钢纤维高强混凝土二桩承台受力特性有限元分析

为进一步研究钢纤维高强混凝土二桩承台内部传力机理,在钢纤维高强混凝土二桩承台模型试验的基础上,考虑混凝土塑性损伤模型(CDP),利用ABAQUS进行钢纤维高强混凝土二桩承台的受力特性分析,并与试验结果对比,阐明竖直荷载作用下承台的破坏形态、开裂荷载和极限荷载,以及承台钢筋和混凝土的应力变化特征,并在此基础上探究承台的传力机理。结果表明:二桩承台破坏形态的有限元分析结果与承台试验结果吻合较好;随着承台厚度和钢纤维体积率的增加,二桩承台承载力显著提高;选用合适的配筋率和钢纤维高强混凝土可有效提高承台承载力;钢纤维高强混凝土二桩承台传力机理符合“拉杆拱”模型。

墩粗钢筋在高强钢纤维混凝土中的黏结锚固性能

为探究墩粗钢筋与高强钢纤维混凝土之间的黏结锚固性能,以黏结长度、保护层厚度和钢筋类型为试验变量,开展拔出试验.通过黏结-滑移曲线、破坏模式、黏结强度及峰值滑移等分析墩粗钢筋-高强钢纤维混凝土的黏结-滑移性能.结果表明:混凝土的黏结强度随着黏结长度的增加而降低,且对墩粗钢筋试件的影响更明显;提高保护层厚度可以提升黏结性能,但作用有限;钢筋进行墩粗处理可以有效提高钢筋与混凝土之间的黏结强度,显著降低峰值滑移,改变破坏模式.基于试验数据,建立了混凝土的黏结-滑移关系.

型钢-钢纤维高强混凝土柱抗震性能试验研究

为改善高强混凝土的脆性,提升型钢高强混凝土柱的抗震性能,采用钢纤维混凝土制备型钢高强混凝土柱试件,开展型钢-钢纤维高强混凝土柱的低周往复加载试验,观察试件的破坏过程和形态,基于荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及强度衰减分析钢纤维掺量对试件变形能力、承载力、延性等抗震性能的影响。结果表明:钢纤维体积分数在0~2.0%范围内,不同钢纤维掺量的试件均发生弯曲破坏,但钢纤维的掺入可延缓裂缝发展,有效防止混凝土大面积脱落;加入钢纤维,试件的滞回曲线更饱满,耗能能力显著提升,承载力提高了13%~21%,钢纤维体积分数为1.0%时提高最明显;随钢纤维掺量的增加,试件的延性和变形能力得到改善,钢纤维体积分数为2.0%时延性系数达5.34,强度衰减缓慢,控制位移增大,在变形较大的情况下,试件的强度衰减从28%降为16%。钢纤维的增韧效果能显著提升型钢混凝土组合结构的抗震性能。

钢纤维预应力高强混凝土管桩试验研究

为提高预应力高强混凝土管桩的韧性和抗弯承载力,通过不同钢纤维体积掺量对C80管桩混凝土工作性能和力学性能影响的试验研究,确定最佳配合比。然后基于最佳配合比进行钢纤维高强混凝土管桩试制和足尺抗弯力学性能试验,并与未掺加钢纤维的高强混凝土管桩对比分析。结果表明:采用该配方制备的钢纤维高强混凝土管桩的外观质量、桩身强度等均符合相关规范要求。钢纤维增强的混凝土管桩抗弯承载力明显提高,破坏特征和延性性能得到显著改善。

钢纤维高强混凝土单轴受压本构方程

采用微机控制电液伺服万能试验机 ,对纤维体积分数Vf 为 0～ 3%的钢纤维高强混凝土(SFRHSC)进行了单轴压缩试验 ,根据实测的应力应变曲线的特点提出了含 2个参数A和B的单轴受压本构方程 .A ,B均随Vf的增大而增大 ,分别明确地反映了钢纤维对混凝土基体的增强和增韧能力 .A越大 ,材料抗压强度 fc 与弹性极限应力的差值越大 ;B越大 ,曲线下降段越平缓 .本文还给出了A ,B与Vf,fc 之间的关系式 .

钢纤维和聚丙烯纤维对高强混凝土强度的影响

揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高强混凝土C60强度的影响。设计了15组不同纤维增强C60试件和1组C60对比试件,进行了抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究。在高强混凝土C60中同时掺加不同质量分数的钢纤维和聚丙烯纤维后,抗压强度没有明显增大趋势;抗拉强度平均值达3.46 MPa;拉压比增加了5%—26%。适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维后可明显提高高强混凝土的抗拉强度和拉压比。

钢纤维高强混凝土弯曲韧性的研究

通过高强混凝土和钢纤维高强混凝土小梁的弯曲韧性实验,研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土弯曲韧性及其弯曲韧度指标的影响。根据实验得到的荷载挠度曲线,按照我国现行的CECS13∶89钢纤维混凝土实验方法计算了弯曲韧度指数和承载能力变化系数,其计算值随着钢纤维体积率的增大而增大,且大于与初裂点相对应的理想弹塑性材料的相应值。实验表明:以理想弹塑性体的承载能力变化系数为基准来评定钢纤维高强混凝土的弯曲韧性是否合适还有待于进一步的研究。

高强钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

通过试验得到了不同基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型的高强钢纤维混凝土弯曲荷载-挠度曲线,据此研究分析了基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型等对高强钢纤维混凝土弯曲韧性指数和弯曲承载力变化系数的影响规律.该成果可作为纤维混凝土结构技术规程相应设计条款的科研依据.

钢纤维对高强混凝土弯曲性能影响的试验研究

选用工程中常用的铣削型、切断弓型、剪切波纹型钢纤维,以不超过2.0%的体积分数掺入高强混凝土中,通过2种尺寸小梁试件的弯曲强度和韧性试验,研究了钢纤维类型及掺量对高强混凝土弯曲强度及变形性能的影响.结果表明:当3种类型钢纤维分别以2.0%的体积分数掺入高强混凝土中时,可使高强混凝土抗裂能力分别提高72%,41%和42%,弯曲极限强度分别提高90%,84%和57%.钢纤维对高强混凝土试件的尺寸效应系数影响显著,试验时应考虑试件尺寸对试验结果的影响.钢纤维高强混凝土弯曲韧度指数及承载力变化系数均随钢纤维体积分数的增大而增大,并大于理想弹塑性材料的相应值.不同类型钢纤维对高强混凝土弯曲强度及弯曲韧性的改善效果不同,可通过改进钢纤维的加工工艺、表面形状等来提高钢纤维对高强混凝土的增强增韧效果.

钢纤维钢筋高强混凝土柱延性的试验研究

做了九根钢纤维高强混凝土柱在单调荷载下的变形试验，其立方体抗压强度为５１．６～７０．８ＭＰａ，试验轴压比为０．３０１～０．５４６，钢纤维体积率为１．０％～２．０％。将试验结果与普通高强混凝土柱试验结果对比，表明在高强混凝土柱中掺入钢纤维是解决高强混凝土柱脆性大、延性差的一个有效途径。在各项条件基本相同的情况下，由于钢纤维的作用对延性系数的提高幅度达４１．３％，对极限压应变的提高幅度达３０．６％。

钢纤维高强混凝土单轴压缩下应力-应变关系

在实际工程中推广应用钢纤维高强混凝土 ,要了解其基本力学性能 .采用MTS81 5 0 3型液压伺服刚性压力试验机 ,对钢纤维含量为 0～ 6%、抗压强度在 65～ 1 2 0MPa范围的 4种钢纤维高强混凝土 ,进行单轴压缩荷载作用下的应力应变全过程试验 .结合试验给出全曲线的方程 ,并分析钢纤维对抗压强度、弹性模量、韧度、泊松比等的影响 .试验表明 ,当钢纤维长度大于或接近于最大集料尺寸时 ,钢纤维高强混凝土具有较高的抗压强度和韧度 ,是一种优良的新型建筑材料 .

高强混合钢纤维混凝土的力学性能

为改善高强混凝土的脆性,将2种尺寸的钢纤维混合掺入高强混凝土中,通过抗压强度、抗拉强度及抗折强度分析了不同钢纤维混掺对其力学性能的改善作用;采用ASTM C1018方法分析了高强混合钢纤维混凝土的韧性.结果表明:长、短钢纤维混掺会降低高强混凝土的流动性,且短钢纤维对其流动性影响更为显著;在相同掺量(体积分数)下,混掺钢纤维高强混凝土的抗压强度及抗折强度较单掺钢纤维高强混凝土高;当长、短钢纤维混掺比适当时,其劈裂抗拉强度也有所提高;长、短钢纤维混掺对高强混凝土韧性改善效果显著,采用1.50%长钢纤维与0.50%短钢纤维混掺可达到最佳增韧效果.

钢纤维高强混凝土冲击压缩的试验研究

介绍了利用 100mmSHPB装置获得钢纤维高强混凝土冲击压缩应力应变曲线的试验研究。同一类试样在静态和动态共4个不同应变率下的试验结果揭示混凝土是应变率敏感材料,其破坏应变、峰值应变和弹性模量表现出显著的应变率强化效应。从静态和动态压缩下混凝土损伤演化的不同形式对这种应变率强化效应进行了详细讨论。从相近应变率下不同钢纤维含量试样的试验结果中,发现冲击压缩下钢纤维对混凝土的增强效应随应变率的增大而减弱。从钢纤维对混凝土静态和动态压缩下损伤演化形式的影响,讨论了钢纤维对混凝土的这种增强效应。

钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能试验,研究普通钢筋高强混凝土梁掺入钢纤维后的破坏特征和受力性能,分析纵筋配筋率和钢纤维体积率对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯极限承载力、抗裂弯矩、最大裂缝宽度及截面刚度的影响。试验结果表明:与普通钢筋高强混凝土梁相比,钢纤维的掺入可以有效约束裂缝发展,显著提高梁的抗弯承载力、整体刚度和极限变形能力。结合本文试验结果以及现行规范计算方法,提出抗弯承载力计算公式和最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考。

钢纤维高强混凝土断裂能及裂缝张开位移

通过对钢纤维高强混凝土和高强混凝土试件的楔劈拉伸试验,探讨了钢纤维体积率(φf)和切口相对深度对钢纤维高强混凝土断裂能(GfF)和临界裂缝张开位移(cδ)的影响。结果表明:随着φf的增加,GfF、临界裂缝嘴张开位移(fδmc)、临界裂缝尖端张开位移fδtc均线性增加,钢纤维高强混凝土断裂能增益比、临界裂缝嘴张开位移和临界裂缝尖端张开位移的增益比亦基本呈线性增加。随着切口深度的增加,GfF和高强混凝土断裂能GF都有不同程度的减小。相对于高强混凝土,切口深度变化对GfF的影响较小。在试验的基础上,提出了GfF和Qfmc的计算公式。

钢纤维高强混凝土的强度指标及其相互关系

通过钢纤维高强混凝土基本强度指标的试验和分析,研究了钢纤维类型及其体积分数对高强混凝土基本强度指标及其尺寸效应的影响.结果表明,钢纤维对高强混凝土的劈裂抗拉强度、弯曲抗折强度、抗剪强度等有较显著的影响,而对立方体抗压强度和轴心抗压强度的影响较小.钢纤维体积分数是强度指标的主要影响因素,钢纤维类型对其也存在不同程度的影响.提出了上述钢纤维高强混凝土基本强度指标的计算方法以及各强度指标间的相互关系,为钢纤维高强混凝土结构的设计与分析奠定了基础.

高强钢纤维混凝土冲击压缩特性试验研究

采用大尺寸SHPB装置 ,对钢纤维体积分数在 0～ 6 %的高强钢纤维混凝土进行冲击压缩试验 ,得到应变率约 10 0s-1下的应力 应变全曲线及方程 ,给出抗压强度与应变率的关系 ,讨论了钢纤维含量对冲击强度的影响。

疲劳荷载下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算方法

通过8根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析钢纤维体积率、钢纤维类型和钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度和裂缝间距的影响。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制裂缝的发展,静载作用下,掺入钢纤维的高强混凝土梁裂缝宽度减小39%～133%;疲劳荷载作用下,裂缝宽度减小35%～121%,裂缝间距减小28%～67%。最后探讨静载及疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算方法,结合试验数据提出疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算公式。

钢纤维自密实高强混凝土的制备技术

通过坍落扩展度、T500、U型仪和L型仪等测试方法探讨了不同水胶比、砂率及不同钢纤维掺量条件下,钢纤维自密实高强混凝土的制备技术,研究了不同条件下制备的钢纤维自密实高强混凝土力学性能。结果显示,在试验条件下,适宜水胶比及砂率条件下钢纤维混凝土满足自密实混凝土工作性能要求;随着钢纤维掺量的增加,钢纤维自密实混凝土的强度提高,混凝土流动性降低。研究制得的钢纤维高强混凝土在满足自密实性能要求条件下,抗压强度达到CF90技术要求,抗折强度>11.0MPa。

钢纤维高强混凝土抗剪性能试验研究

对29组共116个钢纤维高强混凝土抗剪试件进行了双面剪切试验,研究了钢纤维混凝土基体强度、钢纤维类型和钢纤维掺率对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响.试验结果表明:随着基体强度和钢纤维体积掺率的增加,钢纤维高强混凝土的抗剪强度逐步增高;在混凝土基体强度较高时,提高钢纤维掺量对钢纤维高强混凝土抗剪强度的改善作用有所减弱.试验中还发现,钢纤维混凝土抗剪强度受钢纤维横断面参数的影响很大,因此将现有的钢纤维混凝土抗剪强度计算公式中的纤维增强系数针对不同类型的钢纤维进行了修正,并考虑钢纤维直径的影响提出了新的计算方法,计算结果与试验结果符合较好.