轻骨料混凝土的配制研究

通过对LC30轻骨料混凝土进行骨料预湿,选择搅拌工艺和复合掺合料,添加增粘剂等方法,探寻轻骨料混凝土的配制思路,试验发现,添加增粘剂并经预湿处理的全轻骨料混凝土,在能够满足强度等级要求和工作性的前提下,密度可降至1 650 kg/m3。

CFRP丝股新型锚固系统受力分析及试验研究

为解决CFRP丝股现有内锥形锚具锚固区的径向挤压应力分布不合理及丝股在受荷端存在弯折等问题,研制了双筒黏结型锚具。该新型锚具在传统内锥形锚具内,置入一个带有多条纵向切缝的钢质套管,套管切缝的宽度沿纵向渐变,则套管的径向收缩刚度随之渐变,此举可避免小孔端挤压应力过大,以实现径向挤压应力的合理分布。套管包裹住CFRP丝股,以环氧树脂作为黏结介质,并对锚具进行预紧。利用ANSYS软件对6组不同丝间距和套管壁厚的新型锚具进行受力模拟,得出最优锚具设计尺寸参数,探明了锚固区筋材应力分布情况;制作现有传统内锥形锚具及新型锚具,对19丝Φ5的丝股进行静力拉伸试验,并对各影响因素进行分析。结果表明:新型锚具锚固效率系数可达到110%,相比普通内锥形锚具提高了近30%;丝间距以1~2 mm为宜,丝间距越小锚固性能越好;套管、预紧力对提高锚固性能影响很大,套管的壁厚在4~6 mm为宜,在此范围内壁厚越大,丝间距对锚固性能的影响越弱;预紧力大小约等于锚固系统极限承载力时,锚固效率相对于无预紧作用提高12%。

预应力碳纤维织物增强混凝土板加固受弯梁设计理论研究

为提升加固梁的抗弯承载力和施工效率,提出了一种射钉作为连接层的加固方式,为充分发挥加固材料性能,需要对射钉的传力机理和加固梁抗弯承载力进行深入研究,因此,该文开展了基于预应力碳纤维织物增强混凝土(P-TRC)板采用射钉加固混凝土梁的四点弯曲试验;通过平截面假定和截面极限状态分析,提出了P-TRC板加固梁在不同破坏模式下的受压区高度计算公式;在梁底纵筋屈服后,考虑了射钉弯曲导致的碳纤维织物应变滞后,并由力矩平衡得到不同破坏模式下加固梁的正截面受弯承载力计算公式;此外在考虑预应力碳纤维织物等代和加固梁试验结果的基础上,提出了P-TRC板加固梁正常使用阶段和塑性阶段的跨中挠度理论计算公式。为验证加固梁的正截面受弯承载力与跨中挠度的计算公式,设计6种工况试验与理论计算,结果表明试验值与计算值较为吻合。该文提出的计算方法在指导实际工程设计时具备一定参考价值。

新型大直径GFRP筋锚具设计及试验研究

针对单根大直径GFRP筋因体表比过大难以锚固的问题,对已有黏结楔式锚固体系作出改进,将直接浇筑于锚筒和筋材之间的黏结介质替代为环氧树脂并在装配前进行预制;在环氧树脂楔块与锚环之间设计锥角差以消除加载端的剪切效应。通过理论分析新型锚具的受力机理,推导出锚具内力的分布规律以及锚具承载能力估算公式,从而为设计尺寸提供依据;利用有限元软件ABAQUS对9组不同内坡角和锥角差的新型锚具进行受力模拟,得到一组最优设计参数使锚固系统承载力达到最大,据此制作实体锚具对Φ32 mm的GFRP筋材进行静力拉伸试验。结果表明:新型锚具的设计参数相互影响,锥角差显著影响内部结构受力,锥角差越大锚具承载力越大,但过大锥角差可能会产生过大径向压力从而对楔形体造成破坏。内坡角越大锚具承载力越大,但过大的内坡角会导致筋材所受夹持力过小从而发生整体滑脱破坏;以锚筒长度235 mm为例,其最优的内坡角可取10%,锥角差取0.5°;预制楔形块的轴向刚度和强度对新型锚固体系的影响巨大,楔形块加入轴向FRP筋可防止黏结介质拉裂,从而有效提高内部结构的整体工作性能;新型锚具能够将复杂应力状态后移至有效锚固区后部分,避免了加载端的剪切效应,在有效锚固段受力始终均匀变化,可充分发挥GFRP大直径筋材抗拉能力;以Φ32 mm的GFRP筋材为例,极限承载力可达629.4 kN,远超GFRP筋材标准承载力,最高锚固效率达到139.9%,破坏方式主要以炸丝为主,静力锚固性能可靠。