界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土(UHPC)与现浇普通混凝土(NC)组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明:界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能;不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种;采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍;凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能,表现为延性破坏;界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异;各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.

栓钉连接对预制UHPC-现浇普通混凝土抗剪性能影响

为研究栓钉连接件对预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪性能的影响,文中对光滑界面和不同栓钉连接件长度界面的组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-滑移曲线分析栓钉连接件长度对组合试件抗剪性能的影响。研究结果表明,栓钉连接件显著提高预制UHPC-现浇普通混凝土组合试件界面抗剪强度。其中20mm栓钉露出长度界面的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,抗剪强度达到光滑界面的4.16倍。栓钉连接件组合试件表现为延性破坏。随着界面栓钉露出长度的增加,组合试件的界面抗剪强度与刚度均先上升再下降。为使用UHPC免拆模板进行界面处理提供参考。

试样尺寸及制样粒径大小对粗粒土三轴试验抗剪强度的影响

三轴试验是确定土的抗剪强度的主要方法,试样尺寸是影响三轴试验结果的重要因素之一.粗粒土的三轴试验需要采用大尺寸的试样进行,相应需要采用大尺寸试验装置及更多的制样用土.与大尺寸三轴试验相比,采用小尺寸三轴压力室,所需的试样较小,制样用土较少,且小尺寸三轴试验过程更快,试验成本更低.但采用小尺寸试样对粗粒土进行三轴试验时,往往得到偏小的抗剪强度参数,导致实际工程设计过于保守而不经济.为了降低试验成本,可以采用小尺寸试样进行试验,通过对试验结果进行修正来获得大尺寸试样试验结果,进而使工程设计具有良好的经济性.针对以上问题,本文对比研究了不良级配砾质砂混合物在采用去粗法前后制样试验所得的抗剪强度,提出了采用不同尺寸试样进行试验时对试验结果进行修正的方法及计算公式.

土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的试验研究

橡胶砂作为轻质耗能填料在土木工程中应用越来越广泛,土工格室加筋可提高橡胶砂的抗剪强度和整体稳定性。针对关于橡胶砂或加筋橡胶砂动力特性的认知缺乏的现状,通过大尺寸循环单剪试验研究了橡胶砂分别在有无土工格室加筋情况下在水平循环荷载作用下的滞回特性。获得了加筋和非加筋橡胶砂的滞回曲线、动剪模量曲线和阻尼比曲线,并应用Stokeo–Darendeli模型对橡胶砂动力特性进行拟合,得到了加筋和非加筋橡胶砂的动力特性参数。基于对比分析,揭示了土工格室对橡胶砂动力特性影响的规律与机理。试验结果表明:(1)土工格室加筋能限制橡胶砂中剪切带的发展,使得橡胶砂在大应变下的滞回曲线反S形特征减弱、阻尼比增大;(2)由于网兜效应引起颗粒接触法向应力增大,土工格室加筋使橡胶砂动剪模量增大,且随着橡胶含量的增高而增大愈明显;(3)土工格室的加入降低了循环加载次数对橡胶砂动力特性的影响,并使得橡胶砂最大动剪模量随橡胶含量和竖向压力变化的速率减小。给出的土工格室加筋对橡胶砂动力特性影响的定量分析结果,可为后续研究和工程应用提供参考。

木材顺纹抗剪强度测试方法的改进

在测量小径材或薄板抗剪强度时,常由于材料尺寸过小,无法按国标规定制作试样。本文提出了一个木材顺纹抗剪强度测试方法的改进方案,即在基本保持试样原有力学性状不变的前提下,将剪切试样的宽度缩小为国家标准试样的一半,并通过杉木和I-214杨的标准试样和改进试样的对比试验,论证了改进方案的可行性。对比试验表明:改进试样和标准试样的抗剪强度差异不显著(0.05水平),二者强度平均值相对差异的绝对值低于3%。

整体加筋壁板剪切试验件的分析与设计

采用有限元方法,对整体加筋壁板5种典型缺口区细节试验件进行了应力分析及屈曲载荷计算,给出了加筋壁板试验件较优结构形式。并对连接区厚度和宽度进行参数化影响分析,得到了剪应力及临界屈曲载荷变化曲线。依据计算结果设计出连接区变宽度变厚度试验件。设计思路和分析方法可为整体加筋壁板剪切试验件的设计提供参考。

单轴贯入试验试件高度对沥青混合料剪切强度的影响

将AC-13,AC-16和AC-20等3种沥青混合料制备成不同厚度的车辙板芯样试件,采用28.5 mm压头进行了单轴贯入试验,研究了不同试件高度对沥青混合料的抗剪强度性能的影响。结果表明:当3种沥青混合料试件高度分别等于或大于5 cm,6 cm和7 cm时,抗剪强度和剪切应变趋于常数,不再受试件高度变化的影响。结论是所研究的3种级配沥青混合料,将单轴贯入试验的试件厚度采用车辙试验确定出的与最大公称粒径相匹配的结构层厚度是合理的。

轴对称状态下土体剪切带触发形成的分叉理论

室内试验观察到三轴压缩试样在特定的应力状态下有剪切带的出现,但这种轴对称状态的土体失稳现象从理论上一直没有得到严格的验证。鉴于此,本文基于分叉理论对土体轴对称试样失稳问题作了详细的理论解析,证明了剪切带触发形成的必要条件,然后对完全排水条件下密砂三轴压缩试样进行分析,通过与室内试验结果进行对比,验证了本文理论解析的合理性。

岩样失稳回跳与直剪试验机-岩样系统失稳回跳关系研究

研究了岩样及直剪试验机-岩样系统的弹性回跳不稳定性。将试验机简化为具有一定高度和剪切模量的钢块,利用梯度塑性理论得到了直剪试验机-岩样系统的剪应力-剪应变的理论关系。当不考虑钢块的高度时,这一关系便蜕化为岩样的剪应力-平均剪应变的理论关系。如果试验机-岩样系统回跳,那么岩样可能失稳回跳,也可能不失稳回跳;当钢块高度及剪切模量比值越大,试验机-岩样系统越容易发生失稳回跳。当这一比值较大时,纵然岩样不回跳,系统也会回跳;当这一比值较小时,只有当岩样回跳,系统才会回跳;当系统不回跳时,试样必不回跳。试样回跳,必然导致系统回跳;如果试样不回跳,则系统可能回跳,也可能不回跳。理论结果可解释若干常见的实验现象。

钢梁与包覆RC箱型钢柱之梁柱接头耐震性能研究

本研究进行两组“大尺寸梁柱接头”之反复载重试验,以探讨其力学行为与耐震性能。本研究之试体采用钢梁与“受钢筋混凝土包覆之箱型钢柱(简称包覆箱型钢柱或SRC柱)”接合之梁柱接头。此种钢梁与SRC柱接合之构造的主要特点,在于利用SRC柱之劲度、防火与抗压强度方面的长处,又可以发挥钢梁在韧性与施工便捷方面之优点。本研究之试体均符合“强柱弱梁”之原则且梁柱接头区之标称剪力强度均大于该区之需求剪力强度,试体之断面配置均符合台湾SRC设计规范之要求。本研究探讨之重点包含:(1)此种新型梁柱接头之钢梁塑性铰的发展情形,(2)梁柱接头区混凝土之开裂状况,(3)配置剪力钉对梁柱接头韧性之影响。实验结果显示,由于SRC柱内之箱型钢管断面在X与Y向各有两片腹板,故可以提供梁柱接头区充分的剪力强度,并可抑制接头区的剪力变形,使接头区之混凝土保持良好状态,并无明显开裂之情形,进而确保插入SRC柱的钢梁受到接头区之钢筋混凝土有效的束制,使得钢梁的塑性铰可以远离焊道,最终在SRC柱之混凝土面外约15cm处发展出稳定且充分的塑性变形。换言之,SRC柱接头区的钢筋混凝土具有保护钢骨梁柱接头焊道的功能,该区的钢筋混凝土成功的将钢梁的塑性铰逼离焊道,使钢梁在SRC柱混凝土面外形成良好的塑性铰。本研究之梁柱接头试体在反复载重作用下,可以发展出稳定且饱满的迟滞循环(Hysteretic Loop)。两组接头试体之钢梁塑性转角(Plastic Rotation Angle)达到5.4%和6.0%rad,梁柱接头之层间变位角(InterstoryDrift Angle)达到6.2%与6.7%rad,显示此两组梁柱接头均具有优良的塑性变形能力,超过AISC SeismicProvisions(2002)所订4%rad层间变位角之要求。本研究依据有限的试验结果初步证实,在适当设计下,此种型式的梁柱接头将可以发挥良好的耐震性能。

岩石泊松比与内摩擦角的关系研究

在纯张破坏时的泊松比与内摩擦角关系式基础上,推导出纯剪破坏时的泊松比与内摩擦角关系式,定义由泊松比与内摩擦角确定的剪破坏、脆性剪破坏、塑性剪破坏与张破坏及流动变形破坏分布区域。根据试验数据分析,确立张剪破坏与剪张破坏的线性分界线,建立脆性剪破坏判别条件半经验关系式。据此关系式,进行泊松比与内摩擦角的互算、单试样抗剪强度的计算及岩石细观破坏类型的分区。与岩石三轴压缩试验资料进行对比分析,解释岩石试样破坏类型发生的力学机制。实例表明,用泊松比计算单试样抗剪强度的方法具有实用价值,而且利用岩石破坏类型分区图可辅助预测岩石可能的破坏方式与类型。

深圳粗粒花岗岩残积土原生各向异性特性研究

为研究深圳地区粗粒花岗岩残积土的原生各向异性特性,利用全自动三轴仪和渗透仪,对不同取样方向的原状样进行室内土工试验.研究发现,原状样的渗透系数具有明显的各向异性特性,0°和90°方向取样的试样渗透系数接近,但比30°和60°方向取样的试样渗透系数明显要大.原状样的抗剪强度参数各向异性特性明显,随着取样方向角度由0°、30°、60°和90°变化,试样的有效内摩擦角逐渐增大,但是30°和60°方向的有效内摩擦角差异较小;随着取样方向角度的增加,试样的有效黏聚力逐渐减小,60°和90°方向的有效黏聚力差异较小.

基于界面端奇异性理论的单纤维拔出试验的试件设计

在单纤维拔出试验中,由于试件的界面端存在应力奇异性,这使试验所得到的界面剪切强度数据失去合理性[1]。但从文献[1]关于微珠脱粘试验研究的结论中可以发现当基体的楔形角小于某临界角度后,微珠试件界面端应力奇异性几乎消失。由此启发我们设计出一种楔形角小于该纤维／基体系统临界角的锥面的拔出试件,这样即可以防止出现传统拔出试件在界面端的强应力奇异性,又可以避免微珠脱粘试验自身的缺陷。界面端具有任意楔形角的轴对称模型被用于分析和确定纤维／基体系统的临界角,对方程进行渐近展开和分离变量处理,根据边界条件可以得到关于特征值λ的特征方程,针对确定的纤维／基体系统可以得到特征值和楔形角的关系曲线,我们把应力奇异性指数等于-0.005时所对应的楔形角定义为临界角,以及根据临界角设计锥面拔出试件的方法。

冷弯薄壁构件与组合板螺钉连接推出试验研究

为研究冷弯薄壁型钢组合楼盖中螺钉连接的受力性能和破坏模式,对4个冷弯薄壁构件与组合板采用自攻螺钉连接的推出试件进行了单调静载试验。通过推出试验研究了不同抗剪构造措施和不同楼板面材料对推出试件抗剪刚度、抗剪承载力及粘结性能的影响。试验结果表明:石膏基自流平砂浆推出试件在发生局部粘结破坏后,砂浆面板逐步退出工作,试件因压型钢板屈曲和螺钉倾斜而破坏;混凝土推出试件在发生局部粘结破坏后,螺钉连接未发生破坏,试件因混凝土面板脱落而破坏;在组合板中加入抗剪构造可提高试件的粘结性能和抗剪刚度,但会降低抗剪承载力。采用《冷弯薄壁型钢结构设计规范》(GB 50018-2002)计算推出试件中单颗螺钉的抗剪承载力较为合理。

人工单节理砂岩的三轴试验研究

采用云石胶黏结岩块的方法制备人工节理面,通过直剪试验获得人工节理面的抗剪强度特性,基于完整和单节理砂岩的常规三轴试验,分析不同倾角(0°,30°,60°,90°)对单节理岩体试样力学响应的影响。结果表明:人工节理面在直剪试验中呈现脆性破坏,其抗剪强度符合M-C准则;不同围压下(2.5,5.0和7.5 MPa)完整砂岩的破坏形态和弹性模量基本相同,峰值强度随围压增大;相同围压下(2.5 MPa)不同倾角单节理岩体的破坏形态、弹性模量、峰值强度均不相同,单节理岩体试样的峰值强度-倾角曲线呈反对号"■"形,节理倾角对岩体力学性质的影响明显,其中60°节理岩体试样的强度最低,仅为完整岩石强度的19.7%。推导了过圆柱体试样中心任意斜截面内力的三维计算公式,根据其理论预测所得完整岩石的破裂面角度和60°节理试样的破坏方式均与试验结果相符,其吻合度较传统的二维分析更高。

试样厚度及落锤试验方式对X70 DWTT性能影响的研究

为了研究试样厚度及落锤试验方式对X70 DWTT性能影响,分析了不同厚度DWTT试样在不同试验温度下剪切面积的变化规律,对比了落锤试验机和摆锤试验机两种不同试验方式下原壁厚及减薄试样剪切面积随温度的变化规律。结果表明:随着试样减薄,DWTT的韧脆转变温度也随之下降,而且对于评价合格有利;当试样厚度达到26 mm以上或18 mm以下时,厚度效应不十分明显,温度效应大于厚度效应;摆锤试验和落锤试验对于30 mm的原壁厚试样DWTT剪切面积无明显影响,但对于19 mm的减薄试样,摆锤试验的韧脆转变温度高于落锤试验,影响较为明显。

测试方法对毛竹顺纹抗剪强度的影响

以4年生毛竹为对象,分别按照国家标准、行业标准和国际标准的方法,进行顺纹抗剪强度的测试。结果表明:测试方法、试件形状以及加载速度对抗剪强度均有显著影响;行业标准的试件形状能较准确测出竹材的纯抗剪强度,综合测试时间,加载速度以0.8～1.5mm/min为宜。

刻槽对粉煤灰实心砖砌体结构抗剪强度影响研究

蒸压粉煤灰砖砌体易开裂和耐久性较差,多用于多层砖混结构墙体。试验在标准蒸压粉煤灰砖表面设计四种不同面积的砂浆槽,砌成试验用双剪试件,通过抗剪强度试验测得极限剪切破坏强度,并与无刻槽的砖砌体试件进行对比,验证砂浆槽对砌体强度的影响,探讨提高蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度的可能性。

X70厚壁海管DWTT减薄试样与全壁厚试样的对比分析

使用常规落锤试验机与大能量摆锤冲击试验机两种机型,对准762 mm×31.8 mm X70MO直缝埋弧焊厚壁海管进行了DWTT减薄试样(单面减薄及双面减薄)与全壁厚试样系列温度试验,利用Boltzmann函数对试验数据进行了拟合,得出了试验温度与断口剪切面积的关系曲线,确定了减薄试样与全壁厚试样的韧脆转变温度,对其进行了对比分析。结果验证了厚壁钢管使用减薄试样时,应降低相应的试验温度;同时得出在相同试验温度下,单面减薄试样的试验结果优于双面减薄试样(壁厚中心试样)等结论,并提出了相关建议,希望对以后的试验研究有借鉴作用。

CFRP-混凝土界面黏结性能试验研究及有限元分析

采用6组面内双剪试验研究了碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)与混凝土界面的黏结行为。为了保证双剪试件两侧界面受力均匀且处于纯剪切状态,对传统的试件制作方法进行了改进并取得了较好的效果。基于试验结果建立了Popovics型界面黏结滑移本构关系,将此本构关系引入有限元模型并对影响界面黏结性能的结构参数进行了分析。结果表明:界面的峰值应力随混凝土强度的增大而增大,随外贴CFRP宽度的增大而减小,但界面的极限剥离荷载呈增加趋势。与常用的2种界面极限剥离荷载计算模型对比表明,本文所提供的剥离荷载计算方法与两者较为接近,能够较好地预测CFRP-混凝土界面的极限剥离荷载。