常温养护超高性能混凝土弯拉性能及轴拉本构模型

根据水化反应方程和紧密堆积理论确定了常温养护下超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,基于此考虑水胶比和钢纤维掺量设计了8组UHPC抗弯试件。通过四点弯曲试验,分析了试件的受弯破坏形态、荷载-挠度曲线、弯拉特征参数和弯曲韧性等;基于试验结果采用倒推方法得到了UHPC轴拉应力-应变曲线,采用回归分析提出了考虑纤维特征的轴拉本构模型,并经过材料和构件两个层次的验证。结果表明:掺加钢纤维可抑制主裂缝的发展,从而明显改善UHPC的抗弯韧性,钢纤维掺量为2.0%的UHPC弯曲韧性指数达到116.9 J;随着水胶比增大,试件抗折强度和峰值挠度均呈下降趋势;增大钢纤维掺量明显提升了试件弯曲性能,掺入2.0%钢纤维的UHPC与未掺纤维相比,其初裂挠度和抗折强度分别提升157.14%和148.63%;当纤维含量为1.5%~2.0%时,试件具有良好的弯拉性能;水胶比对曲线平台段趋势影响不大,纤维掺量大于1.0%时曲线具有较明显的应变硬化特征,可保证UHPC良好的抗拉性能,其应变硬化特征随着纤维掺量增大而变得更明显;所提模型对UHPC受拉应力-应变关系具有较好的预测性。

层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能研究

为对比分析掺入钢纤维前后无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能,文中开展了不同钢纤维体积掺量对无机聚合物轻骨料混凝土弯拉强度及弯曲韧度指数的影响研究。结果表明:钢纤维体积掺量从0.5%、1.0%到1.5%,与无机聚合物轻骨料混凝土相比,层布式钢纤维混凝土弯拉强度分别提升了35.7%、45.2%及54.7%;层布式钢纤维混凝土弯拉韧性分别提升了15.9、20.5及27.8倍;无机聚合物轻骨料混凝土呈现为脆性破坏,层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土具有一定的韧性。

冻融循环对高寒地区沥青混合料弯拉性能的影响

为准确地评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青路面的服务水平和使用寿命影响,在沥青混合料冻融循环弯曲试验的基础上,分析了冻融循环次数对混合料弯拉性能的影响,利用指数模型进行了拟合;应用方差分析检验了冻融循环影响的显著性;采用损失率模型,通过Logistic模型评价了混合料在冻融作用下的衰减特性.结果表明：沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变随冻融循环次数的增加呈减小趋势,初期冻融循环作用下混合料性能衰减较快,经历15-21次冻融循环后弯拉性能衰减趋于平缓.方差分析表明：冻融循环对混合料的弯拉性能影响显著;弯拉性能损失模型较好地反映了冻融循环作用的影响.

多年冻土区冻融循环作用对沥青混合料弯拉性能的影响

为准确评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青混合料弯拉性能和细微观结构的损伤机理,针对北方寒冷地区沥青路面在荷载、低温、水冻融循环作用下剩余弯拉强度和疲劳寿命进行研究,制定了适宜的冻融循环试验方案,建立了不同沥青结合料沥青混合料的空隙率、弯拉强度(弯拉应变)、劈裂强度和疲劳寿命在不同冻融循环作用次数下的衰变规律,基于工业CT无损检测分析技术,获得了不同冻融循环次数下四种沥青混合料细观空隙结构变化特征,研究了冻融循环作用对沥青混合料平均空隙直径、空隙轮廓分维数的影响规律,分析给出了冻融循环作用下沥青混合料弯拉性能的损失率计算模型。结果表明:沥青混合料的弯拉强度、最大弯拉应变、劈裂强度、疲劳寿命随冻融循环次数的增加呈减小趋势,经历25次冻融循环后弯拉性能和疲劳寿命衰减趋于平缓。沥青混合料受冻融循环作用后弯拉强度和抗疲劳性能衰变规律符合logistics曲线模型;随着冻融循环次数增大,沥青混合料内部平均空隙直径增大,空隙轮廓分维数减小,平均空隙直径与沥青混合料弯拉性能之间的线性拟合关系良好;使用改性沥青具有维持冻融循环作用下沥青混合料内部空隙直径、空隙轮廓分维数变化不大的作用,在高原寒冷地区建议优先选用SBS或SBR改性沥青。

UHPC桥面板现浇接缝的弯拉性能研究

为探究装配式轻型组合梁结构中纵向接缝合理形式,以广东麻埔停车区跨线桥为工程背景,提出了一种局部加高的新型构造形式,并与传统平口接缝构造进行了对比分析。通过有限元建模分析表明:局部加高接缝桥面板静力工况和疲劳工况的主拉应力均小于平口接缝桥面板的主拉应力。开展带接缝桥面板足尺模型抗弯试验,局部加高接缝试验试件开裂荷载为67.07 kN,比平口接缝试验试件开裂荷载高约92.4%,满足设计要求,且将接缝局部加高,可以提高安全系数。

混杂纤维增韧水泥基复合材料的静动态弯拉性能

为了掌握钢纤维-聚乙烯纤维(PE纤维)混杂对水泥基材料静动态弯拉性能的影响规律,通过三点弯拉试验和落锤冲击试验方法,研究了钢-PE纤维混杂(掺量保持体积分数2.0%不变)增韧水泥基复合材料(HFTCC)的静动态弯拉性能,分析了钢纤维与PE纤维的混杂效应以及相应的增韧机理。结果表明:HFTCC静态弯拉性能与钢-PE纤维中PE纤维掺量正相关,而动态弯拉性能与钢纤维掺量表现出较强的正相关。1.5%(体积分数)PE纤维与0.5%钢纤维混杂表现出最佳的静态弯拉峰值应力;1.5%钢纤维0.5%PE纤维表现出最佳的动态弯拉能量吸收。在静态弯拉下,钢-PE混杂纤维相较于2.0%钢纤维对HFTCC峰值强度及能量吸收提升幅度分别为26.5%~31.7%与14.8%~56.8%;HFTCC的动态强度增长因子(DIF)与能量吸收表现出明显的应变率效应。钢纤维和PE纤维适当混杂可对HFTCC发挥较好的协同增强增韧效应,从而有效提升HFTCC的静动态弯拉性能。

钢板混凝土剪力墙拉弯剪性能试验研究

超高层建筑“细柔”特征容易引起底部剪力墙在强震下处于拉-弯-剪复合受力状态,中国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)建议墙肢采用配置型钢/钢板的方式来改善该种抗震性能,但缺乏相关试验研究。为此,进行了6片钢板混凝土剪力墙的低周往复荷载试验,研究了轴拉比、含钢率及剪跨比对墙肢拉弯剪性能的影响。研究表明:拉弯剪作用引起钢板混凝土剪力墙密集的裂缝分布和显著的钢材强化,并导致其剪切-拉弯耦合破坏。轴拉比增大,墙肢承载力、初始抗侧刚度和延性分别降低22%、41%和39%;剪跨比减小,墙肢承载力和抗侧刚度至少提升23%;同时增大含钢率和降低剪跨比,墙肢延性提高10%。相比其他国家规范,中国规范对拉弯剪作用下钢板混凝土剪力墙的抗剪承载力预测效果更好,但其未能考虑高含钢率对裂面销栓力的影响,故建议采用暗柱的初始含钢率进行修正。

塑性混凝土弯拉性能

本文基于塑性混凝土弯拉试验,系统研究纤维类型和掺量、硅灰和粉煤灰掺量等对塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和韧性的影响。研究结果表明,掺入塑性混凝土中的纤维、粉煤灰和硅灰起到了增强和增韧作用,使塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度的增加。随纤维掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均呈现以纤维掺量为0.9 kg/m3时达到最大的先增加后减小的趋势,峰值割线模量有不同程度降低,纤维掺量0.9 kg/m3时峰值割线模量的降幅最大;随粉煤灰掺量在一定范围内的增大,塑性混凝土弯拉强度、峰值挠度和弯拉荷载-挠度曲线的下包面积均有不同程度提高,峰值割线模量有所降低;随硅灰掺量的增加,塑性混凝土弯拉强度显著增大,峰值挠度、弯拉荷载-挠度曲线的下包面积以及峰值割线模量均有不同程度的增加,但荷载-挠度曲线的捏缩现象明显。在此基础上,建立了塑性混凝土弯拉荷载-挠度曲线和韧性的计算公式。

玄武岩纤维增强沥青混合料弯拉性能多参数敏感性分析

为评价玄武岩纤维掺量、长径比和模量等因素对其增强沥青混合料弯拉性能的敏感性,通过MATLAB程序中rand函数和AutoCAD宏命令,实现了玄武岩纤维的空间随机分布。运用ABAQUS有限元软件,建立了玄武岩纤维在沥青混合料内随机分布的三点弯曲小梁试件模型。选取3个纤维掺量W(0.1%,0.2%,0.3%),3个纤维长径比L_d(23,35,47)和3个纤维模量E(8×10~4,9×10~4,1×10~5 MPa),通过3因素3水平的正交试验,计算了在0.7 MPa轮压荷载作用下小梁试件的层底最大弯拉应力。运用极差分析法和方差分析法,分析了玄武岩纤维掺量、纤维长径比和纤维模量对沥青混合料弯拉性能影响的敏感性,并对玄武岩纤维参数进行了单因素分析。结果表明:极差分析和方差分析的显著性一致,即构造参数的敏感性大小排序为W>L_d>E,说明玄武岩纤维掺量对沥青混合料弯拉性能的影响最大,其次是纤维长径比,纤维模量对沥青混合料弯拉性能影响可忽略;纤维掺量越大,沥青混合料受到的最大弯拉应力越小,沥青混合料弯拉性能越好;纤维长径比越大,沥青混合料受到的最大弯拉应力越小;纤维的加筋效果越好,沥青混合料弯拉性能越好;随着纤维模量的增加,沥青混合料弯拉性能几乎不变。

高性能混凝土叠合试件的弯拉性能试验研究

为掌握微细钢纤维增强高性能混凝土（SFRHPC）对既有混凝土修复加固的效果及性能变化规律,设计制备了2组基准试件和4组不同微细钢纤维增强高性能混凝土与既有基底混凝土叠合试件,分析比较SFRHPC强度等级、钢纤维掺量以及基底混凝土强度等因素对叠合试件的破坏模式、变形协同性、承载力等的影响及其机理。结果表明：相比于基准试件,叠合试件的延性得到大幅度改善,承载力明显提高;同时,叠合试件中SFRHPC与基底混凝土变形协同,加载过程中界面黏结良好。叠合试件的极限弯曲强度与SFRHPC的强度等级及钢纤维掺量密切相关,随着微细钢纤维高性能混凝土强度等级和钢纤维掺量的增加,叠合试件的极限弯曲强度随之提高。

超高性能混凝土钢桥面铺装组合结构弯拉疲劳性能研究

为评估树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的抗弯刚度及疲劳耐久性能,通过三点式加载钢板-超高性能混凝土复合梁,并结合电阻应变片测试复合梁受力特征。结果表明,树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构的肋板焊缝、层间钢板及铺装表面应力基本随荷载作用增大而呈幂函数增长,且铺装应力随距钢板距离增长呈线性增长;在等效标准轴载140 kN作用下,层间黏结结构可消耗吸收应力约1.6 MPa,经疲劳加载大于1200万次未发生损伤破坏,表现出良好的抗弯拉疲劳性能。树脂连接超高性能混凝土钢桥面铺装结构避免了焊接剪力钉造成应力损伤影响。

钢板-CRRPC-TPO复合梁弯拉受力非线性分析

为解决大跨径钢桥面铺装面临的疲劳开裂和铺装易损等难题,提出钢桥面CRRPC-TPO超高性能轻型组合桥面铺装体系。考虑TPO,RPC及钢材的非线性本构关系,对新结构复合梁进行弯拉非线性仿真模拟,得到复合梁的初裂点、钢材屈服点以及复合梁破坏点的荷载和结构变形。研究结果表明:荷载-挠度曲线理论计算能够较好地反映钢板-CRRPC-TPO新型组合结构体系的受力特点及变形性能,特征点荷载误差为3.2%~3.9%,挠度误差为5.7%~8.7%;复合梁数值计算的初裂荷载及极限荷载均比试验结果略小,运用本文编制的数值计算程序进行工程设计偏于安全。

珠海航展中心主展馆工程预应力混凝土柱抗拉弯性能分析

在台风作用下,大跨度屋盖会产生较大吸力,同时支承柱也承受着风荷载水平推力,出现拉弯受力状况。此时柱子会出现裂缝,刚度降低,水平位移增大,对于悬臂柱P-D效应更加明显,恢复性能变差。针对以上现象,以珠海航展中心主展馆为例,提出一种后张有粘结预应力混凝土柱,采用有限元软件分析其在拉弯荷载下的力学性能,考虑了轴拉比、混凝土强度、配筋率以及预应力钢绞线与普通钢筋比值等因素。分析结果表明,试件抗拉弯承载力随着轴拉比的增大而降低;混凝土强度越高,配筋率越大,承载力则越高;当预应力度不大于0.2时,有较好的耗能性能。

不同成分对6005A薄壁型材拉弯性能影响

采用相同挤压工艺对不同合金成分的6005A薄壁型材铸锭进行挤压,并在自然时效条件下对型材进行拉弯,对比型材拉弯后的表面质量。试验表明,通过调整化学成分能够提高型材拉弯后表面质量。型材组织均匀性是影响型材拉弯后表面质量的主要因素。

不同钢纤维含量对超高性能混凝土弯曲性能的影响

为了研究钢纤维含量对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)性能的影响,进行了立方体抗压、轴心抗压、弹性模量和四点弯曲试验研究。试验结果表明:随着钢纤维含量的增加,UHPC抗压强度增大,弹性模量略有提高,试件具有良好的受压变形性能。随着钢纤维体积含量的增加,UHPC的弯开裂荷载、极限荷载显著提高。当钢纤维体积含量从1.5%增加到3.0%时,开裂荷载提高了24.62%,极限荷载提高了31.83%。通过选取荷载-位移曲线上几个特征点,定量分析了钢纤维含量对UHPC弯拉性能的影响,发现考虑尺寸效应修正后的弯拉开裂强度均高于7 MPa,大弯拉变形状态下弯拉强度为开裂强度的1.24~1.52倍,增加钢纤维体积含量,有利于增强UHPC的弯拉性能。

钢管混凝土拉弯力学性能研究综述

钢管混凝土组合结构广泛运用于高层、超高层和桥梁结构中,在工程实践中钢管混凝土构件常受到拉弯作用。文中对国内外钢管混凝土拉弯力学性能研究近况展开综述,并对钢管混凝土构件的研究方向进行探讨。

不同加载频率下沥青混合料弯拉疲劳性能试验研究

沥青混凝土路面的疲劳破坏严重影响着路面结构的服务水平和使用寿命。在特定温度条件下,通过试验研究不同加载频率下对沥青混合料的疲劳性能的影响,研究结果表明:沥青混合料在不同的加载频率下疲劳寿命之间有较大的差距,低频时的疲劳寿命相比较高频时有较大幅度的降低趋势,由此可进一步说明路面上行车速度对其疲劳寿命有较大的影响。研究成果对沥青路面疲劳性能的研究以及在路面结构设计和道路的施工和日常养护检测工作中,具有一定的参考与指导意义。

高等级公路沥青混凝土路面老化系数对力学性能影响研究

在-15℃和-35℃两种温度条件下,对SMA-16沥青混凝土进行温度小梁弯曲试验,分别研究了老化时间、低温对SMA-16沥青混凝土弯拉性能的影响,同时在两种温度条件下,对比分析了SMA-16小梁试件的破坏弯曲应变性能,研究表明,随老化程度的增加,SMA-16沥青混合料弯曲强度将增大过后随之减小,其减小趋势将随着老化的程度而变化,且二者呈正向相关;如果是相同的老化状态,-35℃条件的弯拉强度要比-15℃的大。在沥青混凝土结构的光氧老化和室内模拟老化中,温度和SMA-16沥青混合料弯拉应变指数关系良好;在老化状态相同时,-35℃条件的弯拉应变要比-15℃的小。在室内短期老化和光氧老化13个月的试验范围内,老化时间和老化弯曲劲度模量的变化趋势近似相同;在老化相同条件下,在-35℃时,试件破坏所吸收的断裂能要小于-15℃的值。

自密实超高韧性水泥基材料性能试验研究

研究了具有自密实特性的超高韧性水泥基材料(UHTCC),在实验室制作四组UHTCC试件,并对其工作性能和弯拉性能展开试验研究。对比分析了纤维、粉煤灰掺量(体积)和水胶比对UHTCC坍落扩展度的影响;分析探讨了3种纤维1%,2%,3%共3个体积掺量的对UHTCC在拉伸荷载及弯曲作用下力学性能的影响,得到UHTCC试件应力应变关系、极限应变、延性系数、裂缝宽度、裂缝条数等特性。

层布式钢纤维、混杂纤维混凝土的疲劳性能

层布式钢纤维、混杂纤维混凝土是一种新型的纤维增强混凝土材料,它是在经济与性能并重的基础上,选择钢纤维分层布置,或者在此基础上让有机纤维全体积乱向分布的纤维增强复合材料。通过对多年来层布式钢纤维、混杂纤维混凝土的疲劳特性进行了系统的总结,得到许多重要的规律和结论。作为一种公路路面材料,全面、深入地认识这种新型的复合材料的疲劳性能是其走向广泛应用的前提,结合多年的研究成果,介绍了这一新型材料的疲劳性能,并对已有的成果进行了简要的评价与展望。