预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素,开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究.通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能,研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响.试验结果表明:钢纤维延缓了UHPC的开裂,增强了试件的变形能力,但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征;在该试验中,偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏;在相同偏心距下,不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致;在相同尺寸与配筋下,预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小.最后,通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值,定性地指出了现行规范的局限性.本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.

海水环境下BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力研究

为探究海水环境下玄武岩纤维复合材料(BFRP)筋珊瑚礁混凝土柱的单轴受压承载性能,对5根经过海水干湿循环、海水浸泡后的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱进行轴心受压试验,研究海水环境对BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力的影响。结果表明,海水的腐蚀作用使柱的承压能力受损,在受压初期试件便产生裂缝,未受海水腐蚀的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱的轴心受压承载力最佳,发生压碎破坏且受压性能良好。随着海水腐蚀时间的增加,柱内BFRP筋与珊瑚混凝土协同工作的承压能力被削弱,海水干湿循环比海水浸泡对柱子承压能力的损伤更严重。最后,基于试验结果将BFRP筋抗压强度值进行折减,提出优化后的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力计算模型。

砌体轴心和局部受压离散元仿真在教学中的应用

砌体是块体和砂浆的黏结组合材料,为了让学生更好地理解砖块体和砂浆对外力的分担作用,运用离散元方法建立了砖块体团簇模型、砂浆团簇模型,进而“砌筑”了普通砖砌体数值试件,对砖砌体分别开展轴心受压和局部受压仿真。仿真复现了砌体受压时的应力-应变关系和破坏模式,应力峰值处伴随大量砖颗粒-砖颗粒胶结接触破坏。砌体应力主要由胶结接触承担,其中砖-砖胶结接触>砖-砂浆胶结接触>砂浆-砂浆胶结接触,砂浆主要起到连接块体的作用;法向接触力承力大于切向接触力。通过仿真教学,有助于学生建立砌体宏观力学表现受控于微观结构和微观力学的认知,加深了学生对砌体受力机理和强度的理解。

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.

矸石基混凝土轴心受压声发射特性与损伤本构模型

为研究不同水泥取代率、不同水胶比下矸石基混凝土轴心受压时的力学性能,及推广应用矸石基混凝土这一绿色建筑材料,通过轴心受压试验和声发射试验,研究了轴心受压时不同煤矸石粉掺量、不同水胶比下矸石基混凝土的应力-应变曲线、声发射振铃计数和声发射累积能量随煤矸石粉掺量和水胶比的变化规律,提出了矸石基混凝土轴心受压时的本构关系。结果表明:相比普通混凝土,矸石基混凝土的力学性能有一定程度的改善,主要表现为其峰值应力和峰值应变增加;矸石基混凝土轴心受压应力-应变全曲线与普通混凝土基本一致,煤矸石粉掺量为20%时峰值应力达到最大值;声发射振铃计数可以有效描述矸石基混凝土的损伤演化规律,随着煤矸石粉取代率的增大,振铃计数先减少后增加。考虑煤矸石粉和水胶比对矸石基混凝土轴心受压时的影响,提出了具有较高精度的矸石基混凝土轴心受压本构关系,这为矸石基混凝土力学性能的进一步研究提供了参考,也对推广应用的结构计算有一定参考价值。

瑞马唑仑复合艾司氯胺酮用于严重气管受压患者清醒气管插管1例

本文报道1例巨大甲状腺肿物致气管严重受压的老年患者的围术期气道管理。采用瑞马唑仑复合艾司氯胺酮镇静镇痛,在清醒镇静和充分表面麻醉下使用纤维支气管镜行气管插管,过程平稳,效果满意。瑞马唑仑复合艾司氯胺酮镇静镇痛为该类患者制定个体化麻醉管理方案提供了新的思路。

钢筋锈蚀粘结削弱后轴心受压柱承载能力试验研究

通过去除钢筋周围粘结混凝土的方法来模拟钢筋锈蚀后粘结性能下降对柱抗压承载力的影响情况。研究发现:钢筋锈蚀程度对粘结力削弱的轴心受压柱的承载力影响较明显,在钢筋锈蚀不严重时,钢筋与混凝土的应变基本一致,柱破坏时两种材料强度能发挥出来;钢筋严重锈蚀时,混凝土应变滞后,柱破坏时混凝土的强度不能充分发挥出来,且钢筋锈蚀根数越多柱承载力下降越快;同时,随着粘结性能下降,柱破坏时裂缝的条数、长度及宽度都有所减少。根据试验研究结果,推导出粘结削弱轴心受压柱混凝土柱承载力计算方法。

注浆加固砖砌体的受压性能试验研究

我国许多20世纪所修建的砖石砌体结构排水管渠面临年久失修、功能丧失等问题,影响城市的正常运作,亟需对其进行加固修缮。针对砌体结构排水管渠长期遭地下水冲刷、灰缝砂浆不饱满、性能劣化的特点,可采用注浆法填充原结构灰缝,在充分修复原结构的基础上再进行整体结构加固修复。为了验证注浆加固受损砌体的可行性,通过砌筑灰缝饱满度为50%~60%的砌体试件来模拟砌体灰缝砂浆长期受水流冲刷的状态,并完成6个注浆砖砌体、3个未注浆砖砌体的受压试验来对比分析注浆前后砖砌体的受力性能,根据试验结果,拟合砖砌体应力-应变曲线。结果表明,注浆后砖砌体的抗压强度为未注浆砌体的280%,注浆加固砌体的弹性模量和泊松比为未注浆砌体的281%、60%。证明注浆法能够改善受损砌体结构的力学性能,在砖石砌体结构排水管渠的加固工程中可起到修复原砌体结构的作用。

波形腹板部分包覆组合柱弱轴方向偏心受压试验研究

针对传统部分包覆组合柱(PEC柱)中腹板易变形屈曲,以及与混凝土协同作用较弱、易分离等问题,提出一种将腹板形式由平钢板改为波形钢板的波形腹板PEC柱。考虑强弱轴方向、波形腹板方向、横向系杆间距、偏心距4个关键因素,设计10个波形腹板PEC柱试件并进行偏心加载试验。试验结果表明:波形腹板PEC柱试件在偏心受压下的破坏形态基本一致,均表现为受压侧翼缘鼓曲变形和混凝土压碎失效。试件在强轴方向的承载力较弱轴方向的承载力最大增幅为61.20%,延性最大增幅为63.06%;竖向波形腹板试件的承载力和初始刚度均高于横向波形腹板试件的相应值;较小偏心受压试件的承载力高于较大偏心受压试件的承载力;减小横向系杆间距,试件达到峰值荷载后的延性性能提高,最大增幅为75.16%。通过有限元软件ABAQUS建立波形腹板PEC柱偏心受压模型,在与试验结果进行对比验证的基础上,结合已有PEC柱试件的相关规范,拟合得到竖向波形腹板PEC柱压弯承载力计算公式,且理论值与试验值的差异在10%以内。

外包薄壁夹心钢-混组合管柱层间作用对其受压承载力的影响

为了研究外包薄壁夹心钢混组合管柱层间作用下的力学性能,建立了组合管柱有限元分析模型,通过库伦摩擦定义层间作用力,改变影响参数值,研究了轴压、偏压作用下组合管柱的力学性能。结果表明:当摩擦系数由0.2增大至0.4时,轴心受压柱与偏心受压柱极限承载力分别提高了1.06%、13.35%,由0.4增大至0.6时,分别提高了0.06%、13.61%;随着内外钢管与混凝土之间外力的增加,层间作用力和机械咬合力也相应地增加,增强层间作用力可以明显提高外包薄钢混凝土偏心受压组合管柱的极限承载力。

玄武岩织物-钢-PVA工程水泥基复合材料单轴受压力学性能研究

本文研究了玄武岩织物和混杂短切纤维(钢纤维及PVA纤维,短切纤维总体积掺量为2%)复合作用对玄武岩织物-钢-PVA工程水泥基复合材料(BTR-HyECC)单轴受压力学性能的影响,并通过圆柱体单轴受压试验测得各试件受压性能指标,并绘制出应力-应变曲线。结果表明:当钢纤维掺量为0%(体积分数,下同)时,随着玄武岩织物的加入,试件的抗压强度、峰值应变以及抗压韧性显著提高;当钢纤维掺量增加到1%时,试件抗压强度和弹性模量达到最大;当钢纤维掺量为1.5%时,试件变形能力和抗压韧性达到最佳。基于试验数据,建立了适用于BTR-HyECC的单轴受压本构方程,拟合曲线与试验曲线吻合较好。

钢管预置集料混凝土中长柱受压性能试验

为了探究钢管预置集料混凝土中长柱受压性能,首先,考虑混凝土类型、混凝土强度、径厚比、长径比和偏心率等参数影响,设计了11根钢管预置集料混凝土中长柱和3根普通钢管混凝土中长柱;其次,通过轴压和偏压试验,并结合有限元分析法,研究了试件破坏形态、承载力、变形特征等变化规律;最后,基于极限平衡理论,提出了适用于钢管预置集料混凝土中长柱轴压与偏压承载力计算公式。研究结果表明:钢管预置集料混凝土中长柱破坏形态与普通钢管混凝土中长柱的破坏形态相似,均为弯曲失稳破坏;钢管预置集料混凝土中长柱承载能力与普通钢管混凝土中长柱承载能力相当,但钢管预置集料混凝土试件轴向刚度是普通钢管混凝土试件轴向刚度的1.2倍左右,表现出良好的抗变形能力;钢管预置集料混凝土中长柱径厚比由39.75降低至19.88,承载能力提高33.8%;长径比由6增大至15时,承载能力降低20.5%;偏心率由0.25增大至1.0时,承载力降低49.5%;钢管预置集料混凝土中长柱稳定系数受混凝土强度和径厚比影响较小,但随着长径比和偏心率增大而近乎呈线性降低趋势。本文提出的承载力计算公式可为钢管预置集料混凝土中长柱设计提供参考。

低温养护下碳纤维活性粉末混凝土受压性能分析

为了探究低温养护条件下碳纤维活性粉末混凝土的受压性能,以养护温度、碳纤维掺量为控制变量,对48个立方体试块及48个棱柱体试块进行单轴受压试验,分析试块的受力过程和破坏形态,考察二者对活性粉末混凝土(RPC)立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量和泊松比的影响。结果表明:养护温度相同时碳纤维的加入在一定程度上改善了RPC的脆性破坏特征,并且显著提高了RPC的各力学性能指标,碳纤维掺量为1%时RPC表现出最优的受压力学性能。而当碳纤维掺量一致时,RPC的各力学性能指标均随着养护温度的降低而下降。基于试验数据,提出了碳纤维RPC立方体抗压强度随养护温度变化的计算式,拟合了立方体抗压强度、弹性模量分别与棱柱体抗压强度之间的关系。采用无量纲坐标系建立了低温养护下碳纤维RPC归一化应力-应变方程,能够为低温环境下碳纤维活性粉末混凝土的工程应用提供理论依据和设计参考。

SMA碟簧群的循环受压性能及简化模型

该研究提出将多个形状记忆合金(SMA)碟簧片并联排列形成碟簧组,然后在碟簧组间加入垫片分隔、串联排列形成碟簧群,以提供更高的承载力及变形能力。采用有限元软件ABAQUS建立了一系列SMA碟簧群的三维精细化有限元模型,并进行非线性循环受压分析。结果表明:与钢碟簧的“三角形”荷载-位移曲线相比,SMA碟簧群的荷载-位移曲线呈现鲜明的“旗帜形”特性,具有明显的正向及反向转变平台。随着碟簧片数的增加,碟簧组的总可恢复变形量基本不变,极限承载力及割线刚度近似成比例增加,而随着碟簧组数的增加,碟簧群的总可恢复变形量增加,极限承载力不变,割线刚度近似成比例降低。因此,可根据碟簧群总极限承载力及变形能力的需要,灵活调整碟簧片及碟簧组的数量及布置方式。碟簧组的各层碟簧片由于边界条件不同,应力分布存在明显差异,而变形量亦呈现两端大中间小的哑铃形分布模式,其中加载端碟簧片变形量最大,若超过极限变形量可能发生翻转失效,值得注意。提出了SMA碟簧群的简化模型,通过简化及精细模型的非线性循环受压分析,发现该简化模型的循环受压荷载-位移曲线与精细模型吻合良好,而计算效率提高约38倍。将SMA碟簧群应用于自复位NZ梁柱节点中,并对自复位钢框架进行了验证性的滞回分析。结果表明:采用SMA碟簧群的自复位钢框架最大侧移为4%时可完全复位,且二次刚度相比采用预应力钢绞线的传统自复位钢框架提高近100%,极限承载力提高70%。

冷热-荷载耦合下纤维锂渣混凝土柱偏心受压性能

为研究冷热循环作用及耦合应力对纤维锂渣混凝土(PLiC)柱偏心受压性能的影响,制作6根PLiC柱和2根对照柱,将其施加0、0.10、0.20、0.35的耦合应力之后,经历0次、100次、200次、300次冷热循环作用后进行偏心受压静力试验,研究冷热循环次数、耦合应力比对PLiC柱偏心受压性能的影响。结果表明:单掺锂渣对试验柱的破坏形态、延性、开裂荷载和极限荷载影响均较小,而掺入1.2 kg/m^(3)的PLiC柱受压破坏时无明显混凝土压溃现象,且变形性能更好,延性提高24.7%、开裂荷载提高3.5倍、极限荷载提高24.73%;耦合应力比不变,冷热循环次数从100次增加到300次时,PLiC柱裂缝数量增加且呈现多而密的特点,延性系数提高8.6%,极限承载力下降33.56%;冷热循环200次时,耦合应力比从0.10增加到0.35,构件延性系数变化较小,极限承载力下降34.55%。试验中冷热循环温差为58℃,可为中国西部地区大温差环境下混凝土结构设计提供一定参考。

新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

大掺量废玻璃混凝土受压基本力学性能研究

废玻璃掺入混凝土中有助于解决直接填埋废玻璃造成的环境污染问题,且具有改善混凝土性能的作用。选取粒径为1072μm的废玻璃颗粒和粒径为13μm的废玻璃粉分别大掺量替代混凝土中的砂和水泥,制备废玻璃细骨料混凝土和废玻璃掺合料混凝土,对两种混凝土进行流动性和抗压强度试验,研究废玻璃混凝土单轴受压应力-应变关系变化规律和破坏形态,并利用ABAQUS有限元软件模拟两种废玻璃混凝土棱柱体受压破坏过程。研究结果表明:废玻璃细骨料混凝土和废玻璃掺合料混凝土流动性均随废玻璃取代率的增加而增强;废玻璃细骨料混凝土的力学性能在废玻璃取代率为15%时达到最佳;随着废玻璃取代率的增加,废玻璃掺合料混凝土抗压性能大幅减弱;利用过镇海模型计算得到的两种混凝土单轴受压应力-应变关系曲线与试验曲线吻合较好;有限元模型能够较好地模拟两种废玻璃混凝土棱柱体单轴受压破坏过程。

钢筋混凝土偏心受压构件正截面受力钢筋计算的教学设计与实践

钢筋混凝土偏心受压构件正截面受力钢筋的设计是为本科学生开设的《地下铁道与轻轨》课程中的重要教学内容之一。由于这部分教学内容涉及较多的基本概念和理论推导,学生对设计方法的理解和掌握尚存在较大的困难。本文结合课程的教学内容,就钢筋混凝土偏心受压构件中受力钢筋的计算方法进行理论推导,并基于偏心受压构件的静力和静力矩平衡提出了混凝土偏心受压构件中受力钢筋配置方法的教学设计。通过在《地下铁道与轻轨》课程中的教学实践表明,本文所研究和提出的教学设计有利于学生理解和掌握钢筋混凝土偏心受压构件中受力钢筋的计算和设计方法,并能启发和引导学生树立创新思维的意识。The design of reinforcing steel bars in the normal cross-section of reinforced concrete members subject to eccentric compression is one of the key instructional contents in the course entitled “Metro and Light Rail Transit” offered to undergraduates. As the instructional content involves many basic concepts and theoretical derivation, undergraduates still have great difficulties in understanding and mastering the design method. In this paper, combined with the teaching contents of the course, the method for calculating the reinforcing steel bars in reinforced concrete members due to eccentric compressive load is theoretically deduced, and based on both the static equilibrium and static moment equilibrium of eccentric compressive members, the teaching contents of designing the reinforcing steel bars in the normal cross-section of reinforced concrete members subject to eccentric compression are also presented. The teaching practice in the course entitled “Metro and Light Rail Transit” shows that the instructional planning studied and presented in this paper is conducive to helping undergraduates comprehend and master the calculation and design method of reinforcement in reinforced concrete members subject to eccentric compression and can inspire and guide undergraduates to establish the awareness of innovative thinking.

水泥基灌浆料置换加固RC偏心受压柱的力学性能研究

为研究水泥基灌浆料置换加固后的RC偏心受压柱的力学性能,进行了6个偏心受压柱的加固设计与试验。试验中,以偏心距和不同置换截面形式作为变量,对加固柱与对比柱的破坏形态、载荷-竖向位移曲线以及载荷-应变曲线进行了详细分析和比较。结果表明,采用水泥基灌浆料加固的偏心受压柱在开裂荷载、峰值荷载以及变形能力方面均实现了显著提升。加固后的小偏心受压柱承载能力提升效果比大偏心受压柱更明显。此外,水泥基灌浆料与混凝土界面未出现裂缝,显示了良好的协同工作性能。然而,加固柱在破坏时表现出脆性特征,且水泥基灌浆料的延性相对较差。总体而言,加固措施有效地提升了RC偏心受压柱的力学性能和承载能力。

不同再生粗骨料取代率下的再生混凝土柱轴心和偏心受压试验研究

为探究再生粗骨料取代率与再生混凝土柱受压性能的关系,文中制作了6根再生骨料取代率不同的混凝土柱并进行轴心受压试验和偏心受压试验,同时制作普通混凝土柱试件以作对照,观察混凝土柱试件发生破坏时的状态,分析各混凝土柱试件承载力等受压性能。结果显示,再生混凝土制作的柱试件在破坏机理、受力形式上与普通混凝土柱没有显著差异,现行工程规范中普通混凝土柱的承载能力计算方式同样适用于再生混凝土柱。