超高性能混凝土研究综述

介绍了超高性能混凝土(UHPC)的提出与世界各国的研究概况、UHPC的基本制备原理与技术指标;对UHPC材料制备技术、超高性能机理、材料性能、工程应用研究进展进行了综述,提出了基体材料组成、凝结硬化过程与细观结构,纤维增强增韧机理细观力学分析,组成设计与制备技术,材性测试方法与指标体系,基于工程应用的研究与创新性应用研究,经济性和标准与规范等方面的研究方向。结果表明:UHPC在理论研究与工程应用方面都取得了可喜的进展,随着环保、可持续发展日益受到重视,UHPC具有极好的发展前景。

空心板延伸桥面板桥温度胀缩变形研究

为准确计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形,以某空心板延伸桥面板桥为背景进行研究。监测该桥主梁截面温度场和梁端胀缩变形,与分别采用截面平均温度、桥面板温度、规范给出的有效温度标准值计算的梁端胀缩变形值进行对比。采用MIDAS-FEA建立空心板横截面有限元模型,研究结构参数对空心板截面平均温度的影响,并对比我国不同气候区的空心板截面平均温度极值与规范值的差异。结果表明:采用截面平均温度变化值计算空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形较为准确;历史极端高温阶段,随着主梁高度及桥面铺装厚度的增大,空心板截面平均温度最高值降低;采用规范给出的有效温度标准值,可能低估空心板延伸桥面板桥的梁端温度胀缩变形。

多跨中承式系杆拱桥的系杆组合布置方案研究

以江西余兴贵大桥为背景工程,采用有限元分析方法,研究多跨中承式系杆拱桥中的通长系杆与分跨短系杆作用,讨论合理系杆布置方案.结果表明,边跨系杆减小拱脚负弯矩,可改善刚构区受力性能;中跨系杆增大拱脚负弯矩,不利于主拱肋受力;通长系杆作用与边跨系杆相同.从平衡推力、结构内力影响及施工便利等方面综合考虑,边跨系杆与通长系杆的组合为合理方案.

钢管混凝土组合桁梁温度梯度试验研究与温度效应分析

以某钢管混凝土组合桁梁桥为工程背景,进行钢管混凝土组合桁梁的截面温度场现场监测与试验研究,通过比较分析,提出组合桁梁典型温度梯度分布;采用有限元方法,研究不同温度梯度下的结构温度效应。分析结果表明:温度梯度的取值对组合桁梁结构受力与变形影响明显;实测温度梯度作用下的温度效应值大于现行规范计算值。

不同形状钢纤维对UHPC受拉性能影响的试验研究

钢纤维对UHPC基体的增强增韧作用,受到其材料、形状、尺寸和掺量等因素的影响.本文采用优化设计后的狗骨试件尺寸,以目前应用最多的圆直钢纤维和弓形钢纤维为对象,对UHPC材料进行单轴拉伸试验研究,并与抗折、劈裂强度试验结果进行对比分析;分析在钢纤维体积掺量为2%的情况下,单掺不同形状圆直钢纤维和弓形钢纤维对UHPC基本材料性能的影响,并分析纤维增强系数和长径比之间的关系.掺有钢纤维的试验组,随纤维长径比的增大,应力-应变曲线中的弹性段峰值点增大,硬化段增长,软化段变得平缓,曲线所包围面积也增大.掺弓形钢纤维试验组曲线下降段呈现锯齿形.掺量相同时,圆直长纤维对轴拉强度、极限应变、弹性模量的提高效果明显,短纤维对初裂强度的提高效果明显.弓形钢纤维增强的UHPC,随纤维长径比的增大,其轴拉强度、极限应变、弹性模量和断裂能增强,其初裂强度递减.纤维增强系数和其形状、长径比有关.

超高性能混凝土应用进展

针对超高性能混凝土(UHPC)近年来成为土木工程领域研究热点的情况,首先统计分析了中国国家自然科学基金资助超高性能混凝土研究项目的数量,介绍了国际上主要的UHPC学术会议,然后综述了各国UHPC实际工程应用进展和标准制定进展,最后对UHPC最低抗压强度、定义、工程应用和标准制定进行了讨论。结果表明:中国UHPC研究的广度、深度与系统性不断增强,已成为国际UHPC研究的重要力量,当前和未来一段时间内,UHPC实际工程应用将主要集中在亚洲国家;作为实际工程应用重要基础的UHPC标准(含规程、规范和指南)在不断的制订与更新之中,中国有关UHPC地方、协会与团体标准的制定呈井喷式现象,其中中国依托亚洲混凝土联合会,正在编制的亚洲UHPC材料和结构设计指南将成为第1个有关UHPC的国际团体标准;目前仍无法设计一个全球均可接受的UHPC强度最低要求和UHPC定义;为取得更好的经济效益和推广应用,建议中国的UHPC抗压强度最低要求定在120～130 MPa之间;中国在UHPC研究与应用方面具有广阔前景。

蝴蝶型拱桥稳定性参数分析

建立实桥有限元模型,研究蝴蝶拱桥稳定性能,对不同荷载作用、矢跨比、主拱倾角、拱肋连杆位置及构件刚度等参数进行分析.分析结果表明:选择合理主拱矢跨比与外倾角可使蝴蝶拱获得更优稳定性;跨中处肋间连杆对稳定性影响大;构件刚度对结构稳定的影响度依次为主拱肋、肋间连杆及副拱肋.

流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段应力分析

斜拉桥索梁锚固区是结构受力关键部位,构造与受力复杂.为掌握流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段的应力特点,采用通用有限元软件ANSYS建立索梁锚固段实体计算模型,并通过光弹试验验证模型正确性.在此基础上,分析索梁锚固区的应力分布以及结构传力特点.研究结果表明,加载端设在计算长度外的2倍桥宽处,可消除边界效应影响;在不利荷载作用下,结构以受压为主,应力分布均匀,且应力数值小;横梁横向受弯,合理的预应力设计使得横梁全截面受压;细化构造设计可缓解过人孔洞转弯处及斜拉索锚固点应力集中.

混杂钢纤维UHPC单轴拉伸性能的混杂效应分析

为研究混杂不同钢纤维对UHPC轴拉强度、初裂强度和弹性模量的影响,采用优化设计的狗骨试件尺寸,开展了4组,共150个试件的单轴拉伸试验研究。混杂钢纤维参数有:混杂不同长径比圆直纤维、混杂不同长径比弓形纤维,以及混杂不同形状纤维。试验结果表明:在钢纤维总掺量不变下,混杂短圆直和长圆直钢纤维对UHPC材料的抗拉强度、初裂强度和弹模,均能达到正混杂效应;混杂不同长径比的弓形钢纤维,仅提高抗拉强度和弹模,对初裂强度没有明显的影响。其余的混杂纤维试验组,对材料抗拉强度、初裂强度和弹模均显示零效应。因此,采用短圆直钢纤维与大长径比圆直钢纤维或者弓形钢纤维进行混杂,能充分发挥长短纤维各自优势,上述分析结果可为UHPC混杂纤维设计提供参考。

超高性能纤维增强混凝土中纤维作用综述

对纤维在超高性能纤维增强混凝土中的作用进行研究.结果表明:钢纤维、无机纤维主要提高强度,有机纤维主要提高韧性;异形纤维对提高力学性能效果较好且对流动性影响较圆直形大;随着纤维掺量、长径比的增加,流动性递减力学性能随之提高有个转折点;长短纤维、不同材性纤维混杂可能取得正效应;材料性能随着混杂比率在三种混杂效应下有不同变化规律.

超高性能混凝土形状与尺寸效应分析

为研究试件形状和尺寸对超高性能混凝土抗压强度的影响,分别开展立方体和圆柱体共6种规格试件、12批次的试验,对试验结果进行尺寸、形状效应的分析.结果表明,试件尺寸越大,强度越低;立方体的尺寸效应比圆柱体明显;圆柱体试件对立方体试件的换算系数,随着试件尺寸的增加不断减小.试件边长(直径)为150mm时,圆柱体试件的强度大于立方体的;试件边长(直径)为70和100mm附近时,圆柱体试件的强度小于立方体.在此基础上,结合收集到的文献数据,给出了以100mm立方体为基准的形状尺寸统一换算关系,并对各标准最低抗压强度值进行换算后的比较.建议我国将UHPC最低标准强度从现有的100MPa提高到120~130MPa,对于测试试件,可继续沿用现有的100mm立方体,建议补充70.7mm立方体作为非标准试件.

基于压电陶瓷应力波的套筒灌浆缺陷检测

采用基于压电陶瓷应力波的方法对套筒灌浆的密实性进行缺陷检测。通过有限元方法模拟灌浆套筒构件在健康与不同缺陷工况下的响应信号,在此基础上采用小波包变换定义了缺陷检测指标小波包能量。数值算例研究结果表明:小波包能量指标能够有效地识别灌浆套筒内部灌浆料的密实性,并且随着灌浆缺陷的增大而逐渐增大。