轻质组合桥面板采用增强混凝土材料提升力学性能研究

钢桥面板的刚度不足常常会导致其产生疲劳破坏和铺装层开裂破坏，从而严重影响结构和行车安全。为了增强钢桥面板的刚度和减少水泥用量，采用碱激发超高性能混凝土作为加铺层，研究了保护层厚度和配筋率等参数对组合板的破坏模式、抗弯性能、抗剪性能和抗疲劳性能影响规律。结果表明：正弯矩和负弯矩作用下组合桥面板分别呈现挤压破坏和弯曲破坏模式，保护层厚度主要影响组合板的开裂荷载，配筋率主要影响组合板的极限承载力，工程上可适当减小保护层厚度和增加配筋率以提升组合板的承载能力和抗疲劳性能，增加栓钉的直径能显著提升组合板的抗剪性能和抗疲劳性能。     

GFRP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形,显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响,从而得到了一些有益的结论。     

GRIP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力，且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形，显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响，从而得到了一些有益的结论。     

冷弯薄壁型钢‐混凝土组合构件受弯承载力的影响因素分析

运用学者周绪红的非线性有限元分析法,分析连接螺钉间距、钢材屈服强度、混凝土强度、混凝土翼板厚度和冷弯薄壁型钢钢梁板厚度等因素对冷弯薄壁型钢-混凝土组合构件受弯承载力的影响。结果表明:连接螺钉间距、钢材屈服强度、冷弯薄壁型钢钢梁板厚度以及混凝土翼板厚度对冷弯薄壁型钢-混凝土组合构件受弯承载力影响显著,而混凝土强度对冷弯薄壁型钢-混凝土组合构件的受弯承载力基本没有影响。减小压型钢板与钢梁连接螺钉间距,提升钢材屈服强度,增加冷弯薄壁型钢钢梁板厚度以及增加混凝土翼板厚度,可有效提升冷弯薄壁型钢-混凝土组合构件受弯承载力。     

薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压性能试验研究

通过12根内置大尺度矿渣的薄壁钢管矿渣混凝土短柱的轴压试验,以核心混凝土强度、截面含钢率、矿渣块体取代率为变化参数,分析了新型短柱的破坏模式、荷载-位移关系,同时探讨了三种因素对新型短柱轴压承载力的影响程度.结果表明:全部试件均发生了剪切破坏,且试件都具有较高的轴压承载力和后期变形的能力;核心矿渣混凝土强度等级对新型短柱轴压承载力的影响程度最大,其次是含钢率,影响能力最小的是矿渣块体取代率.研究成果说明薄壁钢管矿渣混凝土短柱在承载力、延性方面有较多的优越性,有进一步研究和推广应用的价值.     

ECC修复既有RC梁界面粘结与受弯性能试验研究

基于ECC修复既有混凝土梁的弯曲试验,主要分析了界面粗糙度、ECC层厚度与既有混凝土梁损伤参数对修复梁界面粘结和受弯性能的影响.研究结果表明:界面粗糙度和既有混凝土梁损伤参数对界面粘结性能的影响较为显著,而ECC厚度的影响则不太明显.与RC梁相比,修复梁的裂缝形态有明显改善,截面刚度得到提高,各特征荷载值均有不同水平的增长,由于ECC层的承拉与阻裂作用,修复梁开裂荷载的提高幅度最大,且适当增大界面粗糙度、ECC层厚度及减小损伤参数的修复梁,其受弯性能改善的就越明显.     

基于分形理论的玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁受弯性能研究

为了利用梁表面裂缝的分布和演化过程来研究玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁的受弯性能,对6根不同废旧钢纤维(Recycled Steel Fiber,RSF)体积掺量和配筋率的试验梁进行受弯试验,并运用分形理论对梁表面裂缝进行分析.验证了玄武岩筋废旧钢纤维混凝土梁表面裂缝分布的分形特征,其分形维数在0.89～1.07之间.探讨了梁表面裂缝分形维数与荷载等级、RSF体积掺量、配筋率及跨中挠度之间的关系.结果表明:分形维数与荷载等级和跨中挠度均呈对数增长关系;极限状态下,RSF的掺入减小了梁表面裂缝的分形维数,RSF体积掺量为1.5％ 时,分形维数最小为0.9722;随着配筋率的增加,梁表面裂缝发展更充分,其分形维数也更大.     

蜂窝状钢骨混凝土L形截面异型柱的正截面受力性能分析

蜂窝状钢骨混凝土L形柱,是一种特别适于钢结构住宅建筑的新型异形柱.为了全面掌握该新型构件的受力、变形特性,首先对2根试件进行了单调加载试验,研究了轴心和偏心压力作用下该新型构件的受力、变形性能与破坏形态;然后利用ANSYS软件进行非线性有限元分析,研究了钢骨腹板开洞率、配钢率等因素对该新型构件性能的影响及其规律,并提出设计建议.研究表明,该新型构件的破坏模式与相应荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏模式相似;在荷载不超过最大荷载的80%之前,该新型构件的截面应变符合平截面假定;钢骨腹板开洞能够增强混凝土与钢骨的协同工作能力;该新型构件的极限承载力随着配钢率、配筋率、混凝土强度、钢材强度的增加而增加,但随其长细比的增加而降低;加载角和偏心距的改变对蜂窝状钢骨混凝土L形柱的承载力影响非常敏感,设计时宜尽量避开最不利加载角对构件承载力的影响.     

嵌入式复材筋加固混凝土桥面板工作性能研究

为了研究表面嵌入式(Near Surface Mounted,简称"NSM")纤维复合筋(FRP筋)加固钢筋混凝土面板的工作性能,对该加固桥面板结构进行试验研究,并通过改变加固筋材类型和加固方式分析其对面板加固效果的影响。通过分析试验结果发现,嵌入式加固能有效提高桥面板承载力,减少面板板底开裂程度和挠度,增强面板刚度,但由于侧向约束刚度的作用筋材类型变化的影响较小。为了深入研究该加固桥面工作机理,对试验模型进行有限元模拟,数值模拟结果与试验结果对比吻合良好。此后采用该数值模型进行参数分析,深入研究混凝土强度、侧向刚度、跨高比、FRP筋弹性模量、加固率、配筋率等结构参数变化对加固桥面板承载性能的影响。参数研究结果表明:侧向刚度和配筋率增加能提高桥面板承载力,但加固效果减弱;桥面板承载力随混凝土强度、加固率和FRP筋弹性模量的增加而提高,但弹性模量变化对桥面承载力提高幅度较小;跨高比增加,桥面板承载力减小,但加固面板承载力提高幅度增长。试验研究和数值分析的结果表明,工程加固时应根据加固面板结构自身材料强度、约束刚度和配筋率选用合理的FRP筋类型和加固率,充分发挥加固材料的作用。     

页岩陶粒混凝土梁的受弯承载力试验研究

通过对16根陶粒混凝土梁和1根普通混凝土梁进行了受弯对比试验,研究了钢筋和陶粒对混凝土梁受弯承载力的影响.结果表明:素陶粒混凝土梁的破坏是由两条贯穿裂缝引起的脆性破坏,其破坏机理是以陶粒破坏为主,破坏断面裂缝贯穿粗集料;混凝土梁的受弯承载力随着陶粒强度和钢筋配筋率的增加呈上升趋势;陶粒的粒径及级配、保护层厚度和钢筋的直径对混凝土梁的承载力也有一定影响.     

FRP管增强混凝土结构的轴压极限强度

通过对组合结构轴心受压后期强化阶段力学特征及组分材料相互约束条件的研究,归纳出FRP管与核心混凝土的轴压极限应力预测公式;运用合成法得到FRP管混凝土的轴压极限强度;分析了各设计参数对组合结构轴压极限强度的影响。结果表明,纤维缠绕角与组合结构轴压极限强度之间呈非线性变化状态,且在不同的缠绕角范围内,轴压极限强度的变化趋势不同,组合结构达到强度极值点的纤维最佳缠绕角为72°。而约束管含量比与轴压极限强度之间近似呈正比关系。     

玻璃钢板加固混凝土梁界面应力有限元分析

本文对玻璃钢板加固混凝土梁界面应力进行了有限元分析,研究了不同玻璃钢板长度、厚度对界面应力的影响,得到了界面应力随玻璃钢板长度、厚度变化的规律.有限元计算结果与试验结果吻合较好.     

蜂窝状钢骨混凝土T形截面异形柱的正截面受力性能分析

为了比较全面地探讨蜂窝状钢骨混凝土T形柱的正截面受力、变形特性,对其进行单调加载试验,以考察在偏心压力作用下该新型构件的破坏形态、受力与变形特性;利用ANSYS有限元分析软件对T形截面柱进行非线性有限元分析,研究钢骨腹板开洞率、配钢率、配箍率、加载角、偏心距、构件长细比、混凝土强度等级以及钢材牌号等主要因素对该新型构件性能的影响及其规律,并提出设计建议．研究表明：该新型构件的破坏模式表现为“受压破坏”的形态;在荷栽不超过极限荷载的90％之前,该新型构件的截面应变符合平截面假定,正截面受力性能优于桁架式钢骨混凝土T形柱;极限承载力随着配钢率、配箍率、混凝土强度、钢材强度的增加而增加,但随长细比、加载角和偏心距的增加而降低;加栽角和偏心距的改变对蜂窝状钢骨混凝土T形柱的正截面承载力影响很大,设计时宜尽量避免出现大偏心距和大加载角的受力状态．     

江苏某桥结构混凝土耐久性现场检测与评估研究

对江苏某桥不同的结构部位混凝土外观、力学性能、碳化深度、钢筋保护层厚度、钢筋锈蚀进行现场检测.检测结果表明各个结构部位混凝土存在竖向裂缝.虽然结构混凝土力学性能存在一定波动性,但总体上处于较好和良好状态.结构混凝土的碳化深度较小,碳化深度与钢筋保护层厚度比值均小于1,结构混凝土碳化深度对钢筋锈蚀影响程度为轻微.混凝土钢保护层厚度变化较小,对钢筋耐久性影响不显著.钢筋锈蚀电位检测表明结构混凝土钢筋锈蚀不明显.江苏某桥各个结构部位混凝土使用状态良好.     

钢筋桁架组合楼板刚度影响因素的试验研究

钢筋桁架组合楼板是一种新型组合楼板,在使用阶段,钢筋桁架、底部钢板和混凝土楼板形成了一个整体,共同承受使用荷载。文章设计了5块足尺钢筋桁架混凝土楼板试件的静力加载试验,得到了使用阶段不同设计参数的单向板构件的破坏形式和不同荷载下的变形,分析试验结果可知,底部钢板对钢筋桁架组合楼板受力性能和刚度的影响不可忽略,此外钢筋桁架高度也是主要影响因素。     

GFRP筋混凝土桥面板内压缩薄膜效应的试验研究

结合压缩薄膜效应对GFRP筋混凝土桥面板进行结构设计,有效降低了桥面板的配筋率,降低了结构的建造成本。以支撑梁宽度、筋材种类、配筋率为参数,对1∶3比例缩小的梁板式桥面板进行静力加载试验,测量各个结构模型在整个加载过程中各阶段的承载力、应变、变形等数据,考察其基本力学性能。分析研究桥面板在轮胎荷载下,支撑梁变形、桥面板的裂缝扩展和破坏形态,清晰揭示压缩薄膜效应在整个受力过程中的变化以及对结构性能的影响。     

结合压缩薄膜效应对BFRP筋自密实混凝土桥面板工作性能有限元分析

采用非线性有限元方法对英国北爱尔兰Thompson桥中的BFRP筋增强自密实混凝土桥面板进行数值分析,通过对比数值模拟结果和试验结果表明所建立的有限元模型能够较准确地反映BFRP筋增强自密实混凝土桥面板在轮压负载下的工作性能。基于有限元模型的有效性,采用非线性数值模拟对该新型桥面板进行极限承载力和破坏模式进行预测及参数化分析。结果表明,BFRP筋自密实桥面板极限承载力大约为欧洲轮压负载150 k N的6倍(100 t),由于现行桥面板设计规范忽略了压缩薄膜效应的存在而导致桥面板极限承载力设计过于保守,参数化分析发现配筋率和筋材类型对桥面板极限承载力影响不大,而混凝土强度和跨高比是影响桥面板极限承载力的主要因素。     

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。     

BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究

设计制作10根梁,包括1根玄武岩纤维(BFRP)筋混凝土梁、1根钢筋混凝土梁以及8根BFRP/钢筋混合配筋混凝土梁。通过试验研究了高配筋率及低配筋率下不同配筋面积比对混合配筋混凝土梁受弯性能的影响,分析其承载力、破坏形态、变形性能、裂缝发展及延性性能,并与BFRP筋混凝土梁以及钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明,BFRP/钢筋混合配筋梁的破坏形式包括两种:高配筋率混合配筋梁钢筋屈服后受压区混凝土压碎;低配筋率混合配筋梁则在钢筋屈服后BFRP筋被拉断,梁发生脆性破坏。混合配筋混凝土梁荷载-挠度曲线表现出以试件开裂和钢筋屈服为转折点的三线性特征。混合配筋混凝土梁极限承载力稍低于BFRP筋混凝土梁,但高于钢筋混凝土梁,且随着配筋面积的增加而增加。混合配筋混凝土梁的延性系数均比钢筋混凝土梁大,且配筋率越低,配筋面积比越大,延性系数越高。要满足结构抗震设计规范要求,建议配筋面积比不小于0.6。     

对FRP筋混凝土桥梁面板承载力性能的非线性有限元分析

为了研究FRP筋混凝土梁面板的承载能力,采用了大型商用软件ABAQUS对Sherif EI-Gamal等的钢混桥梁模型进行了数值模拟。将非线性有限元计算结果同试验结果进行对比分析,非线性有限元的计算结果与试验结果吻合良好。基于数值模准确的分析结果,对结构体系中的压缩薄膜效应进行了分析,并开展了一系列的参数学习,包括混凝土强度、支撑梁刚度以及横隔梁。分析结果表明,压缩薄膜效应对FRP筋混凝土桥面板的承载能力有显著的影响。