玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型

为探究动荷载下玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋与混凝土的黏结行为,开展了BFRP筋混凝土正反向循环拉拔试验,对其黏结动力性能进行分析。结果表明,从黏结应力⁃滑移关系曲线揭示,循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结行为经历4个阶段的受力特征:弹性阶段、裂缝扩展阶段、裂缝闭合阶段和摩擦阶段;随BFRP聚合物筋直径的增大,降低了BFRP筋⁃混凝土界面的黏结强度;随循环次数的增加,BFRP筋与混凝土的黏结强度减小,黏结强度对应的滑移量增加,剪切滞回面积减小,耗能能力降低;基于试验结果,提出了适用于计算循环荷载下BFRP筋与混凝土黏结性能的预测模型,从而为BFRP筋混凝土抗震和疲劳行为奠定试验和理论基础。

冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结强度预测

在冻融、腐蚀等恶劣服役环境下,用纤维增强复合材料(FRP)代替钢筋来提升混凝土结构的耐久性,已越来越多地应用在土木工程中.针对冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结机理复杂,反映界面性能的理论模型难以构建问题,基于文献中110组冻融循环下FRP筋混凝土拉拔试验数据,采用遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BPNN)预测FRP筋混凝土界面黏结强度,通过分析权值矩阵的参数敏感性,筛选界面黏结强度的主要影响参数并以此为变量,运用基因表达式编程(GEP)方法建立界面黏结强度的计算公式.与目前文献中仅有的两个理论模型相比,所提公式在计算冻融循环下FRP筋混凝土界面黏结强度时精度更高、泛化性能更强.

无筋混凝土桥面铺装施工技术研究与应用

随着现代交通基础设施的快速发展,无筋混凝土桥面铺装技术因其施工效率高、耐久性好等优点而得到广泛应用。本研究以G5京昆高速绵阳至成都段扩容工程TJ8标段无筋混凝土桥面铺装试验段为例,对试验段无筋桥面平铺装混凝土的表面龟裂、起皮、剥落、坑槽、脱空,混凝土工作性能不佳等质量问题进行研究与分析,对桥面铺装无筋混凝土的技术参数、施工技术方法进行了细致优化。通过优化混凝土配合比、原材料选择、拌和运输质量控制以及现场施工工艺,提出了一套完整的施工流程和技术参数,旨在为类似工程提供参考和指导。

BFRP筋混凝土深梁动态剪切破坏尺寸效应模拟

为研究玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋混凝土深梁动态剪切破坏机制及其尺寸效应规律,考虑混凝土非均质性、混凝土/BFRP筋相互作用以及混凝土和BFRP筋在材料层面的应变率效应,建立了BFRP筋混凝土深梁细观尺度三维数值模型。利用已有的试验数据验证了该数值模拟方法的合理性和准确性,采用该方法研究了不同尺寸但几何相似的BFRP筋混凝土深梁在不同应变率下的剪切破坏模式及失效机制。分析了截面尺寸、配箍率、应变率对BFRP筋混凝土深梁剪切破坏及相应尺寸效应规律的影响。结果表明:动载下梁的破坏模式与静载时存在较大差异,但均表现出尺寸效应;增大应变率及配箍率均能有效提高梁承载力且削弱剪切尺寸效应,但应变率的作用程度明显大于配箍率。

基于数据库的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力误差分析

基于国内外已发表文献中的受剪承载力试验数据,建立了样本容量为461的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力试验数据库.综合分析了混凝土抗压强度、梁宽度、梁有效高度、剪跨比、FRP筋配筋率以及FRP筋弹性模量等6个因素对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力的影响,并对各规范建议公式以及各修正计算公式预测效果进行评价.结果表明,各计算方法对尺寸效应和剪跨比的考虑并不一致,均存在不同程度的保守计算,各因素与受剪承载力之间存在较好的相关性.在各规范建议公式中,CSA/CAN-S806-2012的预测效果较为准确,ACI440.1R-2015的预测效果最为保守,CNR-DT203-2006的安全度最低.在各修正计算公式中,Ahmed-2021的预测效果较为准确,Alam-2013最为保守,Mari-2014的安全程度最低.

初始静载对不同剪跨比BFRP筋混凝土梁动态剪切性能的影响

为揭示初始静载对玄武岩纤维增强(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋混凝土(BFRP-RC)梁动态剪切性能的影响,建立了考虑混凝土非均质性、混凝土与BFRP筋间相互作用及各材料应变率效应的三维细观数值模型。在验证了该模拟方法合理性与准确性的基础上,分析了初始静载对不同剪跨比BFRP-RC梁破坏过程与失效机制的影响。研究结果表明:BFRP-RC梁的抗剪承载力及变形能力均随应变率增大而提高;应变率对梁抗剪承载力的增强作用随剪跨比增大而减弱;在峰值荷载前应变率突增,BFRP-RC梁的刚度增加,抗剪承载力提高;在峰后软化段应变率突增,BFRP-RC梁的峰后软化转变为峰后硬化,而后出现第二峰值荷载;BFRP筋混凝土梁的动态抗剪承载力均随初始静载增大而降低,但梁抗剪承载力的降低量是否与后续应变率有关取决于初始静载水平;在各应变率下,BFRP筋混凝土梁的变形能力及损伤程度均随初始静载的增大而减小,但增大后续应变率会削弱初始静载对梁动态性能的影响。

适于挤出型3D打印的微生物矿化纤维微筋混凝土制备与性能研究

基于现阶段3D打印纤维增强混凝土流动性和抗裂需求,结合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术的裂缝自愈合能力,提出一种适于挤出型3D打印的微生物矿化纤维微筋混凝土材料。通过对不同微生物掺量(0、10%、20%、30%)的微生物矿化纤维微筋混凝土进行流动性测试及抗折、抗压强度试验,分析了微生物的掺入对微生物矿化纤维微筋混凝土流动性和力学性能的影响;接着利用灰色关联度理论,进一步探讨了微生物掺量对微生物矿化纤维微筋混凝土力学性能的影响。最后利用跳桌试验和可建造性测试评价了材料的可打印性。试验结果表明:微生物的掺入对微生物矿化纤维微筋混凝土的流动性有明显改善,随着微生物掺量的增多,微生物矿化纤维微筋混凝土拌合物的扩展直径由168 mm分别增加到176 mm、182 mm和178 mm,增幅为4.7%、8.3%和6.0%,流动性和增幅呈先大后小的趋势;当微生物掺量为20%时,微生物矿化纤维微筋混凝土的流动性达到最优,且是影响微生物矿化纤维微筋混凝土抗折和抗压强度的主要因素;进行3D打印可建造性测试时,其具有一定的挤出性和形状保持能力。

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。

钢纤维竹筋混凝土板的研究综述

建筑钢材的过度利用需要使用大量的不可再生能源,产生的各种废料严重污染了自然环境,而竹材是一种能耗较低的建筑材料,其生长周期较短,且是可再生的林业资源,在我国的产量丰富,由于竹材的抗拉强度较大,容易加工处理,成本比钢筋低,在此基础上提出用竹筋取代钢筋,制造小跨混凝土结构的设想。近年来,快速发展的钢纤维混凝土已成为一种被广泛应用的新型结构材料,可有效抑制混凝土中的微裂纹扩展,并显著改善其冲击强度、韧性及延性等力学性能。文章主要介绍了竹材和钢纤维的物理力学性能及其在土木工程中的应用现状,分析了目前研究中存在的矛盾与不足,并提出了“钢纤维竹筋混凝土板”的概念。

竹筋混凝土梁工作性能研究

以竹筋代替钢筋的竹筋混凝土受弯构件既能够减少建筑行业对钢材的需求,又能够减少碳排放。文章通过综合因素折减系数法给出了胶合竹抗拉强度设计值的推荐值。通过已有试验数据,分析了竹筋与混凝土粘结与锚固、竹筋混凝土梁受弯性能。结果表明,适当提高配筋率能够有效提高竹筋混凝土梁的受弯承载力。文章认为,竹筋混凝土梁能够满足低地震烈度区域单层或多层住宅建筑的承载力要求。

玄武岩纤维筋混凝土梁非线性有限元分析

BFRP是一种性能优异的新型复合材料,为研究其在混凝土领域的应用,采用ANSYS软件分别对1个钢筋混凝土梁和3个玄武岩纤维筋混凝土梁进行非线性有限元分析,对它们的跨中挠度和裂缝发展情况进行对比。发现由于BFRP筋的高强度低弹性模量特性,致使玄武岩纤维筋混凝土梁的跨中挠度过大以及裂缝发展过快。而在考虑利用ANSYS强大的数值模拟功能,通过不断调整BFRP筋配筋量,最终达到用玄武岩纤维筋替代钢筋且不影响正常使用的目的。

FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究进展

与普通钢筋相比,FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀性能好等优点,但是FRP筋弹性模量较低、为线弹性材料、破坏时脆性大等特性限制了其在混凝土柱,特别是在地震地区结构工程中的应用。介绍了国内外关于FRP筋混凝土柱及框架抗震性能的研究成果,其中包括试验研究和数值模拟研究。国内外研究表明,FRP筋取代钢筋应用于混凝土柱、混凝土框架及其节点是可行的。通过适当配置FRP筋,保证其在弹性范围内工作,则FRP筋混凝土结构能够获得较大的延性和变形能力。最后建议研究FRP筋混凝土柱的破坏模式、抗剪承载力计算、延性评价和设计理论等。系统研究FRP筋混凝土柱基本理论和设计方法具有重要的理论意义和实用价值。

植筋混凝土锚固性能试验研究

植筋锚固性能是影响混凝土补强加固效果的重要因素。综合考虑钢筋直径、混凝土强度、锚固长度、植筋孔径和植筋方式对钢筋锚固性能的影响,采用102个后植筋混凝土试件和18个普通钢筋混凝土对比试件,共120个试样进行了室内拉拔试验。试验结果表明:混凝土试块主要呈现出胶-混界面破坏、钢筋屈服破坏和混凝土劈裂三种破坏形式;钢筋直径、混凝土强度、锚固长度、植筋孔径是影响钢筋平均极限拉拔力与胶-混界面极限平均粘结力的重要因素;采用后植筋补强混凝土强度可以达到与预埋筋相同的效果。通过理论分析建立了混凝土劈裂破坏时钢筋极限拉拔承载力计算公式和植筋界限孔径公式,计算值与试验结果吻合。试验结果与理论分析为混凝土植筋锚固性能的分析与评价提供了参考依据。

回字形超长钢筋混凝土框架—剪力墙结构无缝施工技术

本论文主要针对一种特殊的“回字形” RC框架-剪力墙体系,首先对 RC框架结构的基本原理和特征进行了阐述,并以具体项目为例,对“回”字形超长 RC框剪结构项目在施工中的困难进行了论述。在对采用限制膨胀率大于或等于0.025%补偿收缩混凝土进行研究的基础上,完成了全长110 m的回字形超长框架-剪力墙结构的无缝连续施工。因此,本课题的研究成果将有助于指导我国大型 RC框剪体系的工程建设,为我国大型 RC框剪体系的建设提供借鉴。

预应力FRP筋混凝土梁疲劳性能研究

FRP筋以其耐腐蚀、抗拉强度高、松弛小等特点 ,在暴露及恶劣条件下的预应力结构中有非常广阔的前景。目前国内外对预应力FRP筋混凝土结构的静力性能已有较多研究 ,而对于预应力FRP筋混凝土结构的疲劳性能研究 ,在国外刚刚起步 ,在国内则是空白。本文在系统地查阅国外最新研究资料的基础上 ,对FRP筋的疲劳性能、预应力FRP筋混凝土梁的疲劳性能进行了研究与总结 ,并对今后的发展趋势作了展望。

少筋混凝土受弯构件设计方法综述

摘要介绍了国内、外主要规范关于少筋混凝土构件的设计方法,并作了比较和评述,归纳出一个适用于不同要求的少筋混凝土受弯构件脆性破坏的附加系数公式,作为结构重要性系数的一个组成部分,以便于设计.

浅谈水工少筋混凝土构件设计方法

针对大体积的水工建筑物中少筋混凝土结构的特殊性,结合现行规范,介绍相关设计规定,分析了规范中少筋混凝土结构的设计思想和原则,并举例验证,指出只要设计计算方法选择恰当,就能设计出最佳的少筋混凝土结构方案。

GFRP筋混凝土梁抗剪承载力影响因素

为深入研究玻璃纤维（GFRP）筋混凝土梁的抗剪性能,通过57根混凝土梁的试验,对GFRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响因素进行了研究.重点分析了箍筋和剪跨比对GFRP筋混凝土梁抗剪承载力的影响;在配筋率、几何尺寸、混凝土强度和剪跨比相同的条件下,对GFRP筋混凝土梁和钢筋混凝土梁的抗剪承载力进行对比分析,探讨了GFRP筋对混凝土抗剪能力的影响系数与剪跨比的关系.结果表明：箍筋能使GFRP筋混凝土梁的初裂抗剪强度提高7.4%~30.0%;GFRP筋混凝土梁达到极限承载力时,箍筋的最大应力远小于其抗拉强度,验明了有效应变控制抗剪能力的正确性;随剪跨比减小,GFRP筋混凝土梁的抗剪承载力先增大,后减小;GFRP筋对混凝土抗剪能力的影响系数随剪跨比减小而增大.

改性竹筋混凝土受弯构件力学性能试验研究

针对竹筋混凝土结构存在的问题,提出了多种对竹筋的改性方法。在此基础上,对12根采用不同配筋和不同改性方法的受弯构件(11根竹筋混凝土梁和1根钢筋混凝土梁)进行了试验研究,分析了不同改性方法和不同配筋率竹筋混凝土受弯构件的力学性能、破坏形态及其影响因素。研究结果表明:竹筋能有效提高混凝土受弯构件的承载能力;经过适当方法改性后的竹筋能确保竹筋和混凝土之间的有效粘结,其正截面强度计算可以采用平截面假定;竹筋混凝土受弯构件的破坏均为脆性破坏,其破坏形态与其截面配筋率有关。

多遇地震下少筋混凝土重力式桥墩验算指标研究

研究目的:我国高速铁路桥梁广泛采用少筋混凝土重力式桥墩,但现行震规对这种结构在多遇地震作用下如何验算缺少相应的研究。本文以32 m简支梁桥圆端型桥墩为研究对象,针对此问题讨论如何利用偏心及应力指标进行验算,讨论少量纵向主筋对提高重力式桥墩承载能力及稳定性的作用。研究结论:(1)对少筋混凝土重力式桥墩,可采用容许应力法或偏心进行验算;(2)采用容许应力法验算可保证墩身的截面强度及整体倾覆稳定性;(3)采用偏心验算少筋混凝土桥墩时,容许偏心值随配筋率不同而不同;(4)对于配筋率为0.1%、0.2%、0.3%及0.4%的圆端型桥墩,容许偏心可分别放宽至0.90S、1.0S、1.1S、1.2S;(5)本研究结果可为多遇地震下少筋混凝土重力式桥墩的验算方法提供理论依据。