复合受剪钢纤维再生混凝土破坏机理及强度计算

为研究钢纤维再生混凝土在复合受剪状态下的力学性能,以取代率、法向应力和钢纤维掺量为变化参数,设计了102个标准立方体试件进行复合受剪试验。观察了钢纤维再生混凝土在直剪、压剪作用下的破坏形态,获取了其在直剪、压剪作用下的全过程剪切应力-位移曲线,深入分析了取代率、法向应力和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土剪切强度、峰值位移的影响规律。结果表明:随着法向应力的增大,剪切强度逐渐增大;随着取代率的增加,掺量为0%的钢纤维再生混凝土剪切强度随之减小,掺量为1%的钢纤维再生混凝土剪切强度先增大后减小;与掺量为0%的钢纤维再生混凝土相比,掺量为1%的钢纤维再生混凝土平均剪切强度提高了10.77%;提出了剪切强度公式,所得计算值与试验值吻合良好。

高温后钢纤维混凝土压-剪复合受力研究

为研究高温后钢纤维混凝土压剪复合受力下的力学性能,以压应力比和温度作为参数,对20组钢纤维混凝土分别开展直剪试验和压剪试验,对比分析不同试件的破坏形态,探究了温度和压应力比对剪切强度的影响,并基于3种理论建立了高温后钢纤维混凝土压剪复合应力状态下的破坏准则。结果表明压剪复合受力状态下,混凝土剪切强度主要由接触摩阻力贡献,钢纤维混凝土峰值剪切强度随压应力比增大而增大,随温度升高而降低;随着压应力增大,剪切面上摩阻系数降低,峰值剪切强度增长幅度降低。依据试验数据,对比基于不同理论所建立的高温后钢纤维混凝土压剪破坏准则,考虑精确度和适用性,基于应力不变理论建立的破坏准则效果最好。

碳纤维再生混凝土复合受剪力学性能试验

为研究碳纤维再生混凝土复合受剪状态下的力学性能,以碳纤维掺量、压应力比、再生粗骨料取代率为试验参数,完成了102个立方体试件的复合受剪试验。试验观察了碳纤维再生混凝土试件的破坏形态,获取了剪切状态下荷载-位移曲线,分析了3种试验参数对试件剪切强度、峰值位移及损伤演化规律的影响。研究表明:压应力比对碳纤维再生混凝土试件的破坏形态有显著影响,随着压应力比的增大,试件的裂缝数量和角度增大;0.3vol%掺量的碳纤维可提高试件剪切强度12%左右,压应力比由0增至0.09和0.18后,试件剪切强度时分别是其的2.34倍、3.25倍,再生粗骨料取代率对峰值剪切强度影响较小;增大压应力比可有效减缓损伤的发展;采用的损伤本构能较好的反映复合受剪的剪力-位移关系。

密肋复合墙体压弯剪复合受力性能非线性数值分析

应用通用有限元程序ANSYS,采用"实体单元-组合式配筋"计算模型,以墙体剪跨比、边框柱截面尺寸及配筋率作为变化参数,对墙体压弯剪复合受力性能进行非线性有限元分析。通过对不同墙体模型的承载力以及墙体截面正应力和应变等计算结果的分析,研究较大剪跨比密肋复合墙体的破坏形态及特征、受剪及受弯承载力的影响因素、压弯极限状态下墙体的应力及应变特征,为复合墙体正截面压弯承载力计算公式及构造措施的建立提供依据。经对比分析表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。因此,采用提出的有限元模型及方法得出的密肋复合墙体压弯剪复合受力性能的非线性有限元分析结果是可靠且可信的。

全装配式RC楼盖板缝节点拉剪复合受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCNPD)板缝节点在拉剪复合作用下的受力性能,进行了12个板缝节点在纯剪和拉剪复合作用下受力性能试验,对板缝节点的承载能力、裂缝模式、破坏形态、位移延性和应变规律等进行了较为系统的研究。结果表明:拉力的存在减小了由剪切作用引起的连接件与相邻混凝土间的承压作用,致使板缝节点抗剪承载力不同程度的降低,并且拉剪比越大,拉力对板缝节点屈服荷载和峰值荷载的削弱作用越明显;拉剪复合作用下,板缝节点较早呈现出非线性受力特征;拉力对板缝节点位移延性有较大的削弱,尤其对于楼盖中高拉剪比区域应采取措施避免节点发生脆性破坏;综合考虑板缝节点的荷载-位移响应、位移延性特征和破坏模式等因素,HPC、CPC和HP-CPC三种节点是较为理想的DCNPD板缝节点形式,SPC锚筋与锚板间焊缝在拉剪复合作用下易发生断裂,需改进措施以提高其拉剪复合受力性能。

高强混凝土在压剪复合受力下性能的试验研究

依据Z形和拱形试件的压剪复合受力试验,研究分析了高强混凝土的受力性能,给出了σ_x/f_c-τ/f_c强度曲线及破坏准则.

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。

高温后烧结普通砖砌体剪压复合抗剪性能试验研究

为了研究砖砌体结构在高温后的剪压复合受力性能,制作了84个砌体试件,进行了在不同高温后不同轴压比下的抗剪试验,得出砌体在高温后的抗剪强度和轴压比之间的变化规律,对高温后砌体试件在不同轴压比情况下的延性进行了分析。结果表明:在相同温度下,随着轴压比增大,砌体抗剪强度增大;轴压比一定时,随着温度升高,砌体抗剪强度减小。在0.1~0.5轴压比范围内,同一温度下,随着轴压比增加,砌体的延性不断增大;轴压比相同时,随着温度的升高,砌体延性逐渐降低。以常温下相同压应力为基准,200℃以内,轴压比为0.3时试件出现剪压破坏;400℃以上,轴压比为0.2时试件出现剪压破坏,高温使砌体剪压段提前。基于变摩擦系数的剪摩理论,计算出普通砖砌体抗剪强度公式的变摩擦系数;结合高温后砖砌体纯剪强度公式,得到以温度为变量的高温后砖砌体剪压复合抗剪强度计算公式。

结构尺寸对RC柱剪扭复合受力抗震性能影响分析

在地震水平作用下,曲线梁桥的桥墩、不规则钢筋混凝土(RC)框架结构的边柱、角柱等受力构件,由于上部结构的重心偏心,使构件处于剪扭复合受力状态,而产生脆性破坏,脆性破坏往往会加剧钢筋混凝土构件的尺寸效应行为。为探究剪扭荷载相互作用下钢筋混凝土柱的抗震性能和尺寸效应,建立了不同扭弯比的钢筋混凝土柱剪扭复合受力三维细观数值模型,模拟分析了扭弯比对RC柱剪扭复合受力抗震性能和尺寸效应的影响。研究结果表明:在剪扭复合荷载作用下,钢筋混凝土柱破坏更具脆性,承载能力降低;扭弯比的增大导致构件变形能力,延性能力和耗能能力下降;扭矩的存在,在一定范围内增强了钢筋混凝土柱抗剪强度的尺寸效应。对比并修正了中国规范提出的剪‐扭承载力相关方程,保证了预测结果的安全度。

节能型砌体剪-压复合受力试验研究

节能型砌体由蒸压加气混凝土砌块和保温砂浆组成,具有轻质、保温等优点.对6个节能型砌体的三皮砖试件进行了沿灰缝截面抗剪强度试验,对7组21个试件进行了斜缝抗剪试验,研究了节能型砌体无竖向压应力时的抗剪强度及不同斜缝抗剪试件的破坏形态、抗压强度和弹性模量.根据剪-压复合理论建立了节能型砌体处于剪-压复合受力时的抗剪强度计算公式,并与试验结果吻合较好,可用于工程设计.

压剪复合受载下矿柱应力状态的Mohr圆分析与数值模拟研究

倾斜矿体开采中矿柱的应力状态分析是确保矿体安全开采的重要工作之一。以岩体力学理论为基础,建立了压剪荷载作用下倾斜矿柱的力学模型,推导出表征压剪受载矿柱应力状态的广义Mohr圆方程,分析了矿体倾角、荷载对广义Mohr圆圆心位置及半径的影响,揭示了倾斜矿柱应力演化的3种路径,并证明了3种应力路径分别满足直线方程、圆方程和平面方程。针对矿柱的3种应力路径,提出相应的应力路径演化主控模式。基于Mohr强度理论,分析3种主控模式下的应力路径对矿柱稳定性的影响,阐释倾斜矿柱比垂直矿柱更容易失稳的原因。最后,采用数值模拟方法研究得到矿柱的应力状态与采用广义Mohr圆分析得到的结果一致,且压剪受载矿柱的破坏模式为非对称的沙漏状。研究结果可为倾斜矿柱的稳定性分析提供一种思路。

钢纤维混凝土压-剪复合性能及损伤本构关系

为研究钢纤维混凝土的压-剪复合受力性能及损伤模型,以钢纤维体积率、压应力比为参数,完成了60个钢纤维混凝土试件的直剪和压-剪试验,分析了各参数对剪切强度和峰值剪切位移的影响,推导了钢纤维混凝土在压-剪复合受力下的损伤全曲线模型,分析了损伤演化规律,提出了压-剪强度计算式。结果表明:剪切强度和峰值剪切位移均随压应力比的增大而增大。随着钢纤维体积率的增加,剪切强度呈现先增后减的趋势,峰值剪切位移规律不明显。压应力比的增大显著减缓了损伤发展;提出的损伤本构模型和压-剪强度公式计算结果与试验值吻合较好。

不同砖砌体复合抗剪机理及其统一公式

自原重庆建筑大学关于砖砌体剪压复合受力的“变摩擦系数”（砌体规范定义为“剪压复合受力影响系数”）剪摩理论公式纳入《砌体结构设计规范》后，重庆大学又进行了烧结页岩矩形条孔砖和圆孔砖、蒸压粉煤灰实心砖和圆孔砖等不同类型砌体的复合抗剪试验研究，初步分析了不同材质、制砖工艺和几何形式的砖砌体抗剪强度变异机理，得出了与规范抗剪条文所依据的烧结实心砖砌体相似的相关曲线及回归方程。兹将不同的抗剪强度计算公式通过“砖砌体类别系数k”的换算关系综合为统一的模式，以为砌体结构规范修订提出建议。

钢筋混凝土T形柱在压-弯-剪-扭复合作用下的抗压试验研究

钢筋混凝土构件在复合受力状态下承载力是互相影响的,因此复合受力研究在混凝土结构设计中一直是重要的研究课题。为了研究T形混凝土柱在压-弯-剪-扭复合受力作用下的抗压性能,对12根钢筋混凝土柱平分为4组在复合受力状态下进行了试验研究。以剪力、弯矩和扭矩为变量,讨论了在不同工况下的复合受力对钢筋混凝土柱抗压承载能力、裂缝发展及破坏模式、混凝土和纵向钢筋关键点应变的影响。根据对4组T形钢筋混凝土柱的试验分析,总结了复合受力情况下钢筋混凝土柱抗压承载能力的变化趋势。根据裂缝的破坏过程描述和破坏形态的分析,总结了偏心受压破坏模式向压弯破坏模式转折点和从受压弯破坏到受压弯扭的破坏模式转折点,并且通过比较试验和计算结果,验证了塑性损伤模型的可靠性,同时也说明了试验值的可靠性。在试验数据和已有公式的基础上,扩展了压-弯-剪-扭复合受力情况下的抗压承载能力计算公式和相互作用关系图。得出了在压-弯-剪-扭复合受力情况下不同破坏模式对应的转折点。试验结果表明:抗压承载力随着弯矩、剪力和扭矩的增大而减小。通过试验数据得到T形截面钢筋混凝土柱的抗压承载力公式,能够为复合受力的混凝土抗压承载能力计算提供参考。

端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

剪压复合作用下块体-砂浆界面力学性能试验研究

该文通过烧结粘土实心砖设计了24组72个三砖砌体标准试件进行双剪粘结滑移试验,进行了不同轴压比、砂浆等级对砖-砂浆界面剪切应力及剪切应变的影响试验,分别得到了砖砌体标准件界面的粘结破坏形态、粘结强度及粘结强度-滑移曲线,给出了砌体粘结强度计算式及块体与砂浆界面抗剪粘结滑移本构模型。基于ABAQUS有限元分析软件建立砖砌体精细化有限元分析模型,分析不同轴压比和砂浆等级对砌块、砂浆界面受剪性能的影响,通过对比分析有限元分析结果与试验实测结果,论证了材料本构模型的适用性及精细化数值分析模型的有效性及合理性。通过不同轴压比和砂浆等级对块体、砂浆界面剪压粘结-滑移试验性能展开数值分析,模拟结果表明,有限元粘结滑移模拟曲线与试验曲线比较吻合。

端板攻丝高强度螺栓连接拉剪复合受力设计方法研究

针对端板攻丝高强度螺栓连接复合受力及变形特点,以其端板攻丝和螺栓牙体咬合受力机理为研究对象,分别进行单个螺栓不同拉剪比下连接件单调加载试验及有限元参数分析,研究了攻丝端板厚度、螺栓规格和摩擦面与拉力方向夹角等参数对连接件承载力的影响。试验结果表明:单向受拉时,承载力和变形与传统螺栓连接的基本一致;单向受剪时,M20螺栓攻丝板厚为16 mm时,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形且攻丝连接件早期滑移量较小;拉剪复合受力时,随着摩擦面与拉力方向的角度从30°增大到60°,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。结合有限元参数分析得到,端板攻丝高强螺栓连接从剪切破坏转变为受拉破坏时,摩擦面与拉力方向的临界角度在45°~52.5°之间。根据试验结果与有限元参数分析分别得到端板攻丝高强度螺栓拉剪复合受力摩擦型连接和承压型连接的承载力设计曲线,结果表明:摩擦型连接可仍按现行规范方法进行承载力计算;对于承压型连接,分别引入端板攻丝高强度螺栓连接单向受拉和单向受剪承载力修正系数,给出了承载力计算式,可为工程设计提供参考。

压剪作用下PVA纤维再生混凝土力学性能试验研究

为了研究压剪作用下外掺聚乙烯醇(PVA)纤维对再生混凝土力学性能的影响,以再生粗骨料取代率、压应力比和PVA纤维体积掺量为变化参数,设计并制作144个立方体试件进行压剪试验。观察了试件的破坏形态,得到了荷载-位移曲线及垂直变形-剪切位移曲线,分析了不同变化参数对抗剪强度、峰值位移的影响规律。结果表明:0.1%体积掺量的PVA纤维对再生混凝土的抗剪强度提高了10%;随着压应力比的增大,试件的抗剪强度呈增大趋势,平均增大了2.03倍;与普通混凝土相比,再生混凝土试件的抗剪强度平均降低了13%;当再生粗骨料取代率为100%时,PVA纤维最佳掺量为0.1%;提出了纤维掺量为0.1%时压剪作用下PVA纤维再生混凝土抗剪强度计算公式。

不锈钢螺栓端板攻丝连接受力性能试验研究

对304D不锈钢螺栓和QN1701端板攻丝连接与传统不锈钢螺栓连接的受力性能进行对比试验,研究单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下连接的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,不锈钢螺栓端板攻丝连接的极限承载力和变形与传统连接方式基本一致,但为避免发生垫片引起的连接失效,连接件开孔不应过大,且不应使用空腔墩头螺栓;单向受剪时,即使最小厚径比为0.67时,仍能满足栓杆剪断而攻丝板牙体无明显变形的破坏形态要求,考虑到试件表面未经处理,摩擦力失效快,不适用于摩擦型连接设计;拉-剪复合受力时,攻丝端板连接形式早期滑移量明显较小,极限承载力略有降低。为此,在确保牙体无明显破坏时,3种受力状态下不锈钢螺栓端板攻丝连接在承载力方面与传统连接方式基本一致,可参考现行规范进行设计;同时在受剪和拉-剪复合受力状态时,端板攻丝连接的早期滑移量明显偏小,更适用于实际工程。

复合加载试验装置的开发与应用

设计并制作了具有压剪双向复合受力功能的加载试验装置,可用于测试结构层间抗剪强度。碾压混凝土的试验结果表明,该装置结构简单,受力合理,可较好实现既定功能,能为同类自制设备提供有益的参考。