高溫下型鋼混凝土粘結(jié)滑移性能研究現(xiàn)狀

宋明辰

（西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院 陜西西安 710055）

1 前言

隨著近年來(lái)高層、超高層及大跨結(jié)構(gòu)的發(fā)展，建筑防火問(wèn)題日益突出，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作為常用的結(jié)構(gòu)形式，為保證其在火災(zāi)環(huán)境下具有良好的協(xié)同工作性能，首先需要解決的是型鋼與混凝土在高溫環(huán)境下的粘結(jié)滑移問(wèn)題。

2 高溫對(duì)型鋼混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的影響

陳宗平、周文祥[1]通過(guò)對(duì)型鋼高強(qiáng)混凝土的推出試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：高溫對(duì)型鋼高強(qiáng)混凝土的極限粘結(jié)強(qiáng)度（τu）和殘余粘結(jié)強(qiáng)度（τr）產(chǎn)生了較大的影響，τu和τr隨經(jīng)歷最高溫度的升高均呈先降低后有所恢復(fù)的規(guī)律，產(chǎn)生這種現(xiàn)象主要是由于當(dāng)T≤600℃時(shí)，高溫作用破壞了粘結(jié)面的化學(xué)膠結(jié)力，且溫度越高，這種破壞作用越明顯；當(dāng)T≥600℃時(shí)，高強(qiáng)混凝土?xí)a(chǎn)生爆裂現(xiàn)象，冷卻后由于粗骨料存在較大的殘余變形，試件內(nèi)部產(chǎn)生了殘余壓應(yīng)力，從而使混凝土對(duì)型鋼的約束作用增強(qiáng)，粘結(jié)面的摩擦阻力得到提高。

吳華宗[2]對(duì)高溫后的型鋼混凝土試件進(jìn)行了反復(fù)加載試驗(yàn)，研究結(jié)果表明：與單調(diào)加載相比，反復(fù)加載會(huì)導(dǎo)致試件的粘結(jié)性能退化，且升溫時(shí)曾經(jīng)經(jīng)歷的最高溫度越高、最高溫度持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，粘結(jié)強(qiáng)度和滑移剛度的退化越明顯。經(jīng)承貴[3]對(duì)型鋼再生混凝土在高溫下的損傷性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明:高溫對(duì)型鋼再生混凝土的承載力和剛度影響較大，當(dāng)溫度低于400℃時(shí)，影響不顯著，當(dāng)溫度大于400℃時(shí)，隨曾經(jīng)經(jīng)歷最高溫度的升高，承載力和剛度則快速下降；延性和耗能性能受最高溫度的影響較小。

3 高溫下型鋼混凝土粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算

李俊華、邱棟梁[4]采用推出試驗(yàn)對(duì)18個(gè)高溫后型鋼混凝土短柱進(jìn)行研究，構(gòu)建了高溫后型鋼混凝土粘結(jié)滑移本構(gòu)模型，并提出了本構(gòu)模型中的極限粘結(jié)強(qiáng)度、殘余粘結(jié)強(qiáng)度及相應(yīng)滑移的計(jì)算方法，筆者僅以極限粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算方法為例加以說(shuō)明。高溫下型鋼混凝土極限粘結(jié)強(qiáng)度的推導(dǎo)，是在常溫下得到的極限粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入曾經(jīng)經(jīng)歷最高溫度的影響系數(shù)和曾經(jīng)經(jīng)歷最高溫度持續(xù)時(shí)間的影響系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

定義高溫后曾經(jīng)經(jīng)歷的最高溫度對(duì)型鋼混凝土極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響因數(shù)為：

定義高溫后曾經(jīng)經(jīng)歷最高溫度的持續(xù)時(shí)間對(duì)型鋼混凝土極限粘結(jié)強(qiáng)度的影響系數(shù)為：

確定了曾經(jīng)經(jīng)歷的最高溫度及最高溫度持續(xù)時(shí)間對(duì)高溫下型鋼混凝土粘結(jié)性能的影響規(guī)律后，通過(guò)與常溫下型鋼混凝土極限粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算公式的結(jié)合，便可以得到任意曾經(jīng)經(jīng)歷的最高溫度及最高溫度持續(xù)時(shí)間下，型鋼混凝土極限粘結(jié)強(qiáng)度的計(jì)算公式：

4 結(jié)論

高溫對(duì)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能產(chǎn)生了很大的影響，隨著溫度的增加，粘結(jié)強(qiáng)度呈現(xiàn)出先減小后增加的變化趨勢(shì)，并通過(guò)總結(jié)，給出了高溫下型鋼與混凝土之間極限粘結(jié)強(qiáng)度的表達(dá)式。