束條件下的較為完整的粘結(jié)滑移曲線，客觀反應(yīng)了梁端式構(gòu)件受鋼筋銹蝕與疲勞荷載耦合影響的粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系，與工程實(shí)際吻合度高，避免了傳統(tǒng)方法下與實(shí)際不符的缺點(diǎn)。

(2)本發(fā)明提供的測(cè)試方法，操作便捷，測(cè)量精度高，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)普通鋼筋混凝土試件、銹蝕鋼筋混凝土試件在靜力荷載或疲勞荷載下粘結(jié)滑移性能的研究。

(3)本發(fā)明還提供了一種加載裝置，專用于前述的基于銹蝕與疲勞荷載耦合影響的粘結(jié)滑移性能的測(cè)試方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，為自制的、原創(chuàng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸梁端式構(gòu)件進(jìn)行水平、豎向、單調(diào)以及重復(fù)等多種形式的加載。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中梁端式構(gòu)件剖面圖示意圖。

圖2為本發(fā)明中梁端式構(gòu)件拆模以后示意圖。

圖3為本發(fā)明中梁端式構(gòu)件加速銹蝕示意圖。

圖4為本發(fā)明中加載系統(tǒng)示意圖。

圖5為本發(fā)明中內(nèi)部反力架主視示意圖。

圖6為本發(fā)明中內(nèi)部反力架后視示意圖。

圖7為本發(fā)明中內(nèi)部反力架側(cè)視示意圖。

圖8為本發(fā)明中mts轉(zhuǎn)換接頭示意圖。

圖9為本發(fā)明測(cè)得的靜力荷載作用下的粘結(jié)滑移曲線。

圖10為本發(fā)明測(cè)得的疲勞荷載作用下的粘結(jié)滑移曲線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明基于梁端式構(gòu)件研究普通變形鋼筋、銹蝕變形鋼筋與混凝土粘結(jié)滑移性能的方法。

如圖1所示，步驟一：試塊澆筑

制作長(zhǎng)寬高尺寸為300×150×250mm的木模，木模沿長(zhǎng)度方向兩端打孔。位于木模底側(cè)并且孔徑為25mm的圓孔兩個(gè)，孔中心至底部的距離由保護(hù)層厚度決定，至兩側(cè)的距離為75mm；位于木模頂部并且孔徑為8mm的圓孔四個(gè)，孔中心至兩側(cè)和頂部的距離分別為30mm和50mm。木模內(nèi)放置好箍筋，將20mm熱軋變形鋼筋以及pvc塑料套管從底部孔穿入，pvc塑料套管內(nèi)徑略大于鋼筋直徑。調(diào)整鋼筋和套管位置，使其符合圖1中所示尺寸要求，鋼筋粘結(jié)段和非粘結(jié)段交界面處用硅膠進(jìn)行密封，防止漏漿。將兩根8mm光圓鋼筋從上部?jī)煽状┤氤洚?dāng)架立筋，調(diào)整箍筋位置并進(jìn)行綁扎。從非保護(hù)層側(cè)即木模頂部澆筑混凝土并振搗、養(yǎng)護(hù)、拆模，用磨光機(jī)除去裸露部分架立筋以及pvc塑料管，最終試塊如圖2所示。所述的試塊，為梁端式試塊。

步驟二：試塊加速銹蝕

制作長(zhǎng)寬尺寸為350×300mm的吸水海綿、不銹鋼網(wǎng)以及塑料薄膜，海綿厚度為30mm。將海綿、不銹鋼網(wǎng)以及塑料薄膜包裹在梁端式試塊底部(保護(hù)層區(qū)域)，綁扎順序從里到外為海綿、不銹鋼網(wǎng)和塑料薄膜。將梁端式試塊中拉拔鋼筋用導(dǎo)線與穩(wěn)壓直流電源正極連接，不銹鋼網(wǎng)用導(dǎo)線與電源負(fù)極連接，用5％的nacl溶液充份潤(rùn)濕吸水海綿24小時(shí)，待銹蝕鋼筋區(qū)域的混凝土充份浸濕后，開啟直流電源進(jìn)行通電試驗(yàn)，腐蝕電流密度控制為不超過(guò)200μa/cm²。通電期間，用5％的nacl溶液保持棉花布充份濕潤(rùn)，并保持電流為恒定值。加速銹蝕實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)如圖3所示，加速銹蝕通電時(shí)間由法拉第定律確定，達(dá)到預(yù)期通電時(shí)間后，關(guān)閉直流電源，試塊加速銹蝕試驗(yàn)結(jié)束。

步驟三：安裝加載裝置

本發(fā)明的加載裝置，如圖4～圖8所示，包括一外部反力架1，外部反力架上設(shè)有mts試驗(yàn)機(jī)2，mts試驗(yàn)機(jī)2的端部安裝有轉(zhuǎn)換接頭201和錨具202；mts試驗(yàn)機(jī)2正下方設(shè)有內(nèi)部反力架3，內(nèi)部反力架3上設(shè)有放置待測(cè)試塊用的工位4，該工位4為由第一擋板401、第二擋板402、第一緊固螺桿403和第二緊固螺桿404共同圍成的方形空間；其中第一擋板401位于靠近mts試驗(yàn)機(jī)2的一側(cè)，第二擋板402位于第一擋板401的正下方，第一緊固螺桿403和第二緊固螺桿404分別與第一擋板401、第二擋板402相連接；第一擋板401與第二擋板402之間，還設(shè)有上壓板5，上壓板5的一端固定在第一緊固螺桿403上，另一端固定在第二緊固螺桿404上；第一擋板401頂端安裝有第一夾具6，第一夾具6上固定有第一位移傳感器7；第二擋板402底端安裝有第二夾具8，第二夾具8上固定有第二位移傳感器9；第一位移傳感器7和第二位移傳感器9均設(shè)于第一擋板401與第二擋板402的中軸線上。

更進(jìn)一步的，外部反力架1為工字形結(jié)構(gòu)，由垂直于地面且互相平行的兩根豎梁(101和102)、與地面平行的一根橫梁(103)組成。

更進(jìn)一步的，內(nèi)部反力架3由第一支撐槽鋼301，第二支撐槽鋼302，第三支撐槽鋼303，豎向工字鋼304和支撐底板305組成，其中，第一支撐槽鋼301設(shè)于地面上，第二支撐槽鋼302垂直固定于第一支撐槽鋼301上，第三支撐槽鋼303與豎向工字鋼304互相平行且均垂直固定于第二支撐槽鋼302上，支撐底板305固定于豎向工字鋼304上；支撐底板305上焊接有工位4。

更進(jìn)一步的，錨具202由一套筒和夾片組成。

本加載裝置的安裝過(guò)程具體如下：

首先，將本加載裝置的外部反力架1和內(nèi)部反力架3固定于水平反力墻上，調(diào)整mts試驗(yàn)機(jī)2的高度，通過(guò)四根螺桿將轉(zhuǎn)換接頭2固定于mts試驗(yàn)機(jī)2上。

其次，將步驟(2)得到的試塊放置于內(nèi)部反力架3的工位4上(即放置于第二擋板402上)，使試塊中的鋼筋穿過(guò)轉(zhuǎn)換接頭2上的圓孔，調(diào)整試塊位置，保證鋼筋和mts試驗(yàn)機(jī)2處于同一中軸線上，利用錨具202將鋼筋錨固。

此時(shí)，工位4焊接于支撐底板305；上壓板7通過(guò)螺母固定于第一緊固螺桿403和第二緊固螺桿404之間；第一支撐槽鋼301，第二支撐槽鋼302，第三支撐槽鋼303和豎向工字鋼304以焊接方式連接；第一支撐槽鋼301通過(guò)錨桿固定于水平反力墻上。

步驟四：預(yù)加載

操作mts試驗(yàn)機(jī)2，力控制模式下對(duì)試塊進(jìn)行預(yù)加載，先施加不超過(guò)一噸的豎向荷載，使得試塊底部與第一擋板401、第二擋板402均緊密接觸，使得試塊保持緊固；再操作mts試驗(yàn)機(jī)2，卸載至零，并于第一擋板401(即加載端，下同)上安裝第一位移傳感器7，于第二擋板402(即自由端，下同)上安裝第二位移傳感器9，保證第一位移傳感器7和第二位移傳感器9的頂針分別與試塊的良好接觸；利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀歸零。

步驟五：加載

操作mts試驗(yàn)機(jī)2進(jìn)入加載模式，加載模式分為靜力加載或疲勞加載，同時(shí)啟動(dòng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀按一定頻率進(jìn)行采樣，須分別采樣兩種模式下位移、荷載的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

當(dāng)對(duì)試塊采取的加載模式為靜力加載時(shí)，按位移控制模式施加荷載，施加荷載的加載速率為0.5mm/min，自由端滑移達(dá)到一倍鋼筋肋間距時(shí)停止加載；或，

當(dāng)對(duì)試塊采取的加載模式為疲勞加載時(shí)，按位移控制模式施加荷載，施加荷載的加載速率先升至最大疲勞荷載水平pmax，再降至最小疲勞荷載水平pmin(且疲勞荷載水平下限pmin＞0)，隨后按一定頻率對(duì)試塊進(jìn)行重復(fù)加載，相應(yīng)的力和位移的數(shù)據(jù)采樣頻率提高至不低于疲勞加載頻率。達(dá)到預(yù)設(shè)疲勞次數(shù)以后，在未發(fā)生粘結(jié)疲勞破壞的情況下按位移控制模式繼續(xù)單調(diào)加載，加載速率仍控制為0.5mm/min，直至自由端滑移達(dá)到一倍鋼筋肋間距時(shí)停止加載。

步驟六：數(shù)據(jù)處理與分析

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算平均粘結(jié)應(yīng)力和平均滑移，繪制平均粘結(jié)應(yīng)力-平均滑移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線分析試塊的粘結(jié)強(qiáng)度、殘余粘結(jié)強(qiáng)度，據(jù)此判斷在不同荷載作用情況下的試塊粘結(jié)滑移性能。

(1)平均粘結(jié)應(yīng)力和平均滑移的計(jì)算

本發(fā)明中，錨固段粘結(jié)長(zhǎng)度設(shè)置為5d鋼筋直徑，可近似認(rèn)為粘結(jié)應(yīng)力沿錨固段均勻分布，故，平均粘結(jié)應(yīng)力(即粘結(jié)強(qiáng)度)的計(jì)算公式為：

式a中：f是拔出力，d是鋼筋直徑，la是錨固長(zhǎng)度。

平均滑移的計(jì)算公式為：s＝(sl+sf-sδ)/2(b)，

式b中：sf為對(duì)自由端位移傳感器滑移值進(jìn)行平均得到的相對(duì)滑移，sl為對(duì)加載端位移傳感器滑移值進(jìn)行平均得到的相對(duì)滑移，sδ為加載端鋼筋的拉伸變形。

加載端鋼筋的拉伸變形sδ的計(jì)算公式為：

式c中：lδ是位移傳感器夾具固定點(diǎn)到加載端混凝土表面距離，為50mm；e是鋼筋彈性模量；a是鋼筋橫截面積。

(2)繪制粘結(jié)應(yīng)力-滑移曲線

以平均相對(duì)滑移值為橫坐標(biāo)、平均粘結(jié)應(yīng)力為縱坐標(biāo)繪制粘結(jié)應(yīng)力-滑移曲線，如圖9和圖10所示。

圖9是靜力荷載作用下，不同銹蝕率試塊所對(duì)應(yīng)的粘結(jié)應(yīng)力滑移曲線，可以看出隨著銹蝕率增大，粘結(jié)應(yīng)力滑移曲線形態(tài)發(fā)生變化，殘余粘結(jié)應(yīng)力與峰值粘結(jié)應(yīng)力的比值逐漸變小。與非銹蝕試塊相比，銹蝕試塊粘結(jié)強(qiáng)度明顯降低，但殘余粘結(jié)強(qiáng)度變化不是很明顯。

圖10是疲勞荷載作用下，不同銹蝕率試塊所測(cè)得的粘結(jié)應(yīng)力滑移曲線。與圖9中靜力加載試塊相比，疲勞加載試塊粘結(jié)滑移曲線形態(tài)明顯發(fā)生變化。由于疲勞荷載的作用，鋼筋和混凝土之間不斷產(chǎn)生不可恢復(fù)的殘余滑移(見圖中滯回環(huán))，這在實(shí)際工程中表明：疲勞荷載會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件剛度降低、變形增大，這也反映了：受銹蝕與疲勞荷載耦合影響的試塊，其粘結(jié)滑移性能與普通的靜力荷載下的粘結(jié)滑移性能是截然不同的。

圖9和圖10表明，本發(fā)明可以測(cè)得完整的銹蝕與疲勞荷載耦合作用下的粘結(jié)應(yīng)力滑移曲線，這在上述背景技術(shù)所提到的專利中是沒有的。

需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，本發(fā)明中加載裝置不僅適用于對(duì)普通梁端式構(gòu)件、銹蝕梁端式構(gòu)件進(jìn)行靜力加載和疲勞加載，還可以在此基礎(chǔ)上考慮梁端彎矩以及剪力對(duì)粘結(jié)性能的影響對(duì)試件進(jìn)行梁端式加載，以模擬鋼筋混凝土梁梁端粘結(jié)滑移性能，此種研究方法國(guó)內(nèi)尚未出現(xiàn)。進(jìn)行梁端式加載時(shí)，本發(fā)明提供的測(cè)試方法之步驟(1)對(duì)梁端式試塊的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)層厚度最好不要超過(guò)35mm，以免發(fā)生剪切破壞；在步驟(1)中，第一擋板401沿試塊高度方向尺寸應(yīng)不大于250mm，具體根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的彎矩大小而決定。

附：參考文獻(xiàn)

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