钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴循环受压应力-应变关系研究

为研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的力学行为,对48个混凝土试件进行了单轴循环受压试验,分析纤维种类、体积掺量和长径比等因素对受压应力-应变全曲线的影响。研究结果表明:混杂纤维混凝土试件循环受压破坏呈现明显的延性特征;混杂纤维的掺入可显著改善混凝土循环力学行为,表现为混凝土峰值应力高、延性好、滞回耗能能力强、性能退化程度低等;混杂纤维对混凝土塑性应变累积具有明显约束作用;与普通混凝土相比,混杂纤维混凝土的刚度退化较慢,受纤维特征参数的影响不明显;纤维对混凝土应力退化影响较小,可忽略不计。基于试验结果以及其他相关文献的试验数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土单轴循环受压应力-应变关系全曲线方程,计算结果与试验结果吻合良好。     

聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两因素,设计制作了7组混凝土试件,通过单轴受压应力-应变全曲线试验,研究了聚丙烯纤维对混凝土力学行为的影响。采用声发射信号采集系统同步监测混凝土内部损伤演化过程,分析了聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理。结果表明,聚丙烯纤维显著改善了混凝土的峰后延性和抗压韧性。混凝土试件贯通裂缝形成时,声发射撞击数突增,应力迅速下降,损伤发展较快。随着纤维体积掺量增加,试件声发射累计撞击数逐渐增大;纤维长径比为280时,声发射累计撞击数最大。聚丙烯纤维混凝土破坏时剪切裂纹所占裂纹总数比重较大,试件呈现剪切破坏形态。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土轴心受拉应力-应变关系研究

考虑纤维种类、长径比、体积掺量3个主要因素,设计制作34组纤维混凝土试件,通过轴心抗拉试验,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土轴心抗拉应力-应变关系。结果表明,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土在受拉破坏时,呈现明显的塑性破坏特征;与相同配合比的基体混凝土相比,随钢纤维和聚丙烯纤维特征值的提高,混杂纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线特征点的应力、应变均有显著提升。基于试验结果,分析纤维特征值对特征点应力、应变的影响,提出关于纤维掺量和长径比的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土轴心抗拉应力-应变关系曲线方程,包括特征点应力、应变的计算公式,可供工程设计参考。     

碳纤维混凝土单轴循环受压应力应变曲线试验研究

为了研究碳纤维混凝土的力学行为,制作混凝土试块进行单轴循环受压试验,分析碳纤维不同长度和掺量等影响因素对混凝土力学性能的影响.试验表明:掺有碳纤维的混凝土试件不仅呈现出了比较明显的延性破坏特征,而且还可以使混凝土的循环受压力学行为得到显着的提高,主要表现为提高峰值应力、峰后延性和滞回耗能能力,也减小了刚度退化程度和塑性应变累积等.基于本试验得到的结果,建立了碳纤维混凝土受压应力应变曲线方程,为碳纤维混凝土结构设计和工程应用提供了帮助.     

循环受压状态下钢纤维混凝土一维弹塑性损伤本构模型研究

设计制作36个钢纤维混凝土试件,通过单轴循环受压试验,研究钢纤维混凝土循环受压性能,分析钢纤维特征参数对其影响,在此基础上,参考《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）,建立了钢纤维混凝土循环受压弹塑性损伤本构模型。结果表明：钢纤维混凝土试件在循环荷载下破坏特性呈现明显延性特征;钢纤维的掺入显著提高混凝土峰值强度,改善其延性及滞回能耗;钢纤维混凝土循环受压应力-应变曲线包络线与单调荷载下应力-应变曲线近似一致;相同卸载点应变时,混凝土累计塑性应变随钢纤维掺量增加而逐渐减小。该文提出的本构模型能较好地反映钢纤维混凝土在循环荷载下的应力-应变关系以及损伤演化过程,可为钢纤维混凝土的工程应用和相关规程的修订提供参考。     

超高性能混凝土三轴受压力学性能及破坏准则

为研究超高性能混凝土(UHPC)三轴受压力学性能及破坏准则，考虑围压、钢纤维体积掺量和长径比、聚丙烯纤维体积掺量等主要因素，设计制作39个超高性能混凝土圆柱体试件。通过常规三轴受压试验，考察UHPC三轴破坏形态，分析三轴应力-应变关系全曲线，揭示强度和变形性能指标变化规律，提出考虑纤维特征参数的UHPC多轴破坏准则。结果表明：三轴应力状态下UHPC的破坏形态均呈剪切型，围压对裂缝形成与分布影响显著；UHPC三轴受压全过程曲线分为线弹性段、非线性硬化段和应变软化段三部分；施加围压和掺入钢纤维均能显著改善UHPC三轴受压力学性能，当围压从0 MPa增至40 MPa时，峰值应力和峰值应变分别最大增加161.7%和224.7%,当钢纤维体积掺量由0%增至3%以及长径比由30增至80时，峰值应力和峰值应变分别最大增加24.6%和68.6%;聚丙烯纤维可有效提升UHPC的变形能力；围压对UHPC三轴受压力学性能的影响最大，钢纤维的影响次之，聚丙烯纤维的影响最小。基于Willam-Warnke五参数模型建立了UHPC破坏准则，模型预测结果与试验结果吻合较好。     

低掺量三元混杂纤维混凝土轴心受压试验

借助正交试验方法,研究了钢、聚丙烯、玄武岩等纤维及纤维掺量对三元混杂纤维混凝土(SPBHFRC)轴心抗压强度、轴压韧性及轴压破坏形态的影响,并筛选出轴压性能最优的纤维组合;结合轴压荷载-变形曲线、应力-应变曲线对混杂纤维混凝土变形过程进行详细描述,并对轴压应力-应变曲线进行数学拟合。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土轴心受压性能的关键因素;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%时,混杂纤维混凝土试件在破坏时的轴压韧性较好,可为实际工程设计和选材提供参考;基于过镇海~[9]提出的分段式本构方程能准确拟合出SPB-HFRC轴心受压应力-应变曲线,可为纤维混凝土的非线性有限元分析提供可靠的计算依据。     

混杂纤维RPC轴压应力-应变曲线试验研究

为了研究玄武岩-聚丙烯混杂纤维活性粉末混凝土的应力-应变关系,对制作的9组RPC试件进行了受压应力-应变全曲线试验。分析了不同纤维掺量下应力-应变曲线特征及轴心抗压强度和峰值应变随纤维掺量的变化规律。结果表明:总体上看当玄武岩纤维一定时,随着聚丙烯纤维掺量的增加RPC轴心抗压强度与峰值应变均先增加后减小。当玄武岩纤维掺量为0.15%,聚丙烯纤维掺量为0.033%时抗压强度达到最大值,此时达到最佳纤维掺量。依据试验结果得出混杂纤维RPC峰值应变与轴心抗压强度近似呈线性关系;同时根据试验曲线推导拟合得出了混杂纤维RPC轴心受压应力-应变曲线方程,拟合曲线与试验曲线能较好吻合,验证了拟合公式的合理性,可为工程应用提供参考。     

考虑地震量级作用下橡胶纤维混凝土的受压动力性能

为探究橡胶纤维混凝土受压动力性能,分别按0％和30％橡胶取代率、0％和0.6％聚丙烯纤维掺量配制4种配合比橡胶纤维混凝土;同时考虑8种地震量级加载应变率,应用液压伺服机对橡胶纤维混凝土开展单轴受压试验,得到不同加载工况下橡胶纤维混凝土受压破坏形态和应力-应变曲线.结果 表明:掺有橡胶颗粒和聚丙烯纤维的混凝土静动力受压破坏形态完整性相对较高,橡胶颗粒作用能够有效提高混凝土的延性特征;随着加载应变率的提高,橡胶纤维混凝土峰值应力逐步增大,其中单掺聚丙烯纤维的混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数明显高于其他配合比工况,单掺橡胶颗粒的混凝土所表现出的规律则与之相反;另外,分别提出了加载应变率与橡胶纤维混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数的关系方程,并对其受力机理进行了探讨.     

玄武岩纤维增强全再生粗骨料混凝土力学性能试验研究

研究了玄武岩纤维掺量对全再生粗骨料混凝土抗压和抗折强度、破坏形态、单轴受压应力-应变曲线的影响.结果表明:掺入玄武岩纤维后,试件的抗压强度提高,受压破坏时的整体性更好;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的抗折强度逐渐增大,所有抗折试件均为峰值后脆性破坏;随着玄武岩纤维掺量的增加,试件的峰值应力先增大后减小,峰值应变、静压弹...     

钢纤维高强混凝土在单调和重复荷载作用下轴压应力-应变曲线试验研究

将钢纤维掺入高强混凝土中,可以改善高强混凝土的脆性,进而可提高结构构件的延性。为研究钢纤维高强混凝土抗压性能,分别对强度等级为C60和C80,钢纤维体积率为0%、1.0%、1.5%和2.0%的钢纤维高强混凝土进行立方体抗压强度试验以及单调和重复荷载作用下的轴心抗压全过程试验。试验结果表明：随着钢纤维体积率的增大,混凝土强度基本没有改变,但相应于峰值应力的应变略有增加,而弹性模量稍有下降。在已有研究的基础上,提出了适用的钢纤维高强混凝土轴压应力-应变曲线数学表达式和受重复荷载作用的钢纤维高强混凝土的卸载曲线和再加载曲线表达式。所提出计算式得到的结果与试验结果吻合较好,可为钢纤维高强混凝土结构的设计和非线性分析提供理论基础。     

钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究

采用100%烧结膨胀页岩陶粒作为粗细骨料,以占胶凝材料总质量20%的粉煤灰等质量替代水泥作为胶凝材料,按绝对体积直接计算法设计并制备了钢纤维全轻混凝土。以水泥强度等级（42.5和52.5）、钢纤维体积率（0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%）为参数,进行了钢纤维全轻混凝土轴心抗压试验研究,分析了钢纤维全轻混凝土单轴受压破坏形态及其应力-应变曲线特征。结果表明：钢纤维全轻混凝土单轴受压应力-应变曲线的峰值应力及其对应应变随钢纤维体积率和水泥强度等级的提高呈现增大趋势;钢纤维体积率的增加使试件的破坏形态由脆性向塑性转变。结合相关文献研究成果,对轻骨料混凝土（砂轻混凝土、全轻混凝土）和钢纤维轻骨料混凝土（钢纤维砂轻混凝土、钢纤维全轻混凝土）单轴受压应力-应变曲线进行了综合分析,提出了两类混凝土单轴受压应力-应变曲线统一计算模型及其特征点计算公式。     

聚丙烯纤维增强混凝土分离式Hopkinson压杆压缩试验研究

采用改进后的变截面大尺寸Hopkinson压杆 ,对直径 62mm的聚丙烯纤维混凝土和素混凝土试件进行了三种应变率范围的冲击压缩试验 ,得到了不同应变率下试件的动态压缩强度及应力应变全过程曲线。结果表明 ,在冲击压缩的高应变率加载条件下 ,聚丙烯纤维混凝土的破坏强度与素混凝土的大致相同 ,但其韧性要明显好于素混凝土。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面疲劳性能试验研究

根据10根预应力钢纤维混凝土梁疲劳荷载试验结果,分析了钢纤维体积率、长径比和疲劳循环特征、循环次数等因素对预应力钢纤维混凝土梁剪压区混凝土应变、箍筋应变、斜裂缝分布形态与开展宽度以及斜截面抗疲劳破坏性能的影响规律,提出了疲劳荷载作用下预应力钢纤维混凝土梁斜载面裂缝宽度和耐疲劳能力的验算方法.     

混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法

采用正交试验法设计钢聚丙烯混杂纤维高性能混凝土(简称HPC)深梁试件,通过静力试验研究混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法。正交试验中考虑的因素主要有钢纤维特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平及竖向分布钢筋配筋率等。结果表明:混杂纤维能改变无腹筋HPC深梁的受剪破坏形态;混杂纤维的掺入使得HPC深梁的剪切初裂强度和抗剪极限强度明显提高,其平均提高幅度分别为45.2%和25.6%。将塑性理论应用于混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算得到了很好的结果,分析表明水平及竖向分布钢筋配筋率的大小对混杂纤维HPC深梁抗剪强度的影响不显著,但水平分布钢筋的作用大于竖向分布钢筋。分析了混杂纤维的增强机理,提出了基于"拉杆拱"模型和劈裂破坏计算模式的混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算式。     

反复荷载作用下钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与钢筋黏结强度研究

考虑钢纤维和聚丙烯纤维的体积率、长径比等因素的影响,设计制作36个钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件,通过中心拉拔试验,研究低周反复荷载作用下钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋间的黏结强度。结果表明：混杂纤维的掺入对混凝土与钢筋间的黏结强度存在正混杂效应,其中钢纤维对黏结强度的提高作用更为明显。对于混杂纤维混凝土,在聚丙烯纤维体积率为0.15%、长径比为167的情况下,当钢纤维体积率从0.5%增长到1.5%、长径比从30增加到80时,黏结强度分别提高了20.57%和14.75%,而聚丙烯纤维体积率和长径比的变化对黏结强度没有明显影响;当混杂掺入体积率为1.5%、长径比为60的钢纤维与体积率为0.15%、长径比为167的聚丙烯纤维时,与相应的单掺钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和普通混凝土相比,黏结强度分别提高了14.64%、31.37%和46.55%。此外,基于厚壁圆筒理论,针对实际受力情况,建立了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋黏结强度的理论模型,计算结果与实测结果吻合良好。     

弹性橡胶混凝土压、弯变形性能试验研究

对普通混凝土、橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土进行了单轴受压及四点弯曲荷载作用下变形性能的试验研究,得到了各组混凝土的单轴受压应力-应变全曲线及弯曲荷载作用下的荷载-挠度曲线,并对单轴受压应力-应变全曲线进行了拟合,得出了全曲线方程及拟合参数。结果表明,橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压应变峰值分别是普通混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下的极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。说明橡胶及纤维的掺入大大提高了普通水泥混凝土的韧性及变性性能。     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。     

钢纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土材料冲击荷载下纤维增韧特性试验研究

对两种纤维混凝土材料纤维增韧及耗能机理进行了探讨,并采用变截面大尺寸Hopkinson压杆,对钢纤维混凝土、素 混凝土和五种纤维含量的聚丙烯纤维混凝土试件进行了三种应变率范围的冲击压缩试验,文中给出了不同材料试件的破 坏特征及试验测试结果。并以应力-应变全程曲线所围面积作为韧性指标,对两种纤维混凝土在冲击荷载下增韧特性进 行了对比分析。研究表明,五种含量的聚丙烯纤维混凝土中,含量0.9～1.5kg／m3的三组混凝土韧性较高,其中含量 1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性值最大;与素混凝土相比,两种纤维混凝土韧性均有所提高,在达到应力峰值后的变 形阶段得以体现,在0～0.020应变范围内,钢纤维混凝土、含量1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性指标比素混凝土分别 提高了37.7％和18.9％。