Mechanical performance of the mixed post-installed connection in low-strength concrete

Due to inadequate bearing capacity of the chemically-planted steel bar in low-strength concrete, a new mixed post-installed connection is proposed using small diameter anchoring steel bars and grouting materials together to anchor the main steel bar. To investigate the feasibility of the proposed post-installed connections, a series of pull-out tests with different anchors were conducted for comparison,including fully adhesive anchors, partially adhesive anchors,grouting material anchoring connection and the new mixed post-installed connection. The experimental results of the single steel bar pull-out test show that the mixed post-installed connection can effectively enhance the bearing capacity of post-installed steel bars in low-strength concrete. The bearing capacity is increased by nearly two times with no cone-type concrete failure compared with the fully adhesive anchor. The results show that adopting the new mixed post-installed connection can ensure that joint performance meets the requirements if the space dimension is available.

RC框架梁端负弯矩纵筋部分置于梁侧楼板对性能的影响及构造问题分析

为适应建筑多功能、大跨度、重荷载、高抗震的发展要求,框架梁端部负弯矩纵筋配筋率通常较高,节点区钢筋过于密集,混凝土施工质量不易保证,对结构综合性能有不利影响。先对梁端负弯矩纵筋部分设置于梁侧楼板内(简称APNRFS)的布筋方式进行阐述,然后基于试验结果分析探讨了该配筋方式对结构性能带来的变化及相关构造问题。研究表明:梁端采用APNRFS布筋方式一般不会降低框架梁的承载力;梁端的弯曲变形能力和结构抗震性能有一定提高;移至板内的梁负筋布置宽度宜小于有效翼缘宽度范围;移至板内的梁端负筋宜同时兼作楼板负筋;横向分布筋参与受力,设计中应适当增配。

FRP筋混凝土双向板冲切强度公式评估

为评价现有FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的精度,采用数理统计的方法对收集到的38组FRP筋混凝土双向板冲切强度试验数据进行评估。结果表明,影响FRP筋混凝土双向板冲切强度的主要因素有混凝土强度、临界冲切截面周长、有效板厚、FRP筋配筋率及其弹性模量、尺寸效应;在所评价的10个计算公式中,规范公式的预测结果大多比较保守,且其精度均低于文献公式;Ospina公式预测结果与试验结果最为接近,且精度最高,预测结果与试验结果比值的均值为1.03,标准差为16.04%,变异系数为15.53%。研究结果为FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的进一步优化提供了参考。

提升RC框架结构抗震韧性的冗余柱性能分析

本文提出了一种通过设置可更换冗余柱以增强钢筋混凝土框架结构抗震韧性的方法。通过冗余柱纵筋在钢筋机械套筒里的锚固长度以控制冗余柱与框架连接节点处的钢筋失效,节点的刚性连接转变为铰链连接。以钢筋直径和锚固长度为变量,对钢筋机械连接套筒试件进行了13组拉伸试验和6组高应力拉压试验,每组包含3个试件,一个试件包含两段钢筋和一个机械套筒。试验结果表明,适当设计机械连接套筒锚固长度,可实现可控成铰性能。将实测数据应用于冗余柱的截面和构件仿真分析中,证明可通过改变钢筋于套筒锚固长度控制当冗余柱极限变形达到设计值时柱端自动成铰,使冗余柱损坏后仍为关键结构柱提供竖向承载能力,同时保护关键柱在遭遇强震时不易发生严重破坏。

后插入钢筋位置等对Ⅱ型APC接头拉伸性能影响

为探究后插入钢筋位置等对Ⅱ型套筒灌浆搭接接头(简称APC接头)受力性能的影响,对36个接头进行单向拉伸试验,分析试件破坏形式、极限承载力、延性与套筒应变等,并利用ABAQUS进行数值模拟。结果表明:防偏转措施有效提高试件的极限承载力和初始刚度;接头承载力和延性主要受3种因素影响,即钢筋间距、后插入钢筋偏心程度及是否紧贴套筒布置;后插入钢筋布置于套筒中部,钢筋间距大,套筒长边约束弱,接头承载力和延性降低;后插入钢筋偏心布置,易产生弯曲变形,接头承载力和延性降低;后插入钢筋紧贴套筒布置易产生灌浆缺陷,接头承载力和延性降低;两钢筋紧贴对称布置于长轴时,接头承载力和延性最大;极限荷载时,套筒短边侧纵向应变为拉应变,但存在受压趋势,套筒长边侧纵向应变为压应变;套筒长边侧环向应变绝对值基本大于短边侧,小于套筒屈服应变。模拟试件的破坏形态、极限承载力等与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠性。钢筋位置不同时,极限荷载最小值约为最大值的80%。

起波配筋混凝土框架结构的抗内爆性能数值模拟

人工塑性铰在框架结构抗震研究中已经得到广泛应用,其能够控制梁塑性铰出现的位置,避免框架结构在地震中出现梁柱节点破坏而发生连续倒塌,实现“强柱弱梁”的设计目标。一种新型起波钢筋构造的人工塑性铰为结构抗爆设计提供了新的思路。现有的结构静载试验表明,起波钢筋兼具优异的变形性能和较强的极限承载力。采用简化混合建模的方法,基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对采用不同起波配筋方案的钢筋混凝土框架结构进行数值模拟。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,起波配筋梁能有效地吸收冲击力,降低支座反力,推迟反力峰值出现时间,保护梁柱节点,将破坏限制在梁板构件,从而防止结构发生连续倒塌。

基于适用性试验的无机植筋锚固性能研究

现行植筋技术规程要求植筋过程应确保植筋孔干燥、无灰尘,但并非所有工程都能保证植筋条件达到规范要求。为研究植筋安装条件能否影响植筋锚固性能,参照欧洲的建筑紧固件锚栓规范ETAG 001设计植筋胶适用性试验,包括清孔效果试验和孔洞淹水试验。设计植筋直径为12mm和20mm,锚固深度为10d、15d和20d(d为植筋直径)的18组植筋拉拔试件,通过拉拔试验探究钢筋直径、锚固深度及植筋安装条件等因素对植筋锚固性能的影响。试验过程中测量植筋的应变及荷载-位移曲线。试验结果表明:安装条件对无机植筋锚固性能造成不同程度的影响。锚固深度为10d时适用性试验组的极限拉拔荷载最小约为对照组的54.90%,且破坏形式由混合破坏转变为钢筋拔出破坏;随着锚固深度的增加,安装条件对植筋锚固性能的影响逐渐减小,当深度达到20d时,适用性试验组的极限拉拔荷载与对照组相差小于10%。通过拉拔试验过程中钢筋应变的测量和计算,可知植筋试件在拉拔试验过程中粘结应力分布是不均匀的,粘结应力峰值靠近植筋加载段且峰值大小约为其他测点的1.5倍;此外,安装条件对不同试验组粘结应力的分布影响较小。

基于改进YOLOv8的轻量化钢筋端面检测算法研究

【目的】解决端面密集、直径尺度不统一、端面边界粘连、端面与背景融合以及端面之间存在遮挡等问题下的钢筋精确计数。【方法】提出了一种改进的轻量化YOLOv8模型框架,引入了空间和通道重建卷积模块(SCConv)和针对小目标检测的归一化Wasserstein距离(NWD)损失函数。【结果】消融试验的结果表明,SCConv模块可以在大幅减少网络参数的情况下保持网络性能,而NWD损失函数可以有效提高钢筋端面检测模型的精度,为高精度、轻量化的钢筋计数问题提供有效的解决方案。

LDHs-BTA的制备及其对钢筋的阻锈性能

采用焙烧-还原法制备了苯并三唑改性水滑石(LDHs-BTA)并对其进行了表征,同时通过电化学阻抗谱测试和氯离子吸附试验探究了LDHs-BTA对钢筋的阻锈性能.结果表明:LDHs-BTA能够有效提升模拟混凝土孔隙溶液中钢筋的耐腐蚀性能;LDHs-BTA通过层间BTA^(-)与Cl^(-)之间的离子交换,实现了对Cl^(-)的吸附,其吸附过程符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为308.41 mg/g;当LDHs-BTA掺量为0.5%时,钢筋锈蚀的临界Cl^(-)浓度显著增大,从0.02 mol/L提升至0.10 mol/L.

基于腔体单元和Rebar单元的空气弹簧性能分析

建立了空气弹簧有限元离散模型,研究了空气弹簧内压-位移、容积-位移、最大外径-位移以及载荷-位移关系,仿真结果与实测结果对比表明,两者具有很好的一致性。研究了工作高度和帘线角度对空气弹簧承载能力、刚度特性以及空气弹簧在工作过程中直径变化的影响,结果表明空气弹簧的工作高度和帘线角度是影响空气弹簧性能的重要因素。

基于rebar单元的载重子午线轮胎模型建立及验证

运用ABAQUS非线性有限元分析软件并基于rebar单元建立12.00R20载重子午线轮胎有限元分析模型,同时进行装配、充气和静态加载仿真模拟分析。对比轮胎载荷-下沉量仿真模拟和试验结果,证明了模型建立的有效性。该模型有助于进一步分析轮胎的力学特性。

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明:高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。

基于rebar单元的航空轮胎模型建立与分析

运用ABAQUS非线性有限元分析软件并基于rebar单元建立H44.5×16.5-21型航空轮胎有限元分析模型,同时进行装配、充气和静态加载仿真模拟分析。着重研究了二维轴对称模型充气后各部位产生的变形量、变形分布规律,获得了充气轮胎的断面和半径变化量。并分析了充气轮胎各层帘布和橡胶产生的应力和应变。证明了建模的有效性。

叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

木质素磺酸钠衍生物对钢筋的阻锈作用研究

钢筋混凝土结构往往因钢筋锈蚀而发生过早破坏,加入阻锈剂可以有效抑制钢筋腐蚀,提高钢筋混凝土结构的耐久性。木质素磺酸盐作为一种绿色高效组分,具有良好的阻锈性能,但其减水效果较差,单独使用无法满足现代混凝土大流动度和高强度技术需求。为此,对木质素磺酸钠进行羟基、羧基接枝改性,合成了木质素磺酸钠衍生物,并将其掺入模拟孔溶液和水泥砂浆中,研究其对钢筋的阻锈作用。结果表明:模拟碱性氯盐环境和砂浆加速腐蚀环境下,木质素磺酸钠衍生物均可增大电荷转移电阻以及减小腐蚀电流密度,起到显著的阻锈作用;在水灰比为0.35时,掺入木质素磺酸钠衍生物的水泥净浆流动度可达350 mm,减水效果接近聚羧酸,可满足混凝土的流动性和强度需求。

免拆纤维板底模钢筋桁架叠合板受弯性能试验

免拆纤维板底模钢筋桁架叠合板适用于民用建筑和工业建筑,具有较好的经济性与施工便利性.为研究底模与混凝土的协同受力情况,对12块足尺纤维板底模钢筋桁架叠合板进行静力试验,分别研究桁架间距和跨度对免拆底模叠合板力学性能的影响及免拆底模对叠合板的抗裂性能和破坏模式的影响,测得了相应的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、裂缝开展及分布状况、破坏形式及相应的破坏荷载等.结果表明:免拆纤维板底模钢筋桁架叠合板破坏模式均为受弯破坏,但由于纤维板的材料特性,其破坏模式与混凝土底板存在差异,水泥基纤维板开裂无明显前兆,开裂突然,表现为纤维板整体性拉断,且多为半贯通、贯通裂缝;纤维板底模与后浇混凝土的协同受力性能良好,叠合面未出现滑移现象,所采用的自攻螺丝连接方式可满足叠合面的抗剪需求;减小桁架间距会提升叠合板的极限承载力,桁架间距对屈服荷载影响较小;下弦与上弦钢筋应变均得到了充分的发展,桁架腹杆应变较为复杂,在整个受力过程均保持弹性状态,各部位应变随着纤维底板的开裂也产生一定波动;采用截面换算法,提出纤维板底模钢筋桁架叠合板底板开裂应力近似计算公式,计算结果表明纤维底板的开裂应力较混凝土底板有较大程度提升,即采用纤维底板可提升叠合板的抗裂性能.

基于REBAR模型的空气弹簧有限元分析

利用 MARC非线性有限元分析软件建立空气弹簧有限元模型 ,帘线增强结构采用 REBAR单元 ,计算研究了胶囊基体和帘线增强各自的应力情况 ,分析了帘线材料参数对胶囊强度和刚度的影响。

基于模型预测控制的多钢筋并行排布智能深化设计方法

传统钢筋深化设计的大量排布工作是基于手动或半自动化的方式完成的,时间及人工成本较高。目前基于单根钢筋的智能设计方法存在3个问题:同向钢筋没有共享机制,无法利用相似信息,造成大量重复性计算;钢筋之间不具备协同机制,无法保证钢筋前后左右间距的一致性;优化策略基于局部信息进行智能体轨迹规划,难以应对复杂和特殊的钢筋排布场景。为解决上述问题,提出基于模型预测控制(MPC)的多钢筋并行排布智能设计方法,以提高钢筋的排布效率及质量。MPC是一种可以兼顾全局信息和局部信息的寻优策略,通过滚动优化和最优解首元素的应用,提高钢筋应对复杂环境的能力,实现钢筋智能避障和长度优化。多钢筋并行排布策略采用领航跟随者模式实现信息共享和行为协同,利用同向钢筋的相似信息,可减少重复性工作并保证钢筋间距一致。为提高优化效率和质量,结合群体智能的优点进一步改进差分进化算法,并将其作为MPC的求解器。实验结果表明,通过与单钢筋排布方法在不同障碍物情形下的对比,提出的多钢筋并行排布方法能够有效提高钢筋排布的质量、优化效率和应对复杂障碍物场景,并以预制混凝土楼梯构件设计为示例,验证了所提方法的可行性和有效性。

凿毛植筋新老混凝土结合面抗剪性能试验研究

新老混凝土结合面是结构整体受力,尤其是剪切受力的关键。以植筋率(0.17%、0.34%、0.51%)和植入钢筋深度(10、15 cm)为变量,制作5组10个Z形试件进行剪切试验,分析植筋率和植入钢筋深度对新老混凝土试件剪切性能的影响规律。结果表明:植筋及整体浇筑试件的破坏面上均伴有骨料剪断和砂浆-骨料脱黏现象,呈典型的脆性破坏特征;植筋试件开裂后,抗剪承载力主要由结合面植入钢筋承担;增加植筋率及植筋深度,试件抗裂性能及抗剪强度均有所提高;整体浇筑试件的开裂、极限剪应力分别为2.98、7.22 MPa,是所有试件的最大值,表明整体浇筑试件的抗裂性能最优,抗剪强度最高。

基于黏聚力模型的螺纹钢锚杆拉拔数值模拟

为研究螺纹钢锚杆锚固结构变形破坏机理,采用ABAQUS软件建立锚固结构轴对称数值模型,基于黏聚力模型,开展数值试验,获得锚固结构拉拔过程中锚杆变形、荷载以及锚固体位移场分布演化规律。试验结果表明:在相同的拉拔位移下,小肋间距锚杆也能够承受更高的拉拔荷载,表明小肋间距锚杆对巷道围岩变形的承载能力更强;在锚杆拉拔过程中,随着拉拔位移的增加,岩体破坏和离层区域呈倒碗形向岩体深部扩散,当拉拔位移增加至9.06 mm后,岩体锚固段末端处位移增速加大,岩体的最大位移为4.79 mm,出现在锚固段端口处,最终导致锚固段基体破坏;锚杆轴力与锚杆肋间距呈负相关,锚杆的轴力随着肋间距的减小而增加。