纤维增强3D打印混凝土受剪破坏数值模拟

为评估3D打印建筑结构可靠度,利用纤维增强混凝土多尺度耦合数值分析平台,对纤维增强3D打印混凝土部件受剪破坏行为展开数值模拟。根据成型方式与打印材料组合设置不同算例,着重比较部件的破坏方式与抗损性能。模拟结果表明:添加纤维能显著提高混凝土裂后韧性;受制于薄弱的层间粘结,普通3D打印混凝土抗剪能力逊于一体浇筑成型混凝土;通过使用纤维对层间界面进行强化,打印成型混凝土的抗损性能可获得明显改善。数值模拟为提高3D打印建筑结构可靠性提供了理论思路。

三维编织炭纤维复合材料的摩擦磨损性能研究

用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了不同条件下三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能 ,并用 XL30 ESEM型扫描电子显微镜对磨痕和磨屑表面形貌进行了观察和分析 .结果表明 :在干摩擦条件下 ,随着纤维含量的增加 ,复合材料的耐磨性提高 ;当 pv值低于 63N· m/s时 ,材料的摩擦系数和磨损率较高 ,主要磨损机理为粘着磨损和疲劳磨损 ;当 pv值大于 63N· m /s时 ,材料的摩擦系数和磨损率明显降低 ,主要磨损机理为粘着磨损 .在润滑条件下 。

双向地震作用对框架柱端弯矩增大系数的影响分析

在世界各主要多地震国家的建筑抗震设计规范中,普遍采用的柱端弯矩增强措施一般在与柱正交的两个主轴方向上的各平面框架内施行,仅新西兰NZS3101规范采用简化方法考虑了双向地震作用对柱端弯矩增大系数的影响。在OpenSees平台上,以钢筋混凝土6层三维框架为例,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应。对比双向、单向地震输入下柱端滞回反应的差异及其对框架塑性铰耗能机构的影响。考察双向地震作用下柱端弯矩时程在两个正交主轴方向的相关性,着重研究同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程相关性的定量方法。研究表明,双向地震下柱的强度退化、屈服后变形均明显比单向受力更大,双向地震下X向、Y向柱端弯矩时程,以及同一节点处两正交方向的各梁端弯矩时程的相关性皆极大地依赖于双向水平地震动的输入方式。

大直径无梁三分岔管结构研究

本文采用解析法、三维有限元法和物理模型试验方法对某一无梁岔管进行了结构分析．分析结果表明，钢衬钢筋混凝土无梁岔管与无梁明钢岔管相比，具有受力条件好、钢衬较薄、施工方便、安全性高、造价低等优点，是一种新的岔管结构形式，具有广阔的应用前景．

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土的受压力学性能

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土(3-D braided steel fiber reinforced concrete,3-D-BSFC)是用新工艺研制出的一种纤维三维定向增强混凝土。本文设计优选了3-D-BSFC材料的原材料与配合比,成功制备出不同纤维不同体积含量的3-D-BSFC试件,研究了其受压力学特性及钢纤维体积率和纤维类型的影响规律。结果表明,三维编织钢纤维能显著提高基体混凝土的强度及韧性,分别提高3倍和2倍以上,同时改善了其变形能力;BSFC的破坏表现出明显的延性破坏特征,最大纵向压缩量可达20%左右。

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能

为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大.

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合节点的有限元研究

节点是影响钢梁-钢筋混凝土柱(RCS)组合框架结构体系受力性能的关键部件。借助ABAQUS有限元分析软件,对RCS空间组合节点在静力荷载作用下的受力性能进行有限元分析。研究表明,通过合理设置参数,ABAQUS有限元软件能够模拟RCS梁柱节点在静力荷载作用下的性能,并与试验结果吻合较好。结合ABAQUS有限元模拟,比较了轴压比、混凝土强度、楼板厚度、楼板宽度等参数对RCS空间组合节点承载力和刚度的影响,并提出RCS组合结构设计建议。

不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管约束混凝土短柱轴压性能研究

设计制作不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管(PSSH-BWFRP)约束混凝土柱,分析了不锈钢带箍间距和预应力水平对PSSH-BWFRP约束混凝土柱的承载力、峰值位移和延性的影响规律。结果表明:PSSH-BWFRP约束混凝土短柱试件都是因不锈钢带箍之间的玻璃纤维局部断裂,随后碎裂压溃的混凝土从断裂处涌出而破坏;不锈钢带箍间距对承载力和延性影响较大,承载力和延性随着不锈钢带箍间距减小而增大,而预应力水平对承载力和延性影响很小;不锈钢带箍间距和预应力水平对峰值位移影响均很小;过高的预应力水平对承载力、峰值位移和延性反而不利,建议预应力水平控制在0.35为宜。

三维编织钢纤维增强混凝土的冲击压缩性能

采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土成型工艺,成功制备出钢纤维体积率(φf)为5%(SC05)和10%(SC10)的三维编织钢纤维增强混凝土(3-D braid steel fiber reinforced concrete,3D-BSFC),采用直径为75mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置研究了混凝土基体材料(SC0)及其相应的3D-BSFC试样在3种应变率下的冲击压缩力学性能。结果表明:在应变率约120s–1下,基体抗压强度为C50,试样SC0、试样SC05和试样SC10的冲击压缩强度分别是其静态强度的2.99倍、1.73倍和1.12倍,峰值应变达到0.0043,0.0079和0.0088,冲击弹性模量分别是其静态弹性模量的1.43倍、1.35倍和1.38倍,冲击压缩韧性指数分别达到1.22、3.12和8.21,与基准试样SC0相比,在应变率分别约为120s–1和130s–1时,试样SC05的冲击压缩强度分别提高了29%和21%,试样SC10分别提高了50%和45%。当应变率提高到130s–1时,试样SC0、试样SC05和试样SC10的峰值应变分别降低到0.0042,0.0060和0.0058,冲击压缩韧性指数分别提高到1.38,3.69和9.10。因此,3D-BSFC是应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的强度、弹性模量和韧性均有明显提高,峰值应变有所降低,而且φf越高,钢纤维的动态增强和增韧效果越明显。