混凝土试件四点加载剪切断裂试验研究

有关混凝土Ⅱ型断裂的试验研究是混凝土断裂问题中的热点和难点问题.通过6组24个四点剪切试件对裂缝的剪切扩展过程以及断裂韧度KⅡc进行试验研究,由试件的荷载-应变（P-ε）曲线、荷载-时间（P-t）曲线和荷载-裂缝尖端滑移位移（P-CTSD）曲线,确定试件的破坏荷载、裂缝尖端混凝土应变以及裂尖滑移位移.试验中可见,试件裂缝扩展方向并不平行于剪力方向,而是从裂缝尖端扩展至近加载点附近,表现为倾斜裂缝.试验结果表明,混凝土试件的Ⅱ型断裂韧度KⅡc变化范围为0.5～1.1（MPa·m^0.5）.KⅡc随近加载点与预制缝之间的距离减小而增大;KⅡc随初始缝高比的增大而增大.经分析可知,试验过程中形成加载的高窄剪力区容易引起混凝土的剪切断裂.

小直径薄壁管件四点加载时的应力与挠度

由于自身尺寸的限制,小直径薄壁管件在进行抗应力腐蚀性能检测时,难以制备出标准试样并准确加载。使用四点加载的方法研究了小直径薄壁管件舟形试样轴向应力加载问题,推导出了加载应力与弯曲挠度的计算公式;并结合有限元软件进行应力模拟,分析了加载应力、弦高、壁厚、外半径对计算应力和模拟应力之间误差的影响;最后采用试验的方式评估了小直径薄壁管件舟形试样的计算应力与实际应力的误差。结果表明:在相同条件下,正弯时试样加载应力的误差一般比反弯时的大;应力误差随外半径的增大而增大,但几乎不随加载应力的改变而改变;管材壁厚对应力误差的影响较为复杂;弦高对应力误差的影响最为显著,仅当反弯时弦高小于5mm和正弯时弦高小于4mm时,小直径薄壁管件舟形试样的计算应力与实测应力间的误差在工程允许范围内。

四点静力自动伺服加载系统

用于大型结构强度试验的漫机控制四点协调伺服加载系统，为保证试验的准确、有效，要求系统有高的加载精度，为避免构件毁坏造成的巨大损失，要求系统有高的安全性措施。高精度和安全是这类系统最基本也是最重要的两个要求，本文介绍了如何从控制的软硬件结合液压系统的特点，来保证这两个方面的要求。

弯曲加载评价管线钢SCC敏感性的有效性探讨

通过ANSYS软件分析了三点弯曲、四点弯曲加载下不同弯曲试样表面的拉应力分布特征,结合材料因素对弯曲加载评价管线钢SCC有效性进行了探讨研究,并以X80钢为研究材料进行试验验证。研究表明:对于母材,打孔试样能加速SCC试验;对于带焊缝试样,三点弯曲加载和打孔试样均不能有效地评价焊接接头的SCC敏感性,因为它们不能使焊件的不同区域处于同一应力水平,导致结论出现偏差;但是若采用四点弯曲加载不打孔试样,且保证焊缝区、热影响区和母材区均处于两内加力点之间,则可以有效地评价焊接接头SCC敏感性。

钢筋混凝土梁气囊拟静力加载数值试验分析

基于目前流行的气囊技术,设计了一种适用于梁构件的气囊均布加载拟静力试验装置。基于ABAQUS软件平台fluid cavity功能,建立了该实验装置的精细化有限元分析模型;计算分析了气囊的均布加载效果和传力特性,并将分析结果与传统四点弯加载和理想均布加载进行比较,验证了气囊均布加载的可行性。通过数值模型试验讨论了影响气囊加载试验方法的关键影响因素。结果表明,针对钢筋混凝土梁等非弹性构件进行全过程加载试验,传统四点弯加载方法误差较大,量测结果也不能通过简单的挠度修正系数进行修正。气囊加载技术能够较好地模拟构件全过程均布加载,但应通过数值试验确定适宜的气囊材料参数和约束边界。

弯曲加载下管道钢应力腐蚀行为研究

分别采用三点弯曲、四点弯曲加载试验方法,研究了X80和16Mn管道钢及焊接接头的硫化物环境应力腐蚀开裂(SSCC)行为,并通过ANSYS软件分析了不同弯曲加载的应力分布特征,探讨了材料因素、力学因素对管道钢应力腐蚀行为的影响规律和机理。结果表明,对于弯曲加载下组织均匀性管道钢而言,其SSCC行为受应力特点控制,三点弯曲和四点弯曲加载方法均可用于评价管道钢的SSCC行为,但四点弯曲加载的平行试样试验结果更为一致。对于管道钢焊接接头的SSCC行为评价,三点弯曲加载是不合理的,四点弯曲加载方式则可取。

体外预应力节段式UHPC无腹筋梁抗剪性能试验研究

体外预应力节段式超高性能混凝土(UHPC)无腹筋桥梁由于其施工工业化水平高且构造简单,得到广泛地关注,但其抗剪性能研究尚不成熟,相关规范也相对滞后。为了研究体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪性能,开展了静力破坏试验,共制作了5根体外预应力节段式UHPC无腹筋梁、2根体外预应力节段式UHPC有腹筋梁和1根体外预应力整体式UHPC无腹筋梁,选取了剪跨比、钢纤维掺量、箍筋间距为研究参数进行试验。结果表明:接缝张开后梁刚度明显下降;添加钢纤维的试验梁的裂缝多而密;钢纤维的掺入可以提高梁的开裂强度、极限强度和裂后性能,2%钢纤维掺量的梁开裂强度比1.5%和0%掺量的增大8.20%和1.16倍;配箍筋的梁在钢纤维失效后箍筋开始受力,并且很快达到屈服,箍筋的存在可以提高梁极限承载力,无腹筋梁的极限承载力比箍筋间距为150 mm和75 mm的梁低15.9%和19.6%。采用AASHTO GSCB INTERIM-2003标准中计算干接缝节段式梁的折减系数0.85。在不考虑安全系数的情况下,法国规范NF P 18-710中UHPC梁抗剪承载力计算公式可以准确地预测含钢纤维体外预应力节段式UHPC无腹筋梁的抗剪强度,其试验值和预测值比值的平均值为1.04,标准差为0.28。

RC梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验

为了给桥梁结构的健康检测提供参考,将金属磁记忆检测技术引入到钢筋混凝土(RC)梁内部钢筋的应力检测当中,进行了钢筋混凝土T形截面梁四点弯曲加载应力自漏磁信号检测试验。利用基于金属磁记忆的三维扫描检测装置采集了试件在不同荷载下的自漏磁信号,并对不同提离高度和多条扫描路径下的磁信号进行分析,得到了钢筋混凝土T形截面梁在不同应力状态下的空间信号规律,提出了利用"法向漏磁场方均根值"来定量计算RC梁纯弯段处钢筋应力的方法。研究结果表明:在钢筋混凝土T形截面梁纯弯段内,钢筋内部应力与"法向漏磁场方均根值"呈线性关系,且函数的拟合优度R;达到0.988 4,拟合值与实测值之间误差微小;随着提离高度的增加,钢筋混凝土T形截面梁在不同荷载下的自漏磁信号曲线逐渐上移,自漏磁信号的分布规律没有显著变化,"法向漏磁场方均根值"与RC梁内部钢筋的应力在纯弯段内仍满足线性关系,试件在不同提离高度下的R;达到0.965;随着扫描路径的改变,钢筋混凝土T形截面梁在不同荷载下的自漏磁信号曲线呈现出相似的规律,且"法向漏磁场方均根值"与RC梁内部钢筋的应力在多条扫描路径上均满足线性变化的关系,在各条扫描路径下R;的平均值为0.959。所提方法可为RC梁内部钢筋应力的无损检测提供新的思路与参考。

新型叠合板力学性能试验

为了分析叠合板在使用阶段的性能,如挠度、钢筋应力-应变曲线等,进行了1块现浇板与1块新型叠合板的静力加载试验。试验采用大型反力架、液压千斤顶与两级分配梁作为加载工具,对带可拆桁架叠合简支板与现浇简支板进行四点加载,以模拟均布荷载作用下板的受力状态,并对试验数据进行对比。结果表明:叠合板挠度满足使用阶段的要求,延性性能良好;叠合板在最终加载结束时产生了与现浇双向板相似的裂缝;板底裂缝首先出现在4个加载点的下方,并随着后续加载由4个加载点向叠合板的4个角延伸,裂缝出现的形态表明叠合板在破坏时钢筋的受拉性能得到了充分利用;在最后一级加载完成后叠合板顶面混凝土没有被压溃,说明叠合板依然具有继续承载的能力;预埋件与混凝土的黏结性能良好,预埋件周边混凝土未出现大面积的破坏;在构件的侧面发现了若干条竖向裂缝,叠合面上未发现横向裂缝,说明表面刮毛可以满足叠合面的抗剪要求。

装配式全预制沉箱及连接件力学性能试验研究

为解决装配式预制沉箱构件出筋、定位、找平复杂等问题,提出了一种可调竖向受力连接件和永久拉剪连接件,将其试用在全预制沉箱侧壁与边梁的连接上。通过对该全预制沉箱进行四点加载试验,探究该沉箱侧壁与边梁的连接性能及楼板的力学性能与破坏模式。完整记录了全预制沉箱试件的现场装配、连接件安装、叠合梁二次浇筑、试验加载直至破坏的全过程。试验结束后,获得该全预制沉箱与叠合梁的荷载-跨中位移曲线、连接件附近钢筋的应变数据、试件裂缝发展规律等,并通过规范对比探讨试件的力学性能。试验结果表明:试件从屈服到破坏发生了较大变形,延性良好;试件的最大极限承载力远大于卫生间的设计荷载水准,具有足够的安全储备。试验结束以楼板的破坏为标志,最终沉箱底板破坏为典型的双向板破坏,此时,叠合梁与连接件完好,证明该连接件安全、可靠。

两种全尺寸弯曲试验设备的对比分析

全尺寸弯曲试验是研究管道弯曲变形的重要实物试验方法。针对不同类型的全尺寸弯曲试验设备开展分析研究,对其加载方式、空间布局、功能特点等内容进行对比。结果表明:全尺寸弯曲试验设备一般采用双臂弯曲(两点弯曲)或四点弯曲加载方式。双臂弯曲加载对试验管影响小,但对动力油缸要求高;四点弯曲加载对油缸能力要求低,但加载时的管道变形均匀性差。按照空间布局设备可分为水平和垂直布局两类。水平布局形式结构简单造价低、但占地面积大;垂直布局设备占地面积小,但结构复杂、造价高。根据功能的不同、设备还可以分为仅能完成弯曲试验以及可完成复合加载试验两种。前者结构原理简单、造价低但功能单一;后者试验能力强,但配套机构多、造价及维护成本高。

体外预应力无腹筋超高性能混凝土梁的抗剪性能试验探索

为研究超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)无腹筋梁的抗剪性能,本次试验共制作9根体外预应力无腹筋UHPC梁,试验参数包括预应力的大小、剪跨比、纵向配筋率和钢纤维掺量,通过四点加载方法分析试验构件的破坏形态、开裂强度和极限强度。试验结果表明:无预应力无腹筋UHPC梁在剪跨比为1.0加载时发生弯曲破坏,设置钢绞线25%极限强度张拉值使无腹筋UHPC梁的正截面抗弯能力得到强化,弯矩增幅为157%,使试验梁从弯曲破坏转变为剪切破坏。张拉25%和40%控制应力的UHPC梁的开裂荷载分别提高了1.2倍和2.6倍,有效抑制了裂缝的形成。体外预应力张拉40%控制应力,剪跨比为1.0和1.5时UHPC梁均发生剪切破坏,但是剪跨比增大至2.0时,UHPC梁发生弯曲破坏,受压区混凝土压溃。规范中的抗剪公式均低估了体外预应力无腹筋UHPC梁的抗剪承载力,其斜截面抗剪强度的实验值与计算值之比的平均值分别为2.28和3.21。

考虑箍筋效应的PP-ECC梁抗剪试验研究

为了研究钢筋加强工程水泥基复合材料(ECC)梁中的箍筋抗剪加强效应,针对发生剪切破坏的普通钢筋混凝土(RC)构件,考虑箍筋率的影响,分别进行RC与ECC梁的四点加载试验研究。首先开展ECC材料试验,采用直接拉伸的加载方式,对聚丙烯纤维工程水泥基复合材料(PP-ECC)的拉伸力学性能进行试验研究。在材料试验结果的基础上,通过考虑箍筋效应,分别设计5根不同箍筋率的钢筋增强PP-ECC梁和2根普通钢筋混凝土梁试件,对7根梁进行四点加载试验,并在加载过程中对5根PP-ECC梁的斜裂缝进行观测,分析箍筋率对ECC梁斜裂缝开展行为的影响。通过修正桁架模型,分析箍筋率对ECC梁抗剪承载力的影响。试验结果表明:PP-ECC具有拟应变硬化和微裂缝的多缝开裂特征,其屈服拉伸强度和拉伸极限强度分别不小于2,3MPa,极限拉应变大于2.5%;PP-ECC梁有较好的剪切延性,随着箍筋率的增长,PP-ECC梁的抗剪承载力也逐渐加大;在相同箍筋率下PP-ECC梁的抗剪承载力大于RC梁,而无箍筋PP-ECC梁的抗剪承载力2倍于无箍筋RC梁;由于箍筋限制了R/ECC梁斜裂缝的开展,加剧了斜裂缝的剪切滑移,从而削弱了斜裂缝间的纤维桥接作用,导致PP-ECC承担的剪力随着箍筋率的增大而减小;现有规范未考虑斜裂缝的剪切滑移对PP-ECC抗剪承载力的削弱作用,使得计算剪切承载力过大而导致偏危险。