一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法与流程

1.本发明属于超高性能混凝土粘结滑移本构研究技术领域，具体涉及一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法。


背景技术：

2.超高性能混凝土是一种具有高强度、高韧性、高耐久和高流动性的纤维增强水泥基复合材料，与钢筋具有超强的粘结性能，可使钢筋的搭接钢筋的粘结长度大幅缩短，使得超高性能混凝土在桥梁工程桥面湿接缝连接、装配式建筑结构中节点连接中广泛应用。钢筋仅需较小的直锚长度即可满足结构的受力要求，减少现场湿作业，提高了施工效率。
3.对于混凝土结构来说，钢筋和混凝土共同工作是钢筋混凝土受力性能的重要保障。钢筋与混凝土之间的粘结体现了结构或构件中材料间的协同性能可由两者之间粘结滑移本构关系来表示。混凝土强度、钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度、配箍率等因素均会对钢筋与混凝土的粘结滑移性能产生影响。
4.目前在粘结滑移本构关系研究方面存在如下相关技术：
5.(1)国外学者bae等基于拉拔试验发现：钢纤维体积分数由0％增加到1％再增大到2％，粘结强度提高幅度降低；alkaysi等认为uhpc的早期龄期的黏结强度增长较快，在7天龄期时，粘结强度可达到最终强度的75％。
6.(内容引自：baebi,choihk,choics.bondstress between conventional reinforcement and steel fibre reinforced reactivepowder concrete[j].construction and building materials,2016，112:825-835)。
[0007]
(2)国内学者邓宗才等通过54个中心拉拔、6个立方体偏心拉拔、6个棱柱体中心拉拔和6个板式中心拉拔锚固试块系统研究了钢筋埋长、钢筋的保护层厚度、钢筋直径、rpc强度和钢纤维体积掺量等因素对rpc黏结性能的影响规律，建立计算临界钢筋的粘结长度的公式，拟合极限黏结应力与钢筋的保护层厚度、相对埋长之间的关系式(内容引自：邓宗才，袁常兴.高强钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究[j].土木工程学报，2014，47(3)：超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法69-78)。
[0008]
(3)高丹盈等基于内贴应变片的钢筋与钢纤维混凝土局部黏结试块的拉拔试验，研究钢筋与不同强度钢纤维混凝土的黏结性能，提出了三段式粘结滑移本构模型(内容引自：高丹盈，陈刚，hadi muhammad najib sadraddin，等.钢筋与钢纤维混凝土的黏结-滑移性能及其关系模型[j].建筑结构学报，2015，36(07)：132-139)。
[0009]
(4)安明喆等研究了变形钢筋直径和钢筋的粘结长度对活性粉末混凝土(rpc)黏结性能的影响，提出变形钢筋与rpc的粘结滑移本构模型，但是本构模型只有上升段，并不能反应钢筋拔出过程中粘结滑移全曲线(内容引自：安明喆，张盟.变形钢筋与活性粉末混凝土的黏结性能试验研究[j].中国铁道科学，2007，28(2)：50-54)。
[0010]
(5)贾方方通过梁式试验和拉拔试验，提出了四折线段的钢筋与活性粉末混凝土的本构模型，指出本构模型中的特征参数与钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度等相关，但
是并未给出具体的计算公式(内容引自：贾方方.钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究[d].北京：北京交通大学，2013)。
[0011]
(6)机械锚固也是提高钢筋-混凝土粘结滑移性能的重要方式之一。刘立新等进行了端头加焊接对称短钢筋和端头加锚板两种机械锚固方式的hrb500热轧带肋钢筋与混凝土试件的拔出试验。研究表明，配有横向钢筋的机械锚固试块破坏时开裂荷载与极限荷载相差较大，表现出一定延性，机械锚固的提高效果明显。汪洪等通过对具有弯钩、镦头、贴焊锚筋和焊锚板四种机械锚固形式的两批试块进行拉拔试验，研究分析了锚头和普通段的作用、受力破坏机理以及可靠度分析和基本钢筋的粘结长度。
[0012]
综上所述，随着超高性能混凝土的推广应用，越来越多的学者投入到超高性能混凝土力学性能研究中。超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系是研究超高性能混凝土结构承载力和抗震性能的基本理论依据，也是结构有限元数值计算的基础。
[0013]
目前已有的对超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系的研究结果主要存在以下问题：
[0014]
(1)本构关系不完整，只有曲线的上升段。
[0015]
(2)只考虑了平均粘结应力与滑移的关系，并不能准确反应锚固段内钢筋的粘结分布应力情况。
[0016]
(3)粘结滑移本构模型曲线形状参数未给出具体的计算公式，导致模型曲线不准确，实用性较差。
[0017]
(4)只考虑钢筋直锚的粘结滑移性能，对墩粗锚固钢筋未有涉及。


技术实现要素：

[0018]
(一)要解决的技术问题
[0019]
基于此，本发明提出了一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法，该超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法旨在解决现有技术中的对超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系的研究结果存在无法精准反应钢筋滑移时的粘结应力，实用性较差的技术问题。
[0020]
(二)技术方案
[0021]
为解决上述技术问题，本发明提出了一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法，包括如下步骤：
[0022]
步骤1：根据结构设计和混凝土配合比，确定拉拔试验中拉拔钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度，并进行拉拔试验；
[0023]
步骤2：根据拉拔试验结果，得到钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度对粘结强度的影响，建立钢筋粘结强度的函数关系式；
[0024]
步骤3：根据拉拔试验结果，得到钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度对峰值滑移的影响，建立钢筋峰值滑移的函数关系式；
[0025]
步骤4：根据拉拔试验结果，得到试验粘结滑移曲线，根据试验粘结滑移曲线，回归得到包含上升段和下降段的平均粘结应力-滑移曲线和函数关系式确定钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度对曲线上升段和下降段的影响程度；
[0026]
步骤5:根据拉拔试验结果，得到试验粘结段内钢筋应变数据，计算绘制得到粘结
应力随位置变化的曲线，回归得到粘结应力随位置变化的函数关系式ψ(x)；
[0027]
步骤6:建立超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系τ(s)，＝函数表达式为：
[0028]
优选的，步骤4中，得到粘结滑移曲线的方法如下：在拉拔试验中，采集钢筋拉拔荷载与钢筋滑移量的试验数据，然后将试验直接得到的钢筋拉拔荷载换算成钢筋平均粘结应力，并以横坐标为滑移量，以纵坐标为平均粘结应力，绘制得到的曲线即为粘结滑移曲线。
[0029]
优选的，将试验直接得到的钢筋拉拔荷载换算成钢筋平均粘结应力的计算公式如下：
[0030][0031]
其中：为平均粘结应力；f为钢筋拉拔荷载；d为拉拔钢筋的直径；l为钢筋的粘结长度；π为圆周率。
[0032]
优选的，利用拉拔试验加载装置完成所述拉拔试验，所述拉拔试验加载装置包括所述拉拔钢筋，所述拉拔钢筋的长度方向相对的两侧对称设有钢筋上部槽和钢筋下部槽，所述钢筋上部槽内粘接有下应变片，所述钢筋下部槽内粘接有上应变片，所述上应变片的数量为多个，且多个所述上应变片等距设置，所述下应变片的数量为多个，且多个所述下应变片等距设置，所述上应变片和下应变片在所述拉拔钢筋的长度方向上交错设置，采用环氧树脂分别浇灌于所述钢筋上部槽和钢筋下部槽内，所述拉拔试验加载装置还包括分别套设于所述拉拔钢筋上的两个塑料管，两个所述塑料管间隔设置，所述拉拔钢筋和塑料管外浇筑有所述混凝土试件，两个所述塑料管之间的拉拔钢筋为所述粘结段，所述粘结段直接与所述混凝土试件粘结，所述拉拔钢筋的上部设有夹具，所述夹具的两端分别夹持一个用于测量所述钢筋滑移量的位移计，所述混凝土试件设于整体为框架结构的反力架上，所述混凝土试件的底部设有用于记录所述钢筋拉拔荷载的穿心荷载传感器，所述反力架顶部设有用于拉力试验机夹持的球铰，所述拉拔钢筋的下部贯穿所述反力架，所述拉力试验机通过拉拔所述拉拔钢筋的下部实现荷载的施加。
[0033]
优选的，步骤1的拉拔试验中，所述拉拔钢筋的直径为d，所述钢筋的保护层厚度为1d-4d，所述拉拔钢筋的粘结长度为1d-10d，所述混凝土试件的混凝土抗压强度为80mpa-150mpa，所述拉拔钢筋的端头的形式包括平直型和墩粗型。
[0034]
优选的，步骤2中，钢筋粘结强度的函数关系式为：
[0035][0036]
其中：τu为钢筋粘结强度，λ为粘结强度拉拔钢筋端头外形系数，l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度，fc为混凝土抗压强度；
[0037]
当拉拔钢筋为平直型时，λ取1；当拉拔钢筋为墩粗型时，λ按下式计算：
[0038][0039]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径。
[0040]
优选的，步骤3中，钢筋峰值滑移的函数关系式为：
[0041][0042]
其中：su为钢筋的峰值滑移，η为峰值滑移拉拔钢筋端头外形系数，l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度；
[0043]
当拉拔钢筋为平直型时，η取1；当拉拔钢筋为墩粗型时，η按下式计算：
[0044][0045]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径。
[0046]
优选的，步骤4中，平均粘结应力-滑移曲线和函数关系式为：
[0047][0048]
其中：为平均粘结应力，τu为粘结强度，su为峰值滑移，s为钢筋滑移量，α为曲线上升段影响参数，β为曲线下降段影响参数。
[0049]
优选的，粘结滑移曲线上升段影响参数α和下降段影响参数β由钢筋的粘结长度和钢筋的保护层厚度共同决定，其计算式为：
[0050][0051][0052]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度。
[0053]
优选的，步骤5中，粘结应力随位置变化的函数关系式ψ(x)与钢筋的粘结长度和拉拔钢筋的直径的比值相关，其函数关系式为一元五次多项式：
[0054][0055]
其中：x为应力测点距离钢筋锚固端端头的长度，l为钢筋的粘结长度，p1、p2、p3、p4、p5为待定系数，由试验数据回归拟合得到。
[0056]
(三)有益效果
[0057]
本发明与现有技术对比，本发明超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法的有益效果主要包括：
[0058]
本发明通过考虑钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度、混凝土强度等级对粘结滑移性能的影响，计算得到钢筋平均粘结应力与滑移的函数关系式和模型曲线。基于钢筋粘
结段内应力分布规律，建立粘结应力随钢筋粘结段内位置变化的函数关系式。采用平均粘结应力与滑移的函数式和粘结应力随位置变化的函数式的乘积来表征超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系。本发明提供的本构关系计算方法可以精准反应钢筋滑移时的粘结应力，预测结果准确，实用性强。
[0059]
本发明超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法中：本构关系曲线为粘结滑移全曲线，考了钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度，混凝土强度等级等因素的综合影响；粘结滑移本构模型曲线形状参数给出具体的计算公式；考虑了钢筋锚固段内位置关系对粘结应力的影响，能够准确、全面、定量、有效地预测超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系曲线。
附图说明
[0060]
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0061]
图1为本发明实施方式中：拉拔钢筋开槽且槽内布置应变片的示意图。
[0062]
图2为本发明实施方式中：平直型钢筋拉拔试验试件结构示意图。
[0063]
图3为本发明实施方式中：墩粗型钢筋拉拔试验试件结构示意图。
[0064]
图4为本发明实施方式中：拉拔试验试块加载装置结构示意图。
[0065]
图5为本发明实施方式的拉拔试验中：120mpa超高性能混凝土粘结滑移曲线对比图。
[0066]
图6为本发明实施方式的拉拔试验中：100mpa超高性能混凝土粘结滑移曲线对比图。
[0067]
图7为本发明实施方式的拉拔试验中：120mpa超高性能混凝土在2d钢筋的保护层厚度下粘结应力随位置变化试验数据曲线与拟合曲线对比图。
[0068]
图8为引用的文献中的粘结滑移试验曲线与本发明计算粘结滑移本构关系曲线对比图。
[0069]
图9为图1的侧视图。
[0070]
附图标记说明：
[0071]
1.平直型拉拔钢筋，2.钢筋螺纹，3.下应变片，4.上应变片，5.钢筋上部槽，6.钢筋下部槽，7.混凝土试件，8.pvc管，9.墩粗型拉拔钢筋，10.焊接钢筋，11墩粗端头，12.位移计，13.夹具，14.粘结段，15.球铰，16.穿心荷载传感器，17.反力架。
具体实施方式
[0072]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0073]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0074]
下面结合附图1-9对本发明一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法做进一步的说明。
[0075]
本发明公开了一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法，包括如下步骤：
[0076]
步骤1：根据结构设计和混凝土配合比，确定拉拔试验中拉拔钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度，并进行拉拔试验。
[0077]
步骤2：根据拉拔试验结果，得到钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度对粘结强度的影响，建立钢筋粘结强度的函数关系式。
[0078]
步骤3：根据拉拔试验结果，得到钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和混凝土试件的混凝土抗压强度对峰值滑移的影响，建立钢筋峰值滑移的函数关系式。
[0079]
步骤4：根据拉拔试验结果，得到试验粘结滑移曲线，根据试验粘结滑移曲线，回归得到包含上升段和下降段的平均粘结应力-滑移曲线和函数关系式确定钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度对曲线上升段和下降段的影响程度。
[0080]
步骤5:根据拉拔试验结果，得到试验粘结段内钢筋应变数据，计算绘制得到粘结应力随位置变化的曲线，回归得到粘结应力随位置变化的函数关系式ψ(x)。
[0081]
步骤6:建立超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系τ(s)，＝函数表达式为：
[0082]
根据本发明的具体实施方式，步骤4中，得到粘结滑移曲线的方法如下：在拉拔试验中，采集钢筋拉拔荷载与钢筋滑移量的试验数据，然后将试验直接得到的钢筋拉拔荷载换算成钢筋平均粘结应力，并以横坐标为滑移量，以纵坐标为平均粘结应力，绘制得到的曲线即为粘结滑移曲线。
[0083]
根据本发明的具体实施方式，将试验直接得到的钢筋拉拔荷载换算成钢筋平均粘结应力的计算公式如下：
[0084][0085]
其中：为平均粘结应力；f为钢筋拉拔荷载；d为拉拔钢筋的直径；l为钢筋的粘结长度；π为圆周率。
[0086]
更具体地，塑料管为pvc管8，具体实施时，拉力试验机夹住上部球铰15固定反力架17，拉拔试块下底面放置在穿心荷载传感器16上，拉力机通过拉拔拉拔钢筋1下部施加荷载，拉拔钢筋1的滑移量通过拉拔钢筋1上部夹具13夹住的两个位移计12测量，取两个位移计12的平均值来抵消位移计12不平衡带来的误差。试验加载过程中通过数据采集系统采集拉拔荷载、钢筋的滑移量和钢筋的应变，并使三者一一对应。
[0087]
更具体地，请参图1和图9，拉拔试验加载装置的制作方法如下：拉拔钢筋1的两侧设有钢筋螺纹2，钢筋上部槽5和钢筋下部槽6分别设于拉拔钢筋1的中间非螺纹区域，在拉拔钢筋1两侧的钢筋螺纹2的中间非螺纹区域，沿拉拔钢筋1长度方向铣出两条对称的槽，分
别为钢筋上部槽5和钢筋下部槽6，槽的深度为2mm，宽度为4mm。
[0088]
具体实施时，根据钢筋的粘结长度设计应变片布置的个数和距离，应变片等距交错内贴于钢筋的钢筋上部槽55和钢筋下部槽66内，采用502胶水粘贴固定应变片槽(钢筋上部槽5和钢筋下部槽6)内，待胶水干以后采用环氧树脂灌满整条槽口，环氧树脂填充高度与拉拔钢筋1表面平齐。
[0089]
基于拉拔试验，通过数据采集系统采集粘结段14内钢筋的应力。
[0090]
根据本发明的具体实施方式，步骤1的拉拔试验中，所述拉拔钢筋的直径为d，所述钢筋的保护层厚度为1d-4d，所述拉拔钢筋的粘结长度为1d-10d，所述混凝土试件的混凝土抗压强度为80mpa-150mpa，所述拉拔钢筋的端头的形式包括平直型和墩粗型。
[0091]
根据本发明的具体实施方式，步骤1的拉拔试验中，拉拔钢筋1的直径为d，拉拔钢筋1的钢筋的保护层厚度为1d-4d，拉拔钢筋1的钢筋的粘结长度为1d-10d，混凝土试件7的混凝土抗压强度为80mpa-150mpa，拉拔钢筋1的端头的形式包括平直型和墩粗型。
[0092]
更具体地，墩粗型锚固钢筋端头的形式包括液压冲击墩粗、单面贴焊钢筋、双面贴焊钢筋、带螺栓锚头。拉拔试验中应用的混凝土为：抗压强度超过120mpa的超高性能混凝土，或抗压强度超过100mpa活性粉末混凝土，或抗压强度超过80mpa的纤维高强混凝土。
[0093]
更具体地，墩粗型钢筋端头示意图如图3所示，拉拔钢筋9端头11采用液压墩粗机墩粗，墩粗端头长度为d(d为拉拔钢筋的直径)，墩粗端头直径为d+4mm，墩粗钢筋端头焊接一段50-80mm长度的钢筋10，钢筋直径为d-4mm，焊接钢筋10作用为夹具夹住位移计测量钢筋的滑移量，拉拔钢筋下部的非粘结段采用pvc塑料管8控制。拉拔钢筋9上部从墩粗端头到pvc塑料管8直接与混凝土7粘结，形成粘结段14。
[0094]
根据本发明的具体实施方式，步骤2中，钢筋粘结强度的函数关系式为：
[0095][0096]
其中：τu为钢筋粘结强度，λ为粘结强度拉拔钢筋端头外形系数，l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度，fc为混凝土抗压强度。
[0097]
当拉拔钢筋为平直型时，λ取1；当拉拔钢筋为墩粗型时，λ按下式计算：
[0098][0099]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径。
[0100]
根据本发明的具体实施方式，步骤3中，钢筋峰值滑移的函数关系式为：
[0101][0102]
其中su为钢筋的峰值滑移，η为峰值滑移拉拔钢筋端头外形系数，l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度。
[0103]
当拉拔钢筋为平直型时，η取1；当拉拔钢筋为墩粗型时，η按下式计算：
[0104]
[0105]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径。
[0106]
根据本发明的具体实施方式，步骤4中，平均粘结应力-滑移曲线和函数关系式为：
[0107][0108]
其中：为平均粘结应力，τu为粘结强度，su为峰值滑移，s为钢筋滑移量，α为曲线上升段影响参数，β为曲线下降段影响参数。
[0109]
根据本发明的具体实施方式，粘结滑移曲线上升段影响参数α和下降段影响参数β由钢筋的粘结长度和钢筋的保护层厚度共同决定，其计算式为：
[0110][0111][0112]
其中：l为钢筋的粘结长度，d为拉拔钢筋的直径，c为钢筋的保护层厚度。
[0113]
根据本发明的具体实施方式，步骤5中，粘结应力随位置变化的函数关系式ψ(x)与钢筋的粘结长度和拉拔钢筋的直径的比值相关，其函数关系式为一元五次多项式：
[0114][0115]
其中：x为应力测点距离钢筋锚固端端头的长度，l为钢筋的粘结长度，p1、p2、p3、p4、p5为待定系数，由试验数据回归拟合得到。
[0116]
根据本发明的具体实施方式，利用拉拔试验加载装置完成拉拔试验，拉拔试验加载装置包括拉拔钢筋1，拉拔钢筋1的长度方向相对的两侧对称设有钢筋上部槽5和钢筋下部槽6，钢筋上部槽5内粘接有下应变片3，钢筋下部槽6内粘接有上应变片4，上应变片4的数量为多个，且多个上应变片4等距设置，下应变片3的数量为多个，且多个下应变片3等距设置，上应变片4和下应变片3在拉拔钢筋1的长度方向上交错设置，采用环氧树脂分别浇灌于钢筋上部槽5和钢筋下部槽6内，拉拔试验加载装置还包括分别套设于拉拔平直型钢筋1上的两个塑料管，两个塑料管间隔设置，平直型拉拔钢筋1和塑料管外浇筑有混凝土试件7，塑料管为pvc管8，两个塑料管之间的拉拔钢筋1为粘结段13，粘结段13直接与混凝土试件7粘结；墩粗型拉拔钢筋9下部设置一个塑料管，从墩粗型钢筋端头到塑料管外浇筑有混凝土试件7，塑料管为pvc管8，墩粗端头到塑料管之间的拉拔钢筋9为粘结段13，粘结段13直接与混凝土试件7粘结。上部设有夹具13，夹具13的两端分别夹持一个用于测量钢筋滑移量的位移计12，混凝土试件7设于整体为框架结构的反力架17上，混凝土试件7的底部设有用于记录钢筋拉拔荷载的穿心荷载传感器16，反力架17顶部设有用于拉力试验机夹持的球铰15，拉拔钢筋1的下部贯穿反力架17，拉力试验机通过拉拔钢筋1的下部实现荷载的施加。
[0117]
下面结合试验数据，对本发明进行进一步说明：
[0118]
1、超高性能混凝土原材料及配合比
[0119]
试块的制作：采用三种不同强度的混凝土制作混凝土试件7。一种为超高性能混凝土的混凝土强度等级120mpa，一种为超高性能混凝土的混凝土强度等级100mpa，一种超高性能混凝土的混凝土强度等级80mpa，原材料包括：细骨料为石英砂和石英粉，其中：石英砂粒径为20-40目，石英粉粒径为140-200目；水泥为po42.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用ⅱ级粉煤灰；硅灰平均粒径为0.1-0.2μm，sio2含量不低于92％，减水剂为液态聚羧酸减水剂，减水率为30％；纤维为平直镀铜钢纤维，长径比为67。
[0120]
表1：超高性能混凝土配合比(kg/m3)
[0121][0122]
2、试验参数设计
[0123]
试验按照混凝土强度等级为120mpa、100mpa和80mpa，钢筋的保护层厚度设置为2d和4d，其中120mpa和100mpa钢筋端头为平直型，钢筋的粘结长度分别为2d、3d、4d、5d、6d；80mpa钢筋端头为墩粗型，钢筋的粘结长度分别为3d、4d、5d、6d、7d试块参数设计见表2。
[0124]
表2：试验参数设计
[0125][0126]
3、试验方法
[0127]
试块的尺寸为150mm
×
150mm
×
150mm的立方体，拉拔钢筋1的两端采用pvc塑料套管8控制无粘结段13长度。采用若干应变片测量钢筋应变。试块制作如图2和图3所示。试验采用wa-1000b型电液式万能试验机进行加载，取钢筋自由端的位移作为滑移量，钢筋上部夹具13夹住2个位移计12进行测量；试块底部设置荷载传感器，用于记录拉拔荷载。试验加载制度按照《混凝土结构试验方法》标准，采用力控制加载的方式，控制力应缓慢而平稳的确保试验的精准度，速率控制0.1-0.15kn/s，试块加载如图4所示。
[0128]
4、试验结果
[0129]
将试块编号为：u-l-c，u表示混凝土强度等级；l表示钢筋的粘结长度；c表示保护钢筋的保护层厚度。试验结果如下表3所示。
[0130]
表3：试验结果
[0131][0132]
5、试验结果对比
[0133]
不同钢筋的粘结长度和不同钢筋的保护层厚度下超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系模型曲线与试验曲线对比如图5、图6所示，其中图5为120mpa超高性能混凝土粘结滑移曲线，图6为100mpa超高性能混凝土粘结滑移曲线。
[0134]
将试验的钢筋的粘结长度、钢筋的保护层厚度和强度等级的参数代入超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系曲线计算公式中：
[0135][0136]
公式计算结果与试验数据对比如下表4所示，其中τu为粘结强度试验值，τ
cu
为粘结强度计算值；su为峰值滑移试验值，s
cu
为峰值滑移计算值。
[0137]
表4：计算结果对比
[0138][0139]
将120mpa超高性能混凝土的试验数据入钢筋粘结应力随位置变化的函数关系式中，得到位置函数的待定系数如下表5所示，钢筋粘结应力随位置变化的试验曲线与计算公式曲线对比如图7所示。
[0140][0141]
表5:位置函数待定系数
[0142][0143]
由图4和图5可以看出，超高性能混凝土与钢筋的计算本构关系曲线与试验曲线吻合较好；选取相关文献(具体文献如下部分有说明)的试验数据，采用本发明提供一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法，得到计算本构关系曲线与文献试验数据曲线对比如图8所示，曲线比较吻合，说明本发明方法可靠。
[0144]
需要说明的是，上述“选取相关文献”中的文献内容具体如下：
[0145]
贾方方.钢筋与活性粉末混凝土黏结性能的试验研究[d].北京：北京交通大学，2013。
[0146]
赵灿晖，李浩稻，邓开来.钢筋与粗骨料超高性能混凝土粘结性能试验研究[j].西南交通大学学报，2019，54(05)：937-944。
[0147]
程东辉，范永萱，王彦松.rc类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型[j].吉林大学学报(工学版)，2021，51(04)：1317-1330。
[0148]
谢丽.钢纤维高强混凝土弯曲与粘结性能的试验研究[d].郑州:郑州大学，2003:3858。
[0149]
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。