极地低温下混凝土填充GFRP拉挤管黏结性能试验研究

纤维增强聚合物(FRP)管与混凝土之间的界面黏结是二者之间荷载传递的必要条件和共同作用的重要前提.为了探究混凝土填充GFRP管(CFFT)在极地等严寒环境下的黏结性能,在20~-80℃的不同低温条件下,对12个圆形和16个方形CFFT进行了推出试验,得到了GFRP管-混凝土界面的黏结-滑移曲线和典型破坏模式.研究了低温水平(T=20℃、-30℃、-60℃、-80℃)、界面类型(黏砂和未黏砂)、径厚比(D/t=30.0、31.3、37.5、50.0)、截面类型(圆形、方形)和FRP管制造工艺(拉挤成型、纤维缠绕)对黏结性能的影响.试验结果表明:除推出破坏外,部分方形黏砂试件表现为角部开裂;低温改善了GFRP管与混凝土的黏结性能,且20~-60℃温度段对黏结性能的影响强于-60~-80℃温度段;黏砂可显著提高CFFT的界面黏结强度(-60℃下,圆形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的2.18倍,方形黏砂试件黏结强度可增加到未黏砂试件的7.93倍);D/t与黏结强度呈负相关;圆形CFFT的黏结强度高于方形CFFT;拉挤管的黏结强度低于纤维缠绕管,这表明GFRP管-混凝土的界面黏结强度主要受摩擦力(环向约束压力)影响.最后在试验的基础上,提出了CFFT在低温下黏结强度的预测模型.本研究可为CFFT构件在极地低温下的应用提供参考.

GFRP筋再生混凝土梁受弯承载力研究

为研究GFRP筋再生混凝土梁(GFRP-RAC)的受弯承载力,完成了5根配GFRP筋、1根配BFRP筋和1根配钢筋的再生混凝土梁抗弯试验,分析了不同再生骨料取代率、纵筋类型以及纵筋配筋率等因素对各试验梁开裂荷载和极限承载力的影响。结果表明:再生骨料取代率对开裂荷载的影响较大,而纵筋类型及纵筋配筋率对其影响不明显;当再生骨料取代率由0增加至50%和100%时,试验梁开裂荷载分别减小了7.9%和17.3%;极限承载力受再生骨料取代率影响较小而受纵筋配筋率影响较大,当GFRP-RAC梁纵筋配筋率由0.38%提高至0.6%和1.17%时,极限荷载分别提升了17.9%和52.5%。另外,结合国内外规范对GFRP-RAC梁的受弯承载力进行对比分析,并基于试验数据和相关试验结果的回归分析,得到开裂荷载修正系数αcr,开裂荷载修正后的计算值与试验值吻合较好。

沿海地区台风荷载下陶粒加气混凝土砌块填充墙斜裂缝试验研究

为研究沿海地区低抗震设防烈度条件下陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂原因,采用PKPM软件分析了某13层框架结构住宅在台风荷载和6度抗震设防烈度下结构的层间位移,结果表明:在该地区基本风压下,该工程的最大层间位移角与6度抗震设防烈度时基本相当。同时进行了一榀足尺框架模型试验,结果表明,当主体结构还在弹性阶段时,模型的整体刚度就急剧下降,填充墙就已经开裂。当试件的位移角达到1/1 092时,填充墙开裂严重,此时相当于刚度修正后的13层框架住宅案例在1.27kN/m^(2)的风压下的表现。因此按照目前的结构设计参数取值和施工构造措施,沿海地区陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂在所难免。为避免该斜裂缝发生,应在设计和施工阶段采取新的设计方法和构造措施。

两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件抗侧向冲击性能有限元分析

目的 研究两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件的抗侧向冲击性能,为该类构件的工程应用提供参考。方法 建立并验证侧向冲击荷载作用下两端简支GFRP管-钢骨混凝土构件有限元模型,分析了典型构件在侧向冲击荷载作用下的全过程、破坏形态、应力发展、相互作用力时程曲线和弯矩时程曲线等动态响应;研究了冲击能量、冲击冲量、钢材强度、GFRP管厚度以及截面含钢率对构件抗冲击性能的影响。结果 随着冲击能量及冲量的增大,冲击持时和构件弯曲变形增大;提高钢材强度、GFRP管厚度可以改善构件的抗冲击性能。结论 GFRP管对混凝土有较好的约束作用,构件在侧向冲击荷载作用下整体发生弯曲破坏,内部钢骨塑性变形发展充分,构件抗侧向冲击性能优越。

含钢率对GFRP管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响

为了研究含钢率对GFRP(glass fiber reinforced polymer)管-钢骨混凝土组合构件抗冲击性能的影响,建立15个组合构件的数值模型,在验证模型正确的基础上,通过分析典型构件的冲击全过程、截面弯矩发展以及破坏时应变分布规律,研究构件在侧向冲击荷载作用下的破坏模式;通过分析构件冲击力时程曲线、侧移时程曲线以及能量变化情况,探究含钢率对不同长细比构件抗冲击性能的影响。结果表明:与未配置钢骨的构件相比,GFRP管-钢骨混凝土构件的抗冲击承载力提高了7%~134%,侧向位移减小了13%~68%。在侧向冲击荷载作用下,构件的破坏模式以弯曲破坏为主,同时伴随着GFRP管和混凝土冲击区域的局部破坏,抗弯刚度是影响构件抗冲击性能的主要因素之一。构件的抗冲击承载力随着含钢率的增高而提高,随着构件长细比的增大而降低。含钢率相差1.5%时,截面惯性矩较大的窄翼缘型钢对构件的抗冲击性能更有利。对于长细比大于20的构件,钢骨耗能是组合构件总能耗的主要组成部分。

新型部分填充钢-混凝土组合梁受剪性能试验及有限元模拟研究

采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立足尺有限元模型,对新型部分填充钢-混凝土组合梁进行受剪承载力分析。结合试验研究,通过改变剪跨比、型钢强度等级、梁高度、型钢腹板厚度、翼缘栓钉间距等因素对新型组合梁组合截面受剪承载力进行了研究。结果表明,新型组合梁有较好的受剪承载力,混凝土强度等级和新型组合梁高度对峰值承载力的影响不显著,但混凝土显著提高了新型组合梁的整体稳定性;而新型组合梁高度每增加50mm,其峰值剪力值约提高7%~21%;型钢腹板厚度每增大2mm,新型组合梁峰值剪力就提高10%左右,腹板对其受剪承载力影响较大。运用叠加原理,结合腹板、翼缘内侧混凝土、翼缘栓钉和箍筋的受剪贡献,对《组合结构设计规范》(JGJ 138—2016)中组合梁截面受剪承载力计算公式进行了优化。结果表明,修正后的计算公式具有良好精度。

预制混凝土夹心保温墙体GFRP连接件抗剪性能研究

纤维增强材料连接件因导热系数低、耐久性好等特点,在建筑外墙中具有广阔的工程应用前景。然而,纤维增强材料连接件抗剪性能较差,有必要开展采用纤维增强材料连接件的墙板抗剪性能研究。利用Abaqus有限元软件,选择合理的混凝土和连接件本构模型,建立4种不同类型连接件的数值模型。通过与试验结果进行对比,证明所建模型的有效性。随后探讨混凝土等级、连接件数量、连接件布置方式对夹心保温墙板抗剪承载力的影响。研究结果表明,提高混凝土等级能够提高部分夹心保温墙板在破坏阶段的承载力,但提升能力十分有限;连接件水平布置比垂直布置的墙板承载力略高;对于使用棒状及类似形状连接件的夹心保温墙板,增加连接件数量是最直接提高抗剪能力的方式。最后,分析了夹心保温墙板不同的失效模式及其计算方法。

GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片力学性能研究

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂纤维混凝土管片的有限元模型,分析了不同混杂纤维掺量和配筋率对管片受弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP筋混杂纤维混凝土管片的破坏主要是由跨中主裂缝贯穿和GFRP筋材断裂导致;在纤维体积掺量不变的情况下,提高纵向受拉GFRP筋的配筋率,可以有效提高管片的受弯承载力;在数值计算中,考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结滑移的有限元模型能更准确地模拟试件的开裂荷载、极限荷载和弯曲刚度;在承载力不变的情况下,增加混杂纤维的体积分数能有效减少管片的配筋率,并且提高管片的抗变形能力;通过回归分析,提出了纤维掺量与配筋率关系的计算式,理论计算结果与数值结果符合较好。

持续荷载作用对GFRP筋-海工混凝土黏结性能的影响

为研究持续荷载作用下GFRP筋与海工混凝土间的黏结性能,设计制作了16个GFRP筋-海工混凝土梁式黏结性能试件,在不同持续荷载等级(0%P_(u),25%P_(u),45%P_(u),65%P_(u))作用下进行了为期120 d的持载试验。对持载过程中GFRP筋-海工混凝土间的瞬时滑移及时变滑移进行了测试分析,并建立不同持载等级作用下的GFRP筋-海工混凝土间时变滑移模型;对比分析了持续荷载作用下GFRP筋与混凝土和普通钢筋与混凝土间的滑移量大小及变化规律。试验结果表明:瞬时滑移量随着持载等级的提高而增大,加载端滑移量大于自由端滑移量;时变滑移量随时间呈非线性增长,前期增长较快,后期滑移量逐渐趋于稳定;两种筋材与混凝土间的时变滑移变化规律相似,但GFRP筋与混凝土间的滑移量要远大于普通钢筋与混凝土间的滑移量。

现浇混凝土保温复合填充墙与剪力墙弱连接节点分析研究

近些年剪力墙住宅愈发增多,研究提出了一种薄弱位置的节点设计方案,该节点可用于剪力墙结构中部分现浇混凝土保温复合填充墙与剪力墙、梁等结构构件的弱连接,同时还可利用土木结构非线性软件进行有限元计算分析。结果表明:通过对比弱连接节点及结构构件的剪应力可知,混凝土现浇外墙与周边结构构件的弱连接剪应力远大于主体混凝土梁在对应工况下的剪应力,该弱连接节点可以满足先于主体混凝土梁破坏的要求,故节点构造切实可行。

某高堆石坝混凝土面板结构中GFRP筋替代钢筋的可行性研究

为探究高面板堆石坝的面板结构中采用耐碱玻璃纤维筋(GFRP)替代钢筋的可行性问题,文章借助有限元软件针对面板变形、混凝土应力、以及筋材应力情况进行了三维静力分析。结果表明:静力状态下面板两种配筋方案坝体应力变形、面板混凝土应力变形大体一致,但在相同承载和配筋率条件下GFRP筋应力要比钢筋应力小得多,但两种方案筋应力均低于其材料允许强度。从静力特性来看,在该高堆石坝面板结构中采用GFRP筋替代钢筋的方案是可行的。

填充墙对GFRP筋混凝土框架结构抗震性能的影响

为研究填充墙对玻璃纤维增强复合材料(GFRP,Glass Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土框架结构抗震性能的影响,设计制作了两个以GFRP筋作为梁柱主筋三层两跨的1/4缩尺框架模型,进行地震模拟振动台试验。其中模型一为无填充墙的GFRP筋混凝土框架结构,模型二为在三个外立面砌筑填充墙的GFRP筋混凝土框架结构。结果表明:GFRP筋替代钢筋作为混凝土框架结构梁柱受力加强筋,不仅表现出良好的受力性能,同时还表现出良好的变形性能和变形可恢复性能,可以有效提高结构的抗震性能;填充墙与结构之间相互连接、互相制约形成新的协同工作体系,改变了原有框架结构的受力机理,共同承担外部地震荷载;填充墙的存在增强了框架结构的整体刚度,提高了结构的抗震性能,减小了结构的损伤程度,具有较好的抗震能力和抗倒塌能力;建议设计时充分考虑填充墙对框架结构的受力变形性能影响,优化抗震构造措施,保证结构经济与安全。

填充墙对钢筋混凝土框架结构自振周期的影响

填充墙对框架结构周期的影响一般采用周期折减系数来考虑,但周期折减系数随砌体材料和填充墙位置变化的规律在业界仍未得到揭示。文章采用数值模拟的方法,分别建立常规混凝土框架模型和混凝土填充墙框架模型,对不同砌体材料下,不同填充墙位置导致的结构自振周期折减系数变化规律展开分析,得到一些鲜为人知的结论,可供结构设计人员在设计中借鉴。

引水隧洞衬砌填充层混凝土材料研究

引水隧洞衬砌结构在水利工程中起重要的作用。为研究引水隧洞衬砌填充层混凝土材料的性能,本文利用V漏斗试验、流动扩展度试验和U-box试验分析自密实混凝土特性,对自密实混凝土的早龄期开裂性能展开实验分析。结果表明:通过调节水灰比和粉煤灰的掺量配制符合不同衬砌结构工程所需的混凝土材料,粉煤灰掺量可提高自密实混凝土的抗压强度,调节水灰比以及粉煤灰的掺量能够显著的抑制自密实混凝土早龄期的开裂。

方钢混凝土柱填充墙面外性能分析

在填充墙中设置构造柱是提高砌体结构面外承载力的重要措施,为了解决传统钢筋混凝土构造柱施工复杂、质量无法保证、难以回收利用等缺陷,提出在填充墙中设置方钢管混凝土构造柱,以进一步提高对墙体的约束能力和砌筑结构的安全性。通过对6块填充墙进行平面外加载试验,以分析两种不同构造柱下填充墙缩尺模型的面外承载能力。并采用ABAQUS模拟填充墙的面外极限荷载。试验结果表明,两构造柱的填充墙具有相同的面外受力表现,而方钢管混凝土构造柱较传统构造柱对墙体的约束效果提升了80.3%,面外极限荷载约提升了249.9%。

基于有限元分析的型钢混凝土框架填充墙抗震研究

文章针对型钢混凝土框架填充墙而言,对其进行抗震分析是型钢混凝土框架填充墙设计阶段的必要步骤。提出以有限元分析为基础,对型钢混凝土框架填充墙的抗震性能进行研究。首先对型钢混凝土框架填充墙设计的主要材料如混凝土、钢筋以及填充墙砌体等进行本构分析,研究其应力应变关系,为型钢混凝土框架填充墙的抗震性能分析提供基础的理论依据。再从对框架填充墙抗震性能的影响因素以及型钢的抗震性能两方面对混凝土框架填充墙的抗震进行分析,为型钢混凝土框架填充墙的实际施工提供参考依据。

考虑填充墙作用的钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

通过纯框架结构模型和半高填充墙框架结构模型拟静力试验,研究半高填充墙对框架柱破坏模式的影响。基于试验结果建立了钢筋混凝土框架结构抗震分析模型并开展参数化研究,分析了砌筑材料、墙体高度对结构抗震性能的影响。结果表明:填充墙的存在提高了结构的承载能力和刚度,但降低了结构的延性;随着墙体砌筑高度增加,混凝土柱自由高度降低,墙柱高度比为0.2时,砌体墙对框架结构的抗震性能影响不显著,当墙柱高度比达到0.6时,柱子破坏模式由弯曲破坏转变为剪切破坏;砌筑材料在墙柱高度比在0.4及以下时,对结构抗震性能影响的差异不显著,墙柱高度比在0.6及以上时对抗震性能影响的差异逐渐显现;相同砌筑高度下加气混凝土砌块填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能影响最小,因此,在不采取其他改良措施的情况下,建议采用加气类混凝土砌块来降低填充墙对钢筋混凝土框架结构抗震性能的不利影响。

矿渣粉掺量对CRTSⅢ型轨道板填充层自密实混凝土的影响

为满足高铁轨道填充层自密实混凝土的灌注要求,选用绝对体积法进行基准配合比计算,研究矿渣粉掺量分别为5%、10%、15%、20%、25%时,CRTSⅢ型高铁轨道板填充层自密实混凝土的工作性、强度、竖向收缩及微观结构。通过室内模拟试验,验证填充层自密实混凝土的工作性。

桥梁工程钢管混凝土自填充灌注施工技术研究

为提升桥梁工程钢管混凝土自填充灌注施工的质量与效率,以某桥梁工程为例,探讨钢管混凝土自填充灌注施工关键技术。基于桥梁工程施工要求,在制备混凝土混合料后,选用下填上顶灌注方式进行桥梁灌注作业。工后 90天左右,采用超声波无损检测技术和敲击方式共同对混凝土的密实度进行检查,发现混凝土的凝结较为稳定。由此得出结论:钢管混凝土自填充灌注施工技术能保证桥梁工程钢管混凝土结构施工质量,减少了混凝土内部空洞、裂缝的产生,提高了结构整体强度。

浅析蒸压加气混凝土砌块填充墙质量通病防治

针对蒸压加气混凝土砌块填充墙常见的质量问题,进行了深入分析和探讨,并提出了相应的防治措施。首先介绍了蒸压加气混凝土砌块填充墙质量通病,然后分析了蒸压加气混凝土砌块填充墙质量通病的原因,如砌缝开裂、墙体渗水、墙体开裂、墙体变形等。其次针对这些问题提出了具体的防治措施,如加强施工管理、选用优质材料、加强施工技术培训等。最后,强调了蒸压加气混凝土砌块填充墙质量通病防治的注意事项。