单调荷载的锈蚀钢筋混凝土黏结滑移研究现状

刘 沣 霄

(河北省工程咨询研究院，河北 石家庄 050051)

1 黏结滑移性能研究方法现状

目前学者们主要采用试验的方法对钢筋混凝土的黏结滑移性能开展研究。根据不同的试验需求、不同的影响因素，设计了相应的试验试件和试验方案。同时，也有不少学者应用有限元等方法进行理论研究，或者采用理论分析与试验相结合的方式，分析得到相应数学模型和预测公式，也都取得了许多进展。但研究成果各异，没有相对一致的观点。说明目前对黏结滑移的研究尚不成熟，既有的成果和理论还需要进一步完善。

2 锈蚀钢筋混凝土黏结强度研究现状

国内外研究人员已围绕变形钢筋与混凝土之间黏结强度问题进行了大量研究。研究钢筋锈蚀对黏结强度的影响主要有纵筋的锈蚀，箍筋的锈蚀，表面裂缝宽度。其中，围绕一、三两方面，已取得了许多成果和结论。然而对箍筋腐蚀方面的研究很少。本节主要对既有的各种研究方法、试验方法、锈蚀类型进行归纳和对比(见表1～表3)，总结了锈蚀钢筋混凝土黏结强度研究现状。

表1 不同研究方法的对比

表2 试件锈蚀类型的对比

表3 不同试验方法的对比

3 锈蚀钢筋混凝土黏结滑移本构关系研究现状

3.1 黏结滑移本构关系研究的发展

相关专家学者在二十世纪五六十年代，甚至更早的时间，便开始了钢筋混凝土黏结滑移问题的研究。如Mains R M在1951年提到在钢筋内开槽的方法粘贴应变片，进而测量钢筋的应力[11]；60年代Lutz L A, Gergely P等指出黏结力有三种分量，对黏结滑移机理有了初步认知[12]；60年代～70年代，Nilson通过对钢筋混凝土的有限元分析及黏结试件的拉拔试验，得到了非线性黏结滑移本构关系模型和局部黏结滑移本构关系模型[13]。随着理论研究的推进及实验仪器和计算机技术的发展进步，很大程度上解决了早期试验研究时技术手段的限制。如90年代，徐有邻[14]在大量拉拔试验的基础上，深入研究了变形钢筋与混凝土之间的黏结滑移关系，提出了黏结应力—滑移的五段式本构关系模型，并受到广泛认可。

3.2 不同黏结滑移本构关系结论对比

与普通钢筋相比，锈蚀钢筋混凝土的黏结滑移本构关系能更好地反映构件的实际情况，也是评价构件安全性和耐久性的依据。因此，在研究中应该考虑钢筋的锈蚀。袁迎曙对锈蚀钢筋混凝土的黏结性能进行了研究。通过试验发现钢筋锈蚀试件的黏结滑移机理与非锈蚀试件类似，随着钢筋锈蚀率的增加，黏结剪切刚度呈现逐渐退化的趋势。在分析试验结果的基础上，建立了五段式的黏结滑移本构关系模型，即微滑移、滑移、劈裂、下降和残余五个阶段，并给出了五个相应的特征值[15]。

张伟平等[16]通过半梁式黏结试验得到了锈蚀钢筋混凝土黏结应力—滑移曲线，也将其划分为相同的五个阶段，不同的是没有考虑锈蚀率，而是将锈胀裂缝宽度作为控制变量，并建立了锈蚀钢筋混凝土黏结应力—滑移本构关系模型。

Kivell[17]进行了单调及往复荷载下的中心拔出试验，试验考虑了箍筋的约束作用，通过分析所得的黏结滑移曲线，建立了考虑外部约束的锈蚀钢筋混凝土黏结应力—滑移本构模型。

表4 不同本构模型结论对比

同时，本节对比了不同研究中钢筋锈蚀对黏结滑移本构关系的影响(如表4所示)，发现所得结论不尽相同，许多研究成果存在冲突。说明既有的本构关系模型并不统一，还需要做进一步的完善。

4 结语

本文综述了锈蚀钢筋黏结滑移性能的研究现状。对现有研究成果进行了总结和分析。发现现有研究阐明了锈蚀钢筋混凝土劣化机理，构建了黏结强度和黏结滑移本构关系模型。但同时也发现许多研究成果不成熟，不完善。例如，多项研究得出的结论并不一致，甚至相互矛盾；现有的试验都是基于缩尺小构件，研究结果对足尺大构件的适用性还不明确。这些问题还要做进一步研究。