BFRP筋与超高性能纤维混凝土黏结性能试验研究

为探究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋与超高性能纤维混凝土(UHPFRC)之间的黏结性能,通过中心拉拔试验,对BFRP-UHPFRC试件破坏模式、黏结-滑移曲线进行分析,且探讨了筋材直径、单一纤维及钢-PVA混杂纤维对黏结强度的影响。结果表明,试件破坏模式包括BFRP筋拔出破坏与拉断破坏。BFRP筋直径的增大将导致黏结强度降低。随着单一纤维掺量增加,黏结强度呈先增大后减小的趋势。而相较于单一纤维,钢-PVA混杂纤维显著提高了试件的黏结强度,当掺入1%钢纤维和0.5%PVA纤维时,黏结强度最高(25.35 MPa)。此外,通过灰狼算法优化的支持向量回归模型实现对黏结强度的预测,预测值与实际值拟合较好。

粉煤灰再生混凝土配筋梁的受弯性能研究

研究了再生粗骨料取代率(0、30%、60%、100%)对粉煤灰混凝土基本力学性能的影响,并设计制作了4根相同配筋率的试验梁,分析了其受弯破坏情况。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,粉煤灰混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和弹性模量均先增大后减小;粉煤灰再生混凝土试验梁的正截面应变服从平截面假定,随着再生粗骨料取代率的增加,试验梁的延性和开裂荷载基本呈降低趋势,裂缝数量、裂缝最大宽度和屈服荷载均先增大后减小,极限荷载呈先增大后减小再增大的趋势。

硫酸盐干湿循环下玄武岩纤维混凝土抗侵蚀研究

以玄武岩纤维混凝土为研究对象,开展了不同硫酸盐浓度下干湿循环侵蚀试验,重点研究抗压强度、劈裂抗拉强度、相对动弹性模量及质量变化随干湿循环周次的变化规律及不同玄武岩纤维掺量对侵蚀劣化程度的影响。试验结果表明:干湿循环下硫酸盐浓度对不同纤维体积掺量的混凝土性能侵蚀劣化影响显著。随着硫酸盐浓度的增大,在干湿循环条件下抗压强度、劈裂抗压强度和质量变化曲线均由近似线性增长逐渐演化为“锅盖状”的先增后减,最大值对应的干湿循环周次为30,相对动弹性模量则由“躺L型”演变为“躺S型”;适量纤维的掺入可有效提高混凝土致密性,削弱硫酸盐侵蚀对混凝土性能劣化的影响。

圆形截面钢管混凝土受弯构件塑性发展系数的双因素计算模型研究

为了综合考虑截面几何和材料特性对圆形截面钢管混凝土(CFST)受弯构件抗弯强度的影响,选择截面厚径比和材料强度比作为自变量,研究建立了圆CFST受弯构件截面塑性发展系数的二元函数计算表达,并建立了截面抗弯强度计算模型。首先在确定厚径比和强度比取值范围的基础上,设计1 656个圆CFST受弯构件的数值模型,利用纤维模型法计算确定每个构件的截面抗弯强度和塑性发展系数。然后选择截面钢管壁厚与外径之比、钢管强度与核心混凝土强度之比作为自变量,通过回归分析建立圆CFST构件的截面塑性发展系数的二元函数表达式,据此提出了圆CFST构件截面抗弯强度的计算模型。最后通过与试验数据、现行设计规范和研究文献中不同计算模型进行对比分析,验证了建立的圆形截面钢管混凝土受弯构件的截面塑性发展系数和抗弯强度计算模型具有更高的精度和适用性。

基于能力谱的弯剪复合型金属阻尼器加固既有混凝土框架性能化抗震设计方法

随着近年来中国对建筑结构的抗震性能要求不断提高,既有混凝土框架难以满足多水准抗震性能标准的要求,采用金属阻尼器加固既有混凝土框架可显著提高其抗震性能,有利于满足现有抗震性能目标,然而目前对于相应的的性能化抗震设计方法研究尚不充分。该文提出了基于能力谱的金属阻尼器加固既有混凝土框架抗震性能化设计方法,为了实现不同烈度地震下的多性能水准目标,采用具有多阶屈服特征的弯剪复合型金属阻尼器。基于对既有混凝土框架的静力推覆分析,将框架的推覆曲线转化为等效的双折线能力谱,设定加固后结构在多遇、设防和罕遇地震下的层间位移角性能目标,确定结构能力谱曲线和需求谱曲线的交点。考虑金属阻尼器进入屈服阶段后的附加阻尼比,计算出结构在不同烈度地震下的等效阻尼比,根据性能点计算出金属阻尼器剪切和弯曲芯板的屈服承载力。基于上述设计方法对4层、6层和9层既有混凝土框架进行加固,通过OpenSees软件建立弹塑性分析模型,并通过试验结果验证了模型的准确性,通过时程分析结果表明了加固后的结构满足预定的性能目标,证明了提出的设计方法的可靠性和有效性。该文研究成果将为金属阻尼器加固既有混凝土框架的抗震设计提供理论依据。

低周反复荷载作用下圆钢管约束钢筋自应力钢渣混凝土柱弯矩-曲率全过程分析

开展10根圆钢管约束钢筋自应力钢渣混凝土柱和4根圆钢管约束钢筋钢渣混凝土柱低周反复加载试验,分析轴压比、剪跨比、径厚比和钢渣混凝土膨胀率对试件弯矩-曲率骨架曲线的影响规律,结果表明:试件发生弯曲破坏,且随着轴压比和径厚比增大或剪跨比减小,试件抗弯承载力增大但截面曲率减小,试件弯矩-曲率骨架曲线上升段斜率增大;随着钢渣混凝土膨胀率增加,试件抗弯承载力截面曲率均增大,试件弯矩-曲率骨架曲线上升段斜率增大。在试验研究的基础上,选择核心自应力混凝土和钢材本构关系,利用MATLAB软件,编制非线性有限元程序。通过参数分析,进一步探讨了核心混凝土强度、轴压比、剪跨比、径厚比、核心混凝土初始自应力和预留缝宽度等参数,对试件弯矩-曲率骨架曲线的影响规律,结果表明:圆钢管约束钢筋自应力钢渣混凝土柱弯矩-曲率骨架曲线计算值与试验值吻合较好,轴压比、剪跨比和径厚比对试件弯矩-曲率骨架曲线影响规律与试验结果基本一致,且随着核心混凝土强度和初始自应力逐渐增大,试件抗弯承载力逐渐增大,随着核心混凝土强度增大,试件截面曲率均逐渐减小。

水溶性增稠剂对混凝土中氯盐环境下钢筋耐蚀性的影响

为研究氯盐腐蚀环境下水溶性增稠剂对钢筋缓蚀性能的影响,在含不同Cl^(-)浓度的模拟混凝土孔隙液中掺入聚丙烯酰胺(PAM),开展钢筋电极的线性极化、电化学阻抗谱、动电位极化谱等一系列电化学试验,探究了掺入不同浓度PAM对氯盐环境下钢筋耐蚀性的影响。结果表明,掺入PAM能显著提高钢筋氯盐缓蚀性能,并延缓腐蚀启动时间,且缓蚀效果随PAM含量的增加而增强,当PAM浓度为0.15%时,抑制效率最高,约为99%;随着PAM浓度的增加,阳极和阴极的腐蚀电流密度均降低,PAM对钢筋在阳极区的缓蚀作用比在阴极区更显著;当氯化物浓度低于Cl^(-)浓度临界值C_(crit)时,钢筋处于钝化状态,几乎与腐蚀环境隔离,而一旦Cl^(-)浓度超过Ccrit值时,Cl^(-)将击穿钝化膜,到达钢筋表面。

玄武岩纤维珊瑚海水混凝土三轴受压力学性能试验研究

为研究玄武岩纤维珊瑚海水混凝土的三轴受压力学性能,以玄武岩纤维掺量和侧向围压值为变化参数,设计并制作了60个玄武岩纤维珊瑚海水混凝土试件进行三轴受压力学性能试验,观察了试件的破坏形态,获取了其应力-应变曲线,并对玄武岩纤维珊瑚海水混凝土的峰值点应力、峰值点应变、初始弹性模量、能量耗散与损伤演化过程进行了深入分析。结果表明:随侧向围压值的增大,试件破坏形态由竖向劈裂破坏依次向斜向剪切破坏、挤压流动破坏转变,应力应变曲线上升段斜率增大,下降段趋于平缓,各项性能指标均呈非线性上升;随玄武岩纤维掺量的增加,试件的峰值点应力、弹性模量与耗能指标先增后减,而峰值点应变先减后增,纤维体积掺量为0.25%时综合性能最优;侧向围压值的增大与玄武岩纤维的掺入均可减缓试件损伤发展的速率。

方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究方钢管螺旋筋约束自密实高强混凝土柱的抗震性能,以轴压比、剪跨比、有无配制螺旋筋以及螺旋筋间距作为设计参数,进行了7个试件的低周反复加载试验,获取了各试件的滞回曲线以及应变分布。试验结果表明:试件破坏特征主要为方钢管柱脚区域出现明显鼓曲形成塑性铰区域;随轴压比的提高,试件抗剪承载力、环线刚度和耗能能力均有提升,剪跨比对试件抗震性能的影响规律不明显。配制螺旋筋对峰值承载力和刚度的影响较小,而对试件延性及耗能的提升明显,与无配筋试件相比试件延性平均提升了15.4%,耗能平均提升了114.9%。螺旋筋间距越密对试件抗震性能提升效果更优;适当增大轴压比,控制剪跨比在5以内以及增设螺旋筋对提升其承载能力和变形能力有积极作用。

钢-GFRP复合筋与混凝土黏结性能试验研究

钢-FRP复合筋(SFCBs)是一种采用纤维包裹钢筋的新型复合筋材,因兼具良好的耐久性能与延性,可用于替代钢筋作为混凝土结构的增强筋材。进行了玻璃纤维型SFCBs与混凝土黏结性能试验研究,分析了SFCBs-混凝土界面黏结滑移受力机理,探讨了混凝土强度对SFCBs与混凝土黏结性能的影响规律,建立了SFCBs与混凝土黏结滑移模型。结果表明:SFCBs-混凝土界面的失效模式为界面咬合处肋和混凝土的剪切,与FRP筋相似;SFCBs-混凝土界面的黏结滑移关系曲线分为4个阶段,在残余阶段表现为波浪形的再次咬合行为,可以用修正形状系数后的Zheng&Xue模型来表示;筋材的变形能力和混凝土强度都会显著影响黏结性能。

盐渍土环境下钢筋混凝土加速腐蚀劣化行为研究

针对盐渍土地区多种强腐蚀离子作用下钢筋混凝土病害严重的问题,提出以盐渍土地区土样为电解质,设计钢筋混凝土室内通电加速腐蚀试验。通过电化学测试、宏观形貌观测、内部钢筋腐蚀深度测定及钢筋表面腐蚀产物形貌与组成分析,综合评价钢筋混凝土在盐渍土环境的劣化行为。结果表明:钢筋混凝土内部钢筋极化电阻与混凝土保护层电阻均随加速腐蚀时间的延长逐渐减小;试件内部钢筋的腐蚀是外加电流与氯离子共同作用的结果;受孔溶液pH值的影响,在通电加速腐蚀环境下,矿物掺合料的掺入并未改善钢筋混凝土抵抗腐蚀的能力,反之呈现弱化现象。

配筋形式对补偿收缩混凝土膨胀性能的影响

为研究配筋形式对补偿收缩混凝土膨胀性能的影响,开展了两种配筋形式下补偿收缩混凝土限制膨胀试验。通过测量混凝土膨胀变形随时间的变化,研究了补偿收缩混凝土的膨胀变形规律,揭示了配筋形式对混凝土膨胀变形的影响机理;基于试验结果,提出了两种配筋形式下补偿收缩混凝土的限制膨胀率计算方法。研究表明,相比I型配筋试件(大直径中心配筋),II型配筋试件(小直径角部配筋)的膨胀性能发挥更好,但最大限制膨胀率的增幅有限,对残余限制膨胀率的提高作用更明显,建议在抗裂性能和耐久性能要求较高的混凝土板中采用II型配筋形式,而大体积混凝土中可以采用I型配筋形式,以提高施工效率;补偿收缩混凝土的膨胀变形与约束条件有关,合理的约束强度有利于膨胀变形的发展;提出的限制膨胀率计算模型误差较小,可以很好地预测两种配筋形式下补偿收缩混凝土的限制膨胀率。

高抛法排气孔布置方式对大直径钢管混凝土柱密实度影响研究

文章结合宁波鄞州曼哈顿大厦项目,通过模型试验研究高抛法排气孔布置方式对大直径钢管混凝土柱密实度的影响,并总结了施工过程中的浇筑技巧。结果表明,排气孔的设置能明显消除环板下空腔情况,当钢管柱直径大于1m时,如对混凝土成型质量要求较高,应采取正向与侧向排气结合的布置方式,个数均不少于3个,如对主体结构完整性要求更好,宜采用正向排气布置方式。施工中浇筑时需对环板节点处进行充分振捣,并用空鼓锤进行逐个排查,施工缝宜留在分段处的0.5m以下的位置。

滨海地区钢筋混凝土劣化特征及其防护研究综述

钢筋混凝土是基础设施建设中的重要组成部分,但钢筋锈蚀导致的工程结构失效问题亟待解决,尤其是滨海地区的钢筋锈蚀最为严重,并且其所导致的钢筋混凝土结构耐久性问题也较为复杂。对此,本文主要介绍了滨海地区和海工结构物中钢筋锈蚀和防护领域的研究现状,以深圳地铁7号线的福民站和港珠澳大桥为研究背景,将滨海地区钢筋混凝土结构所处的环境分为地下区域、水浸区、浪溅区、水位变化区、盐雾区5个腐蚀环境,分析了不同腐蚀环境下钢筋的锈蚀原因、锈蚀速率等,结合工程实例、不同腐蚀环境的钢筋锈蚀特点以及现有的防腐措施对5个腐蚀区域的钢筋锈蚀问题给出了解决办法,为解决滨海地区钢筋混凝土的钢筋锈蚀问题提供参考。

基于试验数据分析的FRP筋混凝土梁抗弯承载力预测方法

新型纤维增强复合材料(FRP)被视为一种可取代钢筋的理想增强材料,在岛礁及近海工程中得到广泛应用。参照相关规范的参数规定及基本假定,对国内外89根FRP筋混凝土梁的试验数据进行统计分析,引入无量纲化参数μp,建立了一种基于试验数据分析的抗弯承载力预测方法,并与我国现行规范中的计算方法进行对比分析,验证了本文提出预测方法的可靠性和预测精度。结果表明:基于试验数据分析的FRP筋混凝土梁抗弯承载力预测结果与试验结果吻合较好,M_(pre)/M_(exp)平均比值为0.96~1.03,为FRP筋混凝土梁极限承载力评估提供了一种新途径。

钢筋混凝土扶壁卸荷板组合挡土墙卸荷效应研究

为了解决高填方边坡挡土结构内力大和工程成本高等难题,提出钢筋混凝土扶壁+卸荷板组合挡土墙形式,利用卸荷板的卸荷效应,降低墙后土压力,减小结构内力。将库伦滑动楔体理论和Klein方法结合,给出组合挡土墙土压力计算方法和挡土墙理论计算方法。针对大连20.5 m高填方边坡工程,采用组合挡土墙方案及理论计算方法,并研究组合挡土墙卸荷效应影响因素。结果表明:组合挡土墙结构剪力和弯矩的最大值均比扶壁式挡土墙的小将近1/3;现场监测结果与理论计算结果比较接近;影响组合挡土墙卸荷效应的因素主要是卸荷板埋置深度和卸荷板长度;从结构剪力及弯矩均衡的角度考虑,卸荷板最优设置方案为,卸荷板埋置深度为挡土墙高度的中间位置,卸荷板长度与其对应的挡墙段高度比值为1.2~1.5。

海水环境下GFRP筋与低碱混凝土界面黏结性能研究

针对GFRP筋在低碱耐腐蚀水泥基体环境下界面黏结性能的时变规律进行研究,采用中心拉拔试验方法测定了GFRP筋-矿渣硫铝酸盐水泥(G·SAC)混凝土、GFRP筋-硅酸盐水泥(OPC)混凝土在淡水和人工海水环境下养护30 d、90 d和180 d的界面黏结强度,并利用扫描电子显微镜(SEM)及pH计分析了孔溶液浸泡后GFRP筋微观结构的劣化过程及水泥基体孔溶液pH值的变化规律。结果表明:在淡水环境下,GFRP筋-G·SAC混凝土界面黏结强度随养护时间的增加而提高,但GFRP筋-OPC混凝土的黏结强度逐渐降低;在海水环境下,G·SAC基体碱度进一步降低,且海水对其强度发展有促进作用,GFRP筋-G·SAC混凝土在海水中的黏结强度较淡水增长较快。

高寒大温差超长钢筋混凝土板抗冲击荷载数值模拟研究

在高寒大温差条件下,对超长钢筋混凝土板抗冲击荷载数值模拟进行了研究。结果表明:系统能量受冲击速度影响较大,预加荷载影响次之,受配筋率影响最小。在冲击速度处于3.0~10.5 m/s范围内时,系统能量改变幅度为2.09%~1.41%。当速度从0 m/s增加至3.0 m/s时,预加荷载从0 kN/m2增加为2.5 kN/m2时,板中心竖向位移从3.20 mm增加到3.46 mm,增幅为8.12%;速度从3.0 m/s增加至5.5 m/s时,板中心竖向位移从12.97 mm增加到13.75 mm,增幅为6.01%;在冲击速度增大为10.5 m/s时位移时程曲线,板中心竖向位移从56.12 mm增加到56.62 mm,增幅为0.89%。在进行钢筋混凝土板预加荷载的施加时,随着预加荷载的增加,冲击后板中心竖向位移随之增加,但增加幅值较小,预加荷载对板中心竖向位移具有较小影响。在其他条件相同时,冲击速度从3.0 m/s增大到5.5 m/s时,板中心竖向位移增幅为299.42%;冲击速度从5.5m/s增加到10.5m/s时,板中心竖向位移增幅为319.29%。板中心竖向位移受冲击速度影响最大,受预加荷载与配筋率的影响较小。

多点荷载作用下钢筋混凝土梁受力特性及损伤演化规律研究

钢筋混凝土结构因其具有较好受拉和抗压性能,在各种建筑领域中被广泛使用。钢筋混凝土结构作为现代建筑工程中广泛采用的一种关键结构形式,其在服役期间的损伤特性一直是工程领域关注的重点。该文利用ABAQUS有限元数值软件,建立多点荷载作用下钢筋混凝土梁的数值仿真计算模型,对钢筋混凝土梁的多点荷载作用下受力特性及损伤演化规律开展研究。研究发现,钢筋混凝土梁在竖向位移荷载作用过程中,拉应力集中于梁下部,压应力区在梁上部;随外部荷载持续作用,纵向受力钢筋上形成的应力会传递至环向的箍筋上;钢筋混凝土梁在纯弯段受压区处,混凝土的应变大于材料的最大压缩应变,导致受压区内的混凝土出现损伤破坏;在钢筋混凝土梁受力过程中,混凝土的强度等级和受拉钢筋的强度等级对梁体的整体强度有决定性作用。

掺阻锈剂掺合料海水海砂混凝土护筋性探讨

测试了海水海砂胶砂中钢筋的极化电位和失重率,观察了钢筋的锈蚀情况,研究了不同掺合料和阻锈剂对海水海砂混凝土护筋性的影响.结果表明:粉煤灰、矿渣对海水海砂混凝土护筋性改善作用有限,而偏高岭土的改善作用显著,钢筋极化电位明显正移;阻锈剂中三乙醇胺对海水海砂混凝土护筋性改善作用明显;复掺偏高岭土(20%,质量分数)和三乙醇胺(1.5%,质量分数)后,海水海砂混凝土的护筋性明显提高,钢筋极化电位与淡水标准砂配制的普通混凝土相近,钢筋失重率明显降低,标准养护420d后钢筋无任何锈蚀.