湿度影响下双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面力学特性研究

在湿度影响下,混凝土的力学性能会随其内部不均匀的湿度场产生不同程度的变化,故水环境中的双块式无砟轨道各混凝土部件(轨枕、道床板及支承层)内部的材料性能存在差异,在长期荷载作用下易产生伤损。因此,探明由湿度导致材料性能变化对水环境中无砟轨道局部力学行为及损伤所带来的影响,对研究无砟轨道水致损伤形成和发展机理具有一定参考价值。通过建立双块式无砟轨道有限元实体模型,对水环境中双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面位置处的应变分布及疲劳损伤情况进行分析。结果表明:考虑湿度影响后,水环境中双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面位置处的变形性能与抗疲劳特性均有一定程度的削弱,长边接触面所受影响最为显著,其最大主拉应变增长31.6%,剪切疲劳寿命减短30.4%,出现在该面中上方位置,该处将是裂纹较早萌生的位置。

新旧混凝土界面双面直剪性能尺寸效应试验研究

以界面处理方式、横向约束形式、混凝土强度、界面尺寸为变量,开展了8组50个新旧混凝土界面试件双面直剪试验研究,得到界面受剪破坏形态和抗剪强度-滑移曲线,分析界面抗剪强度的尺寸效应规律,拟合得到新旧混凝土双面直剪试件极限应力尺寸效应的换算系数,建立受剪承载力计算表达式。结果表明:在剪力作用方向上,新旧混凝土界面受剪极限应力存在明显的随界面高度增加而降低的尺寸效应现象;开裂应力、裂通应力以及滑移的尺寸效应不明显;施加横向约束可提升界面裂通应力和极限应力;施加预压应力可显著提升试件的裂通应力,并有效限制试件的极限滑移。无横向约束条件下,凿毛形式对极限应力影响显著,相比整浇混凝土试件,机械凿毛的同强度新旧混凝土双面直剪极限应力减少至整浇试件的0.22以下,而人工凿毛试件的折减系数在0.34~0.37之间。有横向约束条件下,同凿毛粗糙界面相比,规则齿槽试件的开裂应力、裂通应力以及滑移表现优势突出;约束下强度折减系数提高到无约束同等条件试件的2~2.5倍以上,最大可达到整浇试件强度的0.97倍。新旧混凝土强度提高可增加试件裂通应力和极限应力,但提升幅度有限。

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.

不同界面剂对新旧混凝土粘结强度影响的试验研究

增强新旧混凝土粘结强度的有效途径之一是使用界面剂,而目前对各种界面剂的粘结强度缺乏统一的评价标准,因此本文采用抗剪和抗拉试件对不同种类的界面剂和特种混凝土的粘结强度进行了试验研究。主要以抗剪粘结强度和抗拉粘结强度的相对值为评价指标,再综合考虑界面剂的性能、成本、材料的可获得性,推荐使用几种界面剂,为实际工程的应用提供参考。

考虑闭合筋的新旧混凝土界面抗剪试验及仿真分析

预制结构与现浇部分形成的新旧混凝土界面的抗剪性能对结构安全至关重要。为了准确分析界面各分项剪力及应力状态,采用ABAQUS软件建立了三维非线性有限元模型。考虑新旧混凝土界面的黏结滑移,并基于剪切-摩擦抗剪机理,采用内聚力-弹簧复合模型模拟了界面受力。基于前期设计制作的4组8个Z型直剪试件开展静载试验,从界面荷载-相对位移关系与破坏形态2个方面对有限元模型进行了验证,数值计算与试验结果吻合良好。研究了3组界面钢筋试件的界面正应力和剪应力沿界面高度的分布规律。分析了混凝土强度、界面配筋率、钢筋屈服强度对开裂荷载及抗剪承载力的影响。结果表明:加载过程中,各试件界面正应力沿高度非线性分布,界面中部应力较小;除两端应力集中区域,各阶段界面剪应力绝对值均大于正应力;峰值荷载下,剪应力均值为正应力的3.7~8.7倍,界面钢筋直径越大,对界面应力分布影响越大;增加混凝土强度可在一定范围内显著提高开裂荷载,建议新混凝土较旧混凝土提高2~3个等级;增加配筋率可带来更高的界面抗剪承载力,但对开裂荷载的影响不如混凝土强度大;界面钢筋的屈服强度对试件的抗剪承载力影响有限,使用高强钢筋较难提供更高的界面抗剪承载力。

关于新旧混凝土界面性能的探索

对新旧混凝土界面粘结破坏机理的几种理论 ,通过试验加以验证 ,证实新旧混凝土的破坏不同于整体混凝土 ,同时 ,对于界面剂在新旧混凝土粘结中的作用也做了试验 。

新旧混凝土凹凸咬合界面剪切滑移的破坏形态与承载力分析

为揭示新旧混凝土界面的剪切滑移受力机理并分析其受剪承载力,以规则凹凸咬合的新旧混凝土界面为研究对象,分析界面剪切滑移受力特征,推断出齿剪断、界面钢筋剪断、界面钢筋拉断、齿滑脱四种破坏形态;根据每种破坏形态的受力特征分别建立其受剪承载力方程,推导每种破坏形态发生的条件;将本文公式计算结果与已有试验结果进行对比,发现两者吻合较好。

规则齿咬合新旧混凝土界面受剪力学模型与承载力计算

不同研究机构在试验结果基础上提出的凿毛新旧混凝土界面的受剪承载力计算公式存在较大差异,由于目前对其剪切滑移受力机理的认识仍不够深入,故以最简单的规则齿咬合凹凸界面为研究对象,在分析界面受力特征和剪切滑移规律基础上,提出了齿剪断、界面钢筋剪断、界面钢筋拉断、齿滑脱4种可能的破坏形态;建立了规则齿咬合接触面力学模型和齿的受力状态方程;根据材料力学剪应力分布规律,定义了齿协同工作系数,推导出规则齿咬合接触界面的受剪承载力表达式。结合水平约束条件下的规则齿咬合新旧混凝土界面剪切试验,引入混凝土剪切强度系数,提出界面受剪承载力计算建议公式。

新旧混凝土界面抗剪承载力试验研究

通过新旧混凝土界面抗剪承载力试验,给出界面在不同配筋率,不同界面连接方式时的承载能力。观察试件的破坏特征,并分析其破坏的原因。测得在不同剪力情况下的,界面的竖向位移,得出剪力-位移图。比较界面光滑与界面凿毛处理的界面抗剪承载力和破坏特征的异同。

植筋法加固梁新旧混凝土界面破坏形态研究初探

采用界面剪跨比来反映植筋法加固梁新旧混凝土界面弯矩和剪力的关系。通过试验,研究同时存在弯矩和剪力的植筋法加固梁新旧混凝土界面的破坏形态。研究表明,当界面剪跨比为1.51时,即使植筋法加固梁新旧混凝土界面没有进行任何处理,新旧混凝土界面抗剪承载力大于梁斜截面抗剪承载力,其破坏形态为梁斜截面破坏。

新旧混凝土植筋界面抗剪承载力影响因素研究及规范对比

该文总结了新旧混凝土植筋界面剪力传递机制,将连接界面抗剪承载力影响因素分为材料性能及尺寸、界面处理、钢筋布置和和荷载作用四类。对规范中较少考虑的界面弯矩和尺寸效应两种影响因素的相关研究进行梳理,并通过一个2 m厚地铁车站临时底板抗浮验算实例表明这两种因素对界面抗剪承载力可能存在的较大影响。对比中国、欧洲、美国和加拿大规范计算新旧混凝土植筋界面抗剪承载力时考虑传力机制、界面粗糙度和界面弯矩的异同,建议规范修订时考虑尺寸效应的影响。

带植筋新旧混凝土粘结界面剪切强度试验研究

新旧混凝土粘结界面的剪切强度是衡量界面粘结性能的最重要指标。基于Z形粘结试件直剪试验,研究植筋情况下新旧混凝土粘结界面的剪切强度。采用统计方法,分析植筋直径、植筋深度及植筋率对粘结界面剪切强度的影响,结果表明:为保证新旧混凝土界面的粘结性能,植筋深度需不小于10倍的植筋直径,且界面剪切强度随植筋率的增大而增大。利用试验结果,对已有新旧混凝土粘结界面剪切强度的主要计算公式进行了对比分析,分析结果表明:吻合度较高的计算公式,可供实际加固工程参考。

新旧混凝土界面粘结材料与性能分析

归纳总结了近年来国内外在新旧混凝土界面粘结技术领域已获得的研究进展和成果,对现有新旧混凝土粘结材料的开发和应用作了详细的介绍,并论述了界面粘结作用机理,在此基础上,就新旧混凝土的粘结性能研究内容和未来研究方向提出了具有参考性的思路。

纳米SiO_(2)对再生混凝土新旧砂浆界面过渡区的影响

大量复杂且薄弱的界面过渡区(ITZ)是导致再生混凝土力学性能较差的主要原因,故需对其进行强化处理。纳米SiO_(2)(NS)具有活性高、比表面积大和粒径小等优点,能够起到填充薄弱ITZ的作用,以及具有提高再生混凝土性能的潜在能力。本研究采用NS(等质量取代水泥)作为掺合料制备再生混凝土,基于流动度、力学性能和微观结构的测试,阐明NS掺量对水泥胶砂流动度和力学性能的影响,分析NS对再生混凝土新旧砂浆ITZ的改善作用。进一步地,通过显微电镜(SEM)、能谱(EDS)等微观测试,研究NS对再生混凝土的新旧砂浆ITZ微观形貌和水化产物的影响,分析新旧砂浆的水化产物与ITZ宽度。结果表明:NS掺量的增加会降低水泥胶砂的流动度,其强度呈现先增大后减小的趋势,且当NS掺量为3%(质量分数,下同)时,其28 d抗折强度和抗压强度分别增加了13.17%和25.55%;NS会促进再生混凝土的新旧砂浆ITZ水化产物中C-S-H凝胶的生成,优化水化产物的均匀分布,减小ITZ宽度,从而提高ITZ的微观结构密实程度;新砂浆内部水化反应产生的C-S-H含量较高,水化程度较高,界面较密实,而旧砂浆内部水化反应产生的C-S-H含量较低,存在大量降低界面强度和微观结构密实程度的水化产物。

新旧混凝土粘结薄弱界面成因分析

新旧混凝土能否良好地共同工作取决于新旧混凝土界面粘结性能。本文基于界面过渡区理论,从界面区的物质结构层次组成和受力角度,初步分析了薄弱界面形成的原因,旨在从理论上寻求解决新旧混凝土粘结问题的途径,并据此对加强粘结性能的措施给出一些建议,为工程实际操作提供参考。

再生混凝土新旧界面剪切特性研究

随着经济的快速发展,再生骨料的重复利用对已有建筑的加固维修已成为土木工程领域研究的热点问题,本文以再生粗骨料的重复利用为背景,研究再生骨料对新旧混凝土界面强度的影响规律,结论认为,植筋、植筋且加界面剂条件可以提高界面延性;粗骨料取代率不变时,随植筋率增加,界面强度提高,但存在最优植筋率;植筋率相同时,随再生粗骨料替代率增加,强度降低。研究成果可为解决类似工程问题提供参考。

界面粗糙度对新旧混凝土粘结滑移的影响

为研究界面粗糙度对新旧混凝土粘结滑移的影响,设计制作了4组不同粗糙度的新旧混凝土粘结试件。采用自行设计的自平衡推出式剪切试验装置,对试件进行了推出式剪切试验加载,并分别量测水平推力及加载端、中间部位和自由端的滑移值。试验结果表明:在试验设置的粗糙度范围内,新旧混凝土界面的破坏荷载及滑移值均随界面粗糙度的增大而显著增大,且界面粘结滑移值沿试件加载端至自由端逐渐减小。基于试验实测结果,提出了新旧混凝土粘结滑移关系的一般函数表达式,由一般函数表达式得到的理论曲线与试验实测结果吻合良好。

新旧混凝土界面薄弱原因及粗糙方法

新旧砼界面处是构件受力的薄弱环节,分析探讨其结合面成为薄弱环节的原因,寻求正确处理是能否共同工作和耐久性的关键.文章从组成材料表面过渡区的形成机理分析其界面薄弱原因,并对新旧砼界面粗糙度的一般处理方法、尤其是对切槽粗糙度的处理评定,灌砂法同切槽的对应关系进行探讨。

高强新旧混凝土界面粘结应力数值分析

不同时间浇筑的混凝土界面即新旧混凝土界面在水利大坝、桥梁等工程结构普遍存在。例如大坝结构分层浇筑界面,预制梁与现浇混凝土桥面,增大截面法加固界面等。新旧混凝土界面的抗剪性能是保证此类工程结构正常工作的重要指标。文中使用ABAUQS软件,建立了不同高强混凝土界面模型,得到了界面在20%、40%、60%、80%、100%峰值荷载下正应力和剪应力变化,并对不用强度下峰值荷载处界面应力分布规律进行总结分析。

一种提高新旧混凝土界面传力设计方法及应用

介绍一种可提高新旧混凝土界面传力的设计方法,提出承载力计算参考公式,可量化计算截面传递界面剪力,通过工程算例深化其计算方法。最后根据一个实际工程应用,验证该方法可行性。分析结果表明,采用该方法设计新旧混凝土界面,增加界面机械咬合力,可有效提高传力效果,保证结构安全可靠。