高强不锈钢绞线网与ECC黏结-滑移关系模型

高强不锈钢绞线网与ECC的黏结是二者协同工作的基础,且黏结-滑移关系模型是其黏结性能的综合反映,故通过对17组51个高强不锈钢绞网增强ECC薄板试件进行单边拉拔试验,研究横向钢绞线间距、纵向钢绞线直径和相对锚固长度等因素对钢绞线网在ECC中黏结性能的影响规律。试验结果表明,横向钢绞线的设置可使黏结破坏由脆性破坏转变为延性破坏;高强不锈钢绞线网与ECC的黏结滑移曲线可分为5个阶段,分别为上升段、微降段、延性强化段、下降段和残余段。基于试验结果,对钢绞线网在ECC中的黏结破坏特征和黏结-滑移机理进行分析,在相关黏结-滑移关系模型的基础上,提出钢绞线网与ECC的黏结-滑移关系模型,并进行模型参数分析。所提模型及模型参数计算公式与试验结果吻合良好,能较好地反映钢绞线网与ECC的界面黏结滑移特征。

高强不锈钢绞线网/ECC约束高强混凝土受压本构模型

为将新型复合材料“高强不锈钢绞线网/ECC约束素混凝土”用于实际工程结构,基于高强不锈钢绞线网/ECC约束高强混凝土(简称HSME约束高强混凝土)复合材料轴心受压试验结果,分析ECC强度、核心混凝土强度以及横向钢绞线体积配网率等对其受压性能的影响规律。试验结果表明:HSME能够有效约束核心混凝土轴心受压,破坏模式具有明显的延性性能,根据试验数据绘出HSME约束高强混凝土复合材料受压应力-应变曲线,可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。根据各阶段曲线的数学特征,建立HSME约束高强混凝土复合材料受压本构关系的全过程模型表达式。引入ECC特征值和横向钢绞线特征值,对本构模型的各参数进行分析,提出HSME约束高强混凝土复合材料的开裂压应变、峰值应力、峰值压应变和极限压应变等参数的表达式。将各参数代入所建立的受压本构关系绘出其应力-应变曲线,模型结果与试验所得应力-应变曲线吻合良好,开裂压应变与极限压应变的计算值与试验值对比范围分别为0.949~1.068和0.938~1.039。表明所提出的受压本构模型能够较好地反映HSME约束高强混凝土复合材料的应力-应变关系。

高强钢绞线网增强ECC与混凝土界面黏结-滑移关系研究

良好的界面黏结是保证高强钢绞线网增强工程用水泥基复合材料(HSSWM-ECC)与混凝土协同工作的前提,其界面黏结的有效程度决定着HSSWM-ECC材料性能的发挥。为研究HSSWM-ECC与混凝土界面黏结性能,以混凝土抗压强度、界面黏结长度、黏结宽度和界面处理方式为参数,对设计制作的9组27个梁铰式试件进行了界面黏结性能试验。试验结果表明:界面黏结-滑移受力过程呈现明显的两阶段特征:非线性上升段和下降段。基于试验结果,探究了HSSWM-ECC与混凝土间界面黏结破坏特征和受力机理,构建了考虑各参数影响的界面黏结-滑移关系模型;采用微段分析法对模型特征参数进行了分析,结果表明:所建模型及特征参数计算与试验结果吻合良好,可较好表征HSSWM-ECC与混凝土界面黏结-滑移关系力学行为。

高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁截面刚度计算

高强钢绞线网增强ECC(Engineered Cementitious Composites)是一种新型高性能复合材料,具有优异的延性、韧性及裂缝控制能力。为了进一步将该复合材料用于混凝土结构加固,以显著提高加固后结构的整体性能,进行该复合材料加固无损钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁的抗弯刚度的试验和理论研究。考虑纵向高强钢绞线配筋率、工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)配方及高强钢绞线直径的影响,设计制作6根高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁和1根未加固的对比RC梁,进行受弯性能试验,并采用刚度比法对加固梁的受弯刚度进行分析。研究结果表明:采用高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁,可显著提升RC梁的受弯刚度、承载能力、控裂及变形能力,加固梁的受弯刚度随着纵向高强钢绞线配筋率或ECC弹性模量的增大而提高,纵向钢绞线配筋率接近的情况下,改变钢绞线公称直径,对加固梁的受弯刚度的影响不大。基于试验结果分析,采用相关力学理论和混凝土结构基本原理,推导建立了高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁的受弯刚度计算公式,该公式计算结果与试验结果吻合较好。

高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料薄板受弯承载力研究

高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料(HSWM/ECC)是将高强不锈钢绞线网(HSWM)置于工程水泥基复合材料(ECC)中形成的一种高性能复合材料。针对HSWM/ECC薄板进行四点弯曲试验,以研究高强不锈钢绞线配筋率及ECC强度对HSWM/ECC薄板受弯性能的影响规律。试验结果表明,HSWM/ECC薄板的受弯承载力随着钢绞线配筋率的增大而增大;ECC强度越高,HSWM/ECC薄板的开裂弯矩、受弯承载力越大。基于力的平衡和平截面假定,提出HSWM/ECC薄板开裂弯矩和受弯承载力的计算模型,并提出HSWM/ECC薄板受弯承载力简化计算式,该简化计算式的计算值和试验结果吻合良好。

高强不锈钢绞线网增强ECC加固RC短柱轴心受压试验

在新型复合材料“高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料(ECC)(简称HSME)”的力学性能和约束素混凝土受压性能研究基础上,将钢筋混凝土(RC)短柱配筋率和混凝土强度以及加固层的ECC强度和横向钢绞线配筋率作为参数,试验研究高强不锈钢绞线网增强ECC加固RC短柱轴心受压性能。结果表明,和未加固RC短柱相比,HSME加固RC短柱不仅承载力大幅度提升,而且破坏时裂而不碎、具有明显的延性破坏特征,开裂荷载、峰值荷载及峰值位移显著提高;荷载达峰值荷载80%左右和峰值荷载时,试件表面最大裂缝宽度仅为0.09 mm和0.25 mm,表现出优良的多缝开裂和裂缝控制能力。HSME加固RC短柱荷载-位移曲线属于偏态的单峰曲线,包含弹性、裂缝发展、最大荷载和承载力下降四个阶段。随着ECC抗压强度和横向不锈钢绞线配筋率增大,HSME加固柱开裂荷载和峰值荷载均明显增大;增大RC柱配筋率和混凝土强度可提高加固柱峰值荷载和延性。

高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料受拉应力-应变关系

为了研究高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,EEC)的受拉性能,考虑高强不锈钢绞线配筋率、ECC抗拉强度、高强不锈钢绞线网增强ECC试件宽度3个影响因素,对设计的27个高强不锈钢绞线网增强ECC试件进行了单轴拉伸试验。试验结果表明,高强不锈钢绞线网增强ECC受拉试件的开裂应力和极限应力随着钢绞线配筋率、ECC抗拉强度的增大而增大;增大试件宽度对试件的开裂应力和极限应力几乎无影响。基于试验结果,提出并建立了高强不锈钢绞线网增强ECC受拉本构模型,推导了开裂应力和极限应力计算公式。经验证,计算结果与试验结果吻合良好,说明所建立的受拉本构模型可准确描述高强不锈钢绞线网增强ECC的受拉应力-应变关系。

高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料弯曲性能试验

为了研究高强不锈钢绞线网增强工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)的受弯性能,考虑纵向高强不锈钢绞线配筋率、ECC抗压和抗拉强度等影响因素,对设计的8个高强不锈钢绞线网增强ECC试件进行四点弯曲试验。结果表明,随着纵向高强不锈钢绞线配筋率增大,其开裂荷载基本不变,峰值荷载明显增大,但峰值位移减小,即延性降低;纵向高强不锈钢绞线配筋率小于0.48%比较合理。随着ECC强度提高,高强不锈钢绞线网增强ECC受弯试件开裂和峰值荷载均增大。ECC开裂后,受拉区的钢绞线和ECC共同受拉,施加荷载达到峰值荷载的80%时,底部最大裂缝宽度仅0.08 mm;达到峰值荷载时,最大裂缝宽度不超过0.55 mm;受压区ECC的压应变达到0.01;ECC完全压碎时,跨中最大挠度达到跨度的1/15。说明本文研究的高强不锈钢绞线网增强ECC具有良好的抗裂性能和延性性能。

高强不锈钢绞线网与工程水泥基复合材料黏结锚固性能试验

为研究高强不锈钢绞线网在工程水泥基复合材料(ECC)中的黏结锚固性能,考虑了横向钢绞线间距、相对锚固长度和钢绞线直径三个影响因素,对设计制作的17组51个试件进行了单边拉拔试验。结果表明:横向钢绞线的设置使黏结破坏具有明显的延性破坏特征;横向钢绞线间距对黏结强度影响不大,但延性强化段长度(延性)随横向钢绞线间距的减小而增大;钢绞线网与ECC的峰值平均黏结应力与锚固长度及钢绞线直径均呈负相关,其延性随钢绞线直径的增大而提高,但随锚固长度的增大而降低。试验结果及分析验证了钢绞线网在ECC中的临界锚固长度计算可采用单根钢绞线的临界锚固长度计算公式。

高强钢绞线网增强ECC抗弯加固无损RC梁试验

为研究高强钢绞线网增强工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)加固钢筋混凝土(Reinforced concrete,RC)梁的受弯性能,考虑钢绞线直径、纵向钢绞线配筋率、ECC配方及端部锚固4个影响因素,对7个加固无损RC梁试件进行受弯试验。结果表明,在采用合理加固层端部锚固措施的情况下,通过高强钢绞线网增强ECC抗弯加固RC梁可显著提升其受弯承载力、延性、抗裂性,有效约束原RC梁的裂缝发展并减小裂缝宽度;纵向高强钢绞线配筋率的增大会提高加固梁的受弯开裂荷载、承载力、控裂能力、刚度,但试件配置过量的纵向高强钢绞线会降低加固梁的延性、韧性;在纵向高强钢绞线配筋率接近的情况下,采用直径较大的高强钢绞线,会在一定程度上降低加固梁的延性、韧性、控裂能力;加固梁的受弯开裂荷载、承载力、刚度随着ECC的弹性模量及抗拉强度的提高而增大;加固梁的控裂能力、延性、韧性随ECC极限拉应变提高而增大。

高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁受弯承载力研究

高强钢绞线网增强工程用水泥基复合材料(ECC)是一种高性能复合材料,可以将其用于钢筋混凝土(RC)梁抗弯加固。为研究ECC配合比、纵向钢绞线配筋率和公称直径等因素对加固梁受弯性能的影响,进行了该复合材料加固无损RC梁受弯性能试验。结果表明:高强钢绞线网增强ECC抗弯加固方法可大幅提升RC梁受弯开裂荷载、承载力、刚度及延性,并显著降低裂缝宽度;随着纵向钢绞线配筋率、ECC弹性模量和抗拉强度提高,加固梁的开裂荷载、承载力、刚度均增大;增大ECC极限拉应变可提高加固梁延性,但采用公称直径较大的钢绞线或钢绞线配筋率过大会降低加固梁延性。基于试验结果和相关力学理论,提出了高强钢绞线网增强ECC加固无损RC梁受弯承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

考虑横向钢绞线影响的钢绞线网/工程水泥基复合材料黏结性能试验研究

为了探究高强不锈钢绞线网在工程水泥基复合材料(ECC)中的黏结锚固性能,基于单根高强不锈钢绞线在ECC中的黏结锚固试验,在有效锚固长度内设置横向钢绞线,考虑ECC强度、横向钢绞线及间距等因素影响,进行单边拉拔试验。试验结果表明:高强不锈钢绞线网/ECC的黏结强度随ECC强度的降低而减小,但ECC强度对其黏结性能的影响程度不同;横向钢绞线的设置降低了高强不锈钢绞线网/ECC的黏结强度,但其残余黏结强度却得以提高,且随横向钢绞线间距的减小而增大;高强不锈钢绞线网/ECC发生黏结破坏时的延性与横向钢绞线间距、ECC强度均呈负相关。