受拉侧锈蚀钢纤维-钢筋混凝土管片承载力退化模型研究

近年来,国内外新建盾构隧道与管道工程中采用钢纤维-钢筋混凝土管片愈来愈多,在侵蚀环境下管片钢筋锈蚀的问题突出,提出适用于锈蚀后钢纤维-钢筋混凝土管片的残余承载力计算的方法十分重要。鉴于此,文章根据服役期盾构隧道管片所处环境及受力特征,结合钢筋混凝土结构正截面承载力计算理论,提出受拉侧锈蚀钢纤维-钢筋混凝土管片承载力退化模型,并给出相应的求解流程。同时,分析不同锈蚀率与不同钢纤维掺量下受拉侧锈蚀钢纤维-钢筋混凝土管片承载力曲线,并将该模型理论解与压弯荷载作用下钢纤维-钢筋混凝土管片的同步加速锈蚀室内试验结果进行比较,验证了该模型的适用性和可靠性。主要结论有:(1)随着钢纤维的掺量增加,混凝土的立方体抗压强度会先增大后减小;(2)偏心受压管片构件极限弯矩最大值随主筋锈蚀率的增大而不断减小,随钢纤维掺量的增大而不断增大,但增大幅度逐渐减小;极限轴力最大值受主筋锈蚀率的影响不大,但随钢纤维掺量先增大后减小。(3)主筋锈蚀率与钢纤维掺量对大偏心受压构件的影响均大于小偏心受压构件;界限偏心距随主筋锈蚀率的增大而减小,随钢纤维掺量的增大而增大。

低速冲击作用下钢纤维-钢筋混凝土板的挠度计算研究

为推导得出低速冲击作用下钢纤维-钢筋混凝土板的挠度计算公式,在几个假设的基础上,将低速冲击作用下板的截面刚度简化为短期截面刚度,同时引入钢纤维强化系数,进而得到了钢纤维-钢筋混凝土板的短期刚度;在计算板的动力系数时考虑了支承条件对板自振频率的影响,将冲击荷载转化为等效静荷载,最终用纳维叶解法推导出了钢纤维-钢筋混凝土板的挠度计算公式。采用挠度计算公式对9块试件的挠度变形进行计算,并与落锤试验测得的挠度变形值进行比对,结果发现两者符合较好。

钢纤维掺量对钢纤维-钢筋混凝土板抗低速冲击性能影响研究

钢纤维混凝土大量应用于军事防护工程以防御高速侵彻和爆炸冲击,钢纤维-钢筋混凝土结构在低速冲击作用下的性能表现是目前反恐安全和交通安全领域的重点研究对象,为此设计制作了两种配筋率下的钢纤维-钢筋混凝土板,用落锤试验仪模拟低速动荷载对试件抗冲击性能的影响,通过掺加不同比例的钢纤维,比对分析对低速冲击破坏形态和荷载、位移和能量变化规律,得出钢纤维掺量对钢纤维-钢筋混凝土板抗低速冲击性能的影响。

钢纤维-钢筋混凝土板抗低速冲击作用机理研究

主要从纤维强化理论、板壳理论和防护结构计算理论等3个方面,分别阐述了钢纤维-钢筋混凝土板构件在低速冲击作用下的强化原理,重点解释了钢纤维的增韧机理、薄板小挠度弯曲理论和弹性体系结构的动力分析方法。

非战争时期钢纤维-钢筋混凝土在安全防护工程中的应用

阐述了和平时期安全防护领域的现状,归纳总结了防护工程材料发展现状,对钢纤维-钢筋混凝土在低速冲击下表现出的性能特点进行分析,并验证将其应用到民用领域的可行性。从交通安全防护、关键场所设防和核设施防护三个方面重点介绍了钢纤维-钢筋混凝土的应用情况,为推进防护材料的军民融合式发展提供借鉴。

钢纤维‐钢筋混凝土在低速冲击作用下的受力环境研究

通过分析不同冲击作用类型下结构的受力环境特点,得出低速冲击作用与其他冲击效应的不同之处,并进一步分析了影响钢纤维-钢筋混凝土抗低速冲击的主要影响因素,为后续展开不同因素影响下结构性能的试验研究和数值模拟提供参考。

试验用钢纤维‐钢筋混凝土板的设计与制作

按照试验用钢纤维-钢筋混凝土板的设计要求,对材料、用量以及制作过程进行了介绍,该设计制作方案在参考相关试验规范的基础上,根据工程应用经验进行调整,适当提高水胶比,保证强度的同时降低了施工难度。

配筋钢纤维混凝土纯扭构件荷载-变形分析

将配筋钢纤维混凝土纯扭构件荷载-变形全曲线分成开裂前和开裂后两阶段,开裂前按弹性工作状态计算;开裂后采用空间软化桁架模型分析.比较表明,理论计算与试验结果符合较好.

钢纤维混凝土管片设计及试验研究

钢纤维可取代钢筋用作混凝土管片的受力筋,但对于钢纤维混凝土管片的设计及承载力计算尚无统一定论。对钢纤维混凝土管片进行承载能力极限状态下应力-应变分析,提出了钢纤维混凝土管片承载能力极限状态承载力计算公式,通过对钢纤维混凝土进行抗压强度和残余弯曲强度测试,得出了不同纤维含量钢纤维混凝土应力-应变关系,按照本文所提出的公式,确定了管片所需钢纤维含量,制作了2块钢纤维混凝土管片,并进行抗弯试验。试验表明,钢纤维含量为40kg/m^(3)的钢纤维混凝土管片极限承载力为247.5kN,验证了该含量下钢纤维混凝土管片可满足延性破坏要求,其安全分项系数高于1.1。此外,研究发现钢纤维混凝土管片破坏前并不能产生细而密集的裂缝,而是直接由1~2条宽大裂缝造成破坏,同时还发现钢纤维混凝土管片制作时需保证钢纤维分散的均匀性。

钢纤维砼盾构管片在地铁隧道工程的应用研究

普通钢筋混凝土管片在运输、施工安装过程中易破损,这使隧道衬砌结构的整体性被破坏,对盾构法施工隧道的结构安全性和耐久性产生不利影响;为解决这一问题,本文探讨在地铁隧道工程中采用新型盾构管片——钢纤维混凝土管片的技术经济可行性及研究情况。

SFRC管片正截面设计方法适用性比较研究

为解决在盾构隧道领域没有相对统一的钢纤维-钢筋混凝土管片结构设计方法的问题,选取目前世界上常用的3种钢纤维混凝土结构设计规范针对某一具体工况进行计算,将不同规范得到的正截面承载力及裂缝宽度进行对比。同时,设计钢纤维-钢筋混凝土管片力学性能试验,对上述计算工况进行试验。得到主要结论如下:1)ACI 544计算结果较为保守,低估了钢纤维的作用;而CECS 38:2004模型和Model Code 2010模型计算结果较合理。从管片的承载能力上考虑,CECS 38:2004模型和Model Code 2010模型可以用于指导管片结构设计。2)德国标准DIN1045-1和CECS 38:2004规范中对钢纤维-钢筋混凝土管片最大裂缝宽度的预测结果较为保守,不能较好反映管片结构的裂缝宽度。3)综合考虑钢纤维掺入对管片承载力的影响以及管片最大裂缝宽度的大小,推荐采用Model Code 2010中的方法进行盾构隧道管片结构设计。