石灰石粉硅灰复合胶凝体系预制梁混凝土试验研究

文中研究了石灰石粉、硅灰以不同比例取代粉煤灰的预制梁混凝土工作性能及物理力学性能变化规律,并结合扫描电镜分析其对混凝土微观形貌的影响,从微观层面揭示石灰石粉硅灰复掺胶凝体系影响混凝土性能的微观机理。结果表明,石灰石粉取代粉煤灰掺量的67%、硅灰取代粉煤灰掺量的33%,预制梁混凝土性能最佳,相较于基准混凝土,坍落度提高10%,扩展度提高6.3%,1 h坍落度、扩展度经时损失分别下降了33.3%,37.5%;3,7,28 d抗压强度分别提高3.2%,4.2%,12.6%;3,7,28 d弹性模量分别提高3.5%、3.7%、6.1%;干缩率接近基准混凝土。复合胶凝体系混凝土微观结构中C─S─H凝胶比例大幅提高,C─S─H凝胶聚集成层状,对混凝土起到更好的填充和黏结作用。按适宜比例复掺的石灰石粉硅灰预制梁混凝土工作性能和力学性能要优于单掺粉煤灰,并且不影响混凝土的干缩变形。

混凝土芯水泥土复合桩竖向承载特性分析方法

基于Euler梁理论和状态空间法,建立了综合考虑非线性芯桩-水泥土-桩周土界面作用的双层叠合直梁分析模型及其状态方程,推导了成层土中不同组合形式的复合桩截面内力与变形的统一解析解,有效地考虑了复合桩分析中土与结构相互作用、结构局部参数发生变化等难点。通过与已有文献中现场试验和数值计算结果对比,验证了该方法的有效性,并讨论了桩径比、芯长比和水泥土弹性模量对桩承载特性的影响。研究结果表明:(1)桩径比增大,可提供的桩侧摩阻力和桩端阻力增大,复合桩竖向承载力基本呈线性增长;(2)芯长比增大,复合桩竖向承载力的增长幅度逐渐增大;(3)水泥土弹性模量对于桩竖向承载力影响较小。

复材网格-UHTCC复合增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

文中进行7根复材(FRP)网格增强超高韧性纤维水泥基(UHTCC)复合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验,将FRP网格类型、FRP网格增强率、FRP-UHTCC复合层黏结长度作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁弯曲性能的影响。在试验研究的基础上,给出FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力计算方法。试验结果表明,FRP-UHTCC复合层与混凝土间没有发生相对滑移现象,可以有效抑制加固层端部剥离破坏,加固梁的破坏模式为FRP网格中纵向纤维筋被拉断破坏。BFRP格栅与UHTCC黏结基体没有发生脱黏现象,优于BFRP编织网与UHTCC的黏结效果。随着FRP网格增强率的增大,加固梁的抗弯承载力得到显著提高。与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁的开裂、屈服和极限荷载最大提高幅度分别为97%、35%和33%。计算结果表明,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的抗弯承载力。

超高韧性水泥基复合材料增强普通混凝土复合梁弯曲性能试验研究

混凝土结构在施工和使用过程中容易产生各种裂缝,加速自身材料劣化,导致整体结构的耐久性和安全性降低,因此对结构进行加固和补强是十分必要的措施。超高韧性水泥基复合材料UHTCC具有裂缝细密、韧性显著和耐久性优良等特点,若合理应用在混凝土结构中,将会延长原有结构的使用寿命并提高其性能。本文对UHTCC和普通混凝土的粘结效果及影响因素进行了研究,采用UHTCC\普通混凝土复合梁的形式,通过四点弯曲试验进行了初步探讨。文中分析了复合梁的受力过程,研究了不同厚度的UHTCC层对整个复合梁结构抗弯性能的影响,证实了随着UHTCC层厚度的增加,整个结构的弯曲性能和承载能力都得到明显的改善;UHTCC层还起到抑制和分散上层裂缝的作用。

基于水泥基复合材料的混凝土梁修复加固研究

为改善混凝土梁修复加固效果,文章提出使用钢筋和聚乙烯醇混合纤维增强水泥基复合材料(SPH-ECC)和嵌入式钢筋对钢筋混凝土(RC)梁进行加固。通过四点弯曲试验对上述加固方法的加固效果进行研究,并比较了未加固试验梁和加固试验梁在四点弯曲试验下的破坏模式、荷载-挠度曲线、开裂模式、界面黏结滑移、应变分布的区别。试验结果表明:水泥基复合材料改变钢筋混凝土之间的界面黏结滑移行为,SPH-ECC水泥基复合材料提高了梁的裂缝宽度控制能力。研究结果表明:SPHECC有效改善了混凝土的力学性能,可为混凝土梁修复提供参考。

采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究(II):试验研究

基于微观力学建立的第一起裂应力准则和裂缝稳态开裂准则研发的超高韧性水泥基复合材料（英文缩写为UHTCC）在较小纤维掺量下（通常2％体积）拉应力应变曲线表现出明显的伪应变硬化特征，极限拉伸应变可高达3％～5％，极限荷载时平均裂缝宽度仅为60-80μm，实现了宏观有害裂缝向微细无害裂缝的转变，是一种具有高耐久性的新材料。使用UHTCC材料替换钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土，进行三组不同配筋率的UHTCC材料增强钢筋混凝土复合梁的弯曲试验，观察加载开始至破坏整个过程中承载力、变形、与钢筋变形的协调性以及裂缝开展情况的变化，并与普通钢筋混凝土梁做了对比。结果表明，同一配筋率下，在钢筋混凝土梁受拉区使用UHTCC替换部分混凝土较普通钢筋混凝土梁不仅承载力有所提高，而且能够有效地控制裂缝宽度，正常使用阶段裂缝宽度不超过0．1mm，极大提高了结构的耐久性。使用根据梁理论推导的受弯加载各阶段内力变形的解析公式计算了试验粱的弯矩-曲率以及荷载-变形曲线，与试验结果吻合很好。

超高韧性水泥基复合材料增强普通混凝土复合梁弯曲性能的理论分析

假定不考虑普通混凝土起裂后粘聚软化对承载力的贡献,理论研究了超高韧性水泥基复合材料UHTCC增强普通混凝土复合梁的弯曲性能。使用三组UHTCC/混凝土复合梁四点弯曲试验数据验证了理论公式,并对UHTCC增强层厚度、混凝土抗压强度以及UHTCC的拉应力应变控制参数对复合梁弯曲承载力和最小UHTCC层厚度的影响进行了分析。结果表明,最小UHTCC层厚度与梁高的比值不随梁高的增加而变化,在复合梁几何尺寸及UHTCC性能保持不变的情况下,随着混凝土抗压强度的增加,UHTCC层的最小厚度增加,且发生受压破坏的复合梁的极限承载力亦增加;在复合梁几何尺寸及混凝土强度相同条件下,UHTCC材料开裂后的刚度和强度对UHTCC层最小厚度影响比较显著,应变能力对承载力-梁底拉应变曲线没有影响,复合梁的承载力随着开裂强度和极限强度的增加而增大。

混杂纤维复合材料及其在混凝土梁柱加固中的应用研究

首先简要综述混杂纤维复合材料的特点 ,然后介绍开展的层间混杂玻璃纤维布和碳纤维布加固混凝土梁、柱的试验研究情况。说明相对碳纤维布加固方法 ,混杂纤维布加固法既能在保证承载力的前提下提高构件的延性 ,又能显著降低加固成本。

FRP筋混凝土梁抗剪性能研究综述

作为一种新兴的高性能材料,纤维增强复合材料(FRP)筋由于高强、耐腐蚀等优点,已经成为传统建筑材料的重要补充,正逐步应用于土木工程领域。因此,FRP筋与混凝土相结合将是未来土木工程领域的热点问题,但是目前对FRP筋混凝土梁的抗剪机理并没有统一的理论,这大大限制了FRP筋在实际工程领域的应用和推广。本文通过对国内外相关研究成果及规范的追溯,从试验研究、数值模拟和理论分析三方面梳理了FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究成果,总结了不同研究对象、研究方法下得到的抗剪承载力计算公式,以期为今后FRP筋混凝土梁抗剪的研究与设计提供参考和建议。

高强玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料加固混凝土梁的抗弯试验研究

以高强玻璃纤维 (SGF)布与碳纤维 (CF)布混杂加固混凝土梁 ,进行对比试验研究 ,结果表明 ,与单一CF布加固相比 ,SGF/CF布混杂加固不仅使梁的延性显著提高 ,加固成本大幅降低 ,而且承载力也略有提高 ,仅刚度略为降低。

采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究(I):基本理论

随机分布短纤维增强的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是近年来基于微观力学发展的一种高性能水泥基材料。通过纤维的桥联与应力传递作用,拉应力应变曲线体现了伪应变硬化特征,实现了多重微细裂纹的稳态开裂,具有非常显著的非线性变形、优良的韧性和高的裂缝抵制能力,使传统水泥基材料的脆性破坏模式转变为韧性破坏模式。为了控制裂缝的宽度,提高恶劣环境下钢筋混凝土结构的耐久性,获得高的UHTCC性能/成本比,使用UHTCC替代钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土,分析UHTCC增强RC适筋梁的受弯性能,推导计算整个受力过程不同阶段梁的承载能力、M-φ关系以及衡量梁延性指数的解析计算公式。最后通过与试验结果的比较,验证公式的合理性。

CFRP-PCPs复合筋混凝土梁延性分析

为了研究CFRP-PCPs复合筋的延性,根据CFRP-PCPs复合筋混凝土梁中各组成材料的力学性能,推出了CFRP-PCPs复合筋混凝土梁曲率延性系数的计算方法。通过5根CFRP-PCPs复合筋混凝土梁在低周反复荷载作用下的抗弯试验得出曲率延性系数计算公式,曲率延性系数计算值和实测值比值的平均值为0.97,计算误差在5%以内,结果显示有良好的适用性。试件PB3的延性系数7.46大于试件PB4的5.97和试件PB6的延性系数7.34表明,张拉控制应力的提高和加大CFRP-PCPs复合筋的截面尺寸对CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的延性性能有不利影响。

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.

应用复合梁单元实现钢管混凝土拱桥的极限承载力分析

进行大跨度钢管混凝土拱桥的极限承载力分析,需要综合考虑几何和材料非线性、混凝土收缩和徐变、温度变化等多种因素的影响。本文从固体力学的基本理论出发,建立适于考虑上述诸多因素的复合梁单元,阐述了基于该单元的钢管混疑土拱桥极限承载力分析程序的实现方法,并通过与一个哑铃形截面钢管混凝土组合式拱肋极限承载力试验结果的对比验证了其可行性。

复合受力下混凝土箱梁抗扭承载力计算方法与试验研究

以修正斜压场理论为基础 ,建立了复合受力下混凝土箱梁抗扭承载力的实用计算方法 ;通过 1 2根混凝土箱梁试验和相关资料的对比分析 ,表明该方法具有较高的计算精度。

CFRP布加固钢筋混凝土梁的新型复合粘结技术

针对外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固钢筋混凝土构件通常发生CFRP布与混凝土之间的剥离破坏,使得CFRP布的抗拉强度得不到充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术,由1个钢片和2个螺栓组成的锚固件对外贴在钢筋混凝土构件上的CFRP布进行锚固,并进行了7根钢筋混凝土梁的试验,主要研究CFRP布的粘贴层数及锚固件间距对加固效果的影响。分析结果表明:新型复合粘结技术可以有效地阻止剥离破坏的发生,使梁的极限承载力得到显著提高,提高程度随CFRP布粘贴层数的增加而增加。

钢丝网复合砂浆加固混凝土梁抗弯刚度计算

对用钢丝网复合砂浆加固的钢筋混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究,研究了这种新的加固技术对钢筋混凝土梁的抗弯承载力的影响和作用。试验结果表明,钢丝网复合砂浆薄层可以明显地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力,提高抗裂性能,增强构件的抗弯刚度。在试验的基础上,分析了钢丝网砂浆加固混凝土粱抗弯刚度的简化计算公式,经试验资料验证,该公式与试验吻合较好。

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

对碳纤维布与钢板复合加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能进行试验研究,探讨了混凝土强度、纵筋配筋率、碳纤维布用量、钢板用量、锚固方式等对复合加固的钢筋混凝土梁的破坏机理、受力性能的影响。试验结果表明:碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁能有效地提高截面承载力,约束裂缝的发展,提高刚度;加载点及端部采用的U型钢板箍较好地防止了梁中剥离破坏的发生。同单种材料加固梁相比,复合加固梁的抗弯性能有较好的改善。

钢板混凝土复合梁在爆炸荷载作用下的损伤评估研究

为满足钢板混凝土复合梁爆炸损伤评估的实际需要,完成了钢板混凝土复合梁与钢筋混凝土梁承载性能的比较试验,研究了两种梁的承载性能与破坏特点,获得了二者的抗力试验曲线、抗弯变形限值及抗力函数。基于钢板混凝土复合梁的等效单自由度运动方程,采用数值求解方法,得出了评估其在爆炸荷载作用下破坏状态的超压-冲量(P-I)等损伤曲线。研究结果表明:钢板混凝土复合梁的承载力、变形限值、临界超压以及临界冲量比钢筋混凝土梁的都要高,前者的抗爆性能更好。

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。