碳纤维布增强二次受力RC构件轴拉计算方法

结合在役钢筋混凝土受拉构件承载力不足的特点,推导了碳纤维布增强二次受力钢筋混凝土构件轴心受拉计算表达式,探讨了预加载程度、持载程度和构件开裂载荷、极限载荷之间的定量关系,并进行了8根碳纤维布增强二次受力钢筋混凝土构件轴心抗拉性能试验研究,分析预加载程度、持载程度对构件开裂载荷和极限载荷的影响.结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高二次受力钢筋混凝土轴心受拉构件极限承载力.所提表达式与试验数据有较好的一致性,可供实际工程设计参考,并对二次受力钢筋混凝土轴心受拉加固具有理论指导意义和工程应用价值.     

FRP筋纤维混凝土受弯构件试验研究

现有采用FRP的受弯构件中, FRP作为主要纵向受拉材料,用量通常较大。这造成FRP筋混凝土构件成本较高,同时还因构件刚度不够导致其变形而非承载力成为设计的控制因素。为了充分发挥FRP材料良好的抗拉性能,建立了FRP筋纤维混凝土受弯构件。通过结构试验的方法研究纤维混凝土对FRP筋混凝土受弯构件延性及变形能力的影响。试验结果表明,纤维的增加能够有效提高FRP筋受弯构件的变形能力,解决了过去FRP筋受弯构件延性差导致配筋率过高的问题。基于FRP筋与钢筋材料上的差异,针对FRP筋混凝土构件建立了相应的延性设计指标。采用该指标对纤维混凝土构件进行分析后发现,随着纤维含量的增加, FRP筋混凝土受弯构件的延性有着明显提高。     

高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的有限元分析

目的对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析,研究其力学性能,以提高构件极限承载力.方法合理选取高强钢材与高强混凝土材料的本构关系,采用有限元分析软件ABAQUS建立了16根高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析模型,对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析.结果高强方钢管高强混凝土轴压短柱受力过程主要分为4个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段.提高钢管的屈服强度,构件的承载力增大,而延性变化不大;提高混凝土抗压强度,构件初始刚度变化不大,承载力增大,延性变差;增大构件含钢率,构件的初始刚度和承载力变大,且延性提高.结论高强方钢管高强混凝土轴压短柱充分利用了高强混凝土抗压与高强钢材抗拉的材性特点,其相互组合作用使构件极限承载力有了显著的提高.     

纤维增强混凝土局部抗压性能试验

基于斜向预应力混凝土道面锚固区应力复杂、混凝土抗裂性能差的特点,开展了纤维混凝土试件局部抗压性能试验,得到了纤维混凝土试件在局部荷载作用下的典型破坏模式,分析了支撑状态、纤维掺量对开裂强度和极限抗压强度的影响,揭示了纤维混凝土在局部受压条件下的破坏机理,并基于拉-压杆模型得到了带孔纤维增强混凝土局部受压承载力提高系数.结果表明试件支撑状态和纤维掺量均显著影响局部抗压承载力和破坏模式;对于相同的支撑状态,随着纤维掺量的增大,试件局部抗压能力逐渐增大;对于相同的纤维掺量,底部完全支撑时试件局部抗压承载力显著高于底部部分支撑状态下的承载力;局部受压面积比、预留孔道尺寸显著影响纤维混凝土试件的局部承载力提高系数.     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性的分析

为全面了解ABAQUS有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律.     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型的静力性能分析

为评估ABAQUS有限元软件中混凝土损伤塑性模型分析混凝土材料和构件静力性能的能力,用该模型对混凝土材料单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析.结果表明,混凝土损伤塑性模型可以较为精确地模拟单轴受压、单轴受拉、双轴受压以及双轴受拉状态下混凝土材料的力学性能,能较好地反映双轴应力状态下的材料破坏包络线,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其破坏特征,但不能很好地描述双轴拉压应力状态下混凝土材料的力学性能,也不能反映材料的体积应变发展变化规律.     

港珠澳大桥沉管隧道的横截面承载力分析

以港珠澳大桥沉管隧道最大埋深段为研究对象,将沉管隧道简化为框架结构,采用荷载结构模型对结构内力进行分析,研究各构件的内力状态.在内力分析的基础上,进一步验算沉管隧道各构件的正截面承载力、斜截面抗剪承载力及结构表面混凝土裂缝宽度.计算结果表明:沉管隧道正常使用状态下的极限承载力由混凝土裂缝宽度控制,正截面承载力和斜截面抗剪承载力都远大于结构的内力;使用有限元软件Abaqus对沉管隧道模拟的结果与理论计算的内力状态、混凝土受拉破坏状态相吻合.     

聚丙烯腈纤维混凝土的低温性能

研究了低温环境下 (气温变化为 - 15～ 5℃ )聚丙烯腈 (PAN)纤维对混凝土力学性能增长趋势的影响 ;探讨了快速冻融试验条件下 (- 17.5～ 7.5℃ )PAN纤维混凝土的抗冻融耐久性 .通过扫描电子显微镜 (SEM)观察发现PAN纤维在混凝土中分散性较好、纤维间距小、纤维和混凝土界面结合状况良好 .研究结果表明 ,掺入PAN纤维增加了混凝土的含气量 ,提高了混凝土的抗拉极限应变、抗弯韧性和断裂能 ,因而有利于混凝土低温环境下的强度增长和提高了混凝土的抗冻融耐久性 .     

布粘贴层数对CFRP布加固钢筋混凝土L形柱力学性能的影响

为了解不同CFRP布粘贴层数L形柱的力学性能,本文利用有限元理论进行模拟试验,对试验数据的分析结果表明:CFRP布粘贴层数对提高试件承载力具有一定的影响,CFRP布粘贴层数越多,异形柱达到极限承载力的过程变得越缓慢;CFRP布粘贴层数的增多,对试件的极限承载力和延性都具有提高作用。本文得到以下结论:在受拉区的CFRP布粘贴能提高构件受拉区的抗拉能力,延缓受拉区钢筋过早发生屈服而引起整个试件的破坏,从而充分发挥混凝土抗压能力。     

对ABAQUS中混凝土弥散开裂模型的静力特性分析

为全面了解ABAQU S有限元软件中混凝土弥散开裂模型分析混凝土材料和构件的能力,用该模型对混凝土材料的单轴、双轴应力状态下力学性能以及构件的抗弯、抗剪性能进行模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明,混凝土弥散开裂模型能较精确地模拟单轴受拉和受压、双轴受压和双轴拉压应力状态下混凝土的力学性能,也能较好地预测钢筋混凝土构件的抗弯和抗剪性能及其相应的破坏形态,但不能很好地描述混凝土双轴受拉应力状态下材料的力学性能,也不能反映体积应变发展变化的规律。     

高强合成纤维混凝土机场道面接缝抗冲击性能

针对高强合成纤维对机场道面接缝处的抗冲击性能改善作用进行了研究。研究中采用改制后的混凝土路面轮辙试验机进行轮式抗冲击试验,以混凝土脱落量来衡量其损伤程度。试验试件分为无错台和有错台2组,模拟机场道面接缝处的实际情况。结果表明:对于2组道面试件组,冲击荷载作用次数的增加均会导致混凝土脱落量的增加。对于无错台试件,1 000次冲击作用后,纤维掺量为1.4kg/m3的混凝土脱落量比普通混凝土减少51.1%。对于有错台试件,随着纤维掺量增加至1.4kg/m3,混凝土脱落量分别减少73.3%,72.5%,46.6%。这说明高强合成纤维掺量的增加可以有效减轻接缝两侧边角和错台边角的混凝土受冲击脱落现象,且改善效果越来越明显。     

均布荷载下废弃纤维再生混凝土板受力性能

为了研究废弃纤维再生混凝土板的受力性能,制作了设计变量为再生骨料取代率和废弃纤维体积掺入量的5块板试件,模拟均布荷载进行了堆载试验。对废弃纤维再生混凝土板的受力过程进行了破坏形貌观测、钢筋应变和板跨中挠度变化等问题进行了对比分析。试验结果显示,再生粗骨料的加入降低了板试件的承载能力,但是加入废弃纤维可以有效的提高再生混凝土板的承载能力,最优废弃纤维体积掺入量为0.12%。基于Bailey模型提出了废弃纤维再生混凝土板承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

CFS/GFS层间混杂加固纤维混凝土梁抗弯试验研究

对采用杜拉纤维和钢纤维混杂改性的混凝土梁外贴碳纤维布和玻璃纤维布（CFS／GFS）进行混杂加固抗弯试验，对构件的开裂及发展情况以及构件加固后刚度的变化进行了对比分析研究．试验结果表明，掺入杜拉纤维和钢纤维，可以延缓混凝土构件微裂缝的出现，控制裂纹扩展，提高混凝土材料的强度，这种混杂纤维混凝土梁在试验过程中表现出比单一纤维混凝土梁更为优良的材料性能．采用不同形式的纤维布加固混凝土梁得到的加固效果有较大的不同，按试验方案采用CFS／GFS层间混杂加固纤维混凝土梁是一种有效的加固方法，在保证提高承载力的前提下，既提高了纤维混凝土构件的延性，又可降低加固成本．     

短切柔性纤维对密实型沥青混凝土断裂特性的影响

纤维对沥青混凝土的改性效果已得到道路工程界的广泛认可,为探讨不同纤维对沥青混凝土断裂特征的影响,以玻璃纤维和玄武岩纤维作为研究对象,进行半圆抗拉试验,采用数字图像相关技术对半圆试件的全场位移与应变进行实时测量。通过分析极限抗拉强度、极限破坏应变、模量、裂缝缝嘴张开位移、临界断裂能、断裂韧性等指标,探讨了不同纤维对沥青混凝土抗裂性的增强效果。结果表明,两种纤维均能有效改善沥青混凝土的极限强度与破坏延性,纤维改性沥青混凝土具有更高的峰后持荷能力,在沥青混凝土开裂后仍能保持较高的承载能力。玻璃纤维改性沥青混凝土具有更高的临界断裂能量和断裂韧性,基于所选指标建议在工程应用中短切纤维长度不宜超过12 mm。     

钢纤维混凝土抗裂性能测试

在混凝土材料中添加乱向分布的短纤维,能够改变其材料的力学性能,增强混凝土结构的变形能力．采用单轴拉伸、三点弯曲和楔入劈拉三种实验模型分别进行纤维混凝土及素混凝土材料的抗裂性能试验,对比分析两种材料的试验结果,发现在混凝土中掺入一定量的钢纤维,对混凝土结构最大承载能力的提高作用有限,却能够非常明显地增加其材料的断裂韧性和断裂能,加入钢纤维后混凝土材料的变形能力也会大大提高．     

聚丙烯纤维对高强混凝土高温后残余抗压强度的影响

对掺聚丙烯纤维的高强混凝土立方体试块进行了高温后残余抗压强度试验研究,分析了高温对高强混凝土残余抗压强度的影响,以及不同掺量和长度的聚丙烯纤维对高温后聚丙烯纤维高强混凝土残余抗压强度的影响。结果表明,适宜掺量和长度下,聚丙烯纤维既可抑制高强混凝土高温爆裂,又可明显提高高强混凝土的残余抗压强度,有利于改善高强混凝土的高温韧性。     

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.     

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.     

不同种类聚丙烯纤维混凝土性能对比试验

针对路面水泥混凝土的性能要求,对比研究了四种聚丙烯纤维对水泥混凝土性能的影响。结果表明,四种聚丙烯纤维对混凝土强度、韧性、耐磨性及渗透性均有不同程度的改善;聚丙烯单丝纤维能够提高混凝土的抗冻性,并且优于其他三种纤维;某些聚丙烯纤维不但没有改善混凝土的抗冻性,还使抗冻性下降;在选用聚丙烯纤维时,应根据不同的使用目的进行选择。     

浅谈混杂纤维混凝土的增强机理

在混凝土中,掺杂纤维常常用来改善基体的韧性与塑性。单掺纤维混凝土改善混凝土性能有限。混杂纤维混凝土是由两种或者两种以上的纤维按一定比例混掺,既发挥不同纤维的优点,又能体现它们协同效应。混杂纤维水泥基复合材料可以发挥两种纤维的优点。第一种纤维强度高,可以提高整体的初始开裂强度和极限强度,第二种纤维延性、塑性好,可以提高后期开裂阶段的韧性和塑性。本文分析了混杂纤维混凝土的增强机理及研究方法,回顾总结了目前混杂纤维增强混凝土的研究现状。对其应用前景进行了初步探讨争展望。