(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210904417.5 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 中国建筑第五工程局有限公司 地址 410004 湖南省长 沙市雨花区中意 一 路158号中建大厦 申请人 湖南中建五局绿 色市政工程研究中 心有限公司 (72)发明人 李新星　周泉　李水生　姚延化　 (74)专利代理 机构 长沙智路知识产权代理事务 所(普通合伙) 4324 4 专利代理师 颜亚美 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 19/04(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G16C 60/00(2019.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 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： 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 土抗压强度， 并进行拉拔试验； 根据拉拔试验结 果， 得到拉拔试验试验参数的选择对粘结应力、 钢筋粘结强度及峰值滑移的影 响， 并建立相应的 函数关系 式， 根据试验结果， 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； 建立超高性能混凝土与钢 筋的粘结滑移本构关系的函数表达式。 利用本发 明可精准反应钢筋滑移时的粘结应力， 预测结果 准确， 实用性强。 权利要求书3页 说明书12页 附图7页 CN 115235896 A 2022.10.25 CN 115235896 A 1.一种超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 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； 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、 钢筋端头形式和 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； 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、 钢筋端头形式和 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； 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； 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)； 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： 2.根据权利要求1所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 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。 3.根据权利要求2所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 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： 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。 4.根据权利要求3所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 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权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115235896 A 2述拉拔钢筋的下部实现荷载的施加。 5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 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。 6.根据权利要求1或5所述的超高性 能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其 特征在于， 步骤2中， 钢筋粘结强度的函数关系式为： 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； 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： 其中： L为钢筋的粘结长度， d为拉拔钢筋的直径。 7.根据权利要求1或5所述的超高性 能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其 特征在于， 步骤3中， 钢筋峰值滑 移的函数关系式为： 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； 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： 其中： L为钢筋的粘结长度， d为拉拔钢筋的直径。 8.根据权利要求1所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 步骤4中， 平均粘结应力 ‑滑移曲线和函数关系式为： 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。 9.根据权利要求8所述的超高性能混凝土与钢筋的粘结滑移本构关系计算方法， 其特 征在于， 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权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115235896 A 3