碳纤维织物增强UHPFRC(PE)薄板抗弯性能试验研究

为了研究薄板的受弯性能,对不同碳纤维织物掺量下的织物增强PE纤维增强UHPC薄板进行4点弯曲试验,并对浸胶后的织物以及UHPFRC(PE)进行材性试验。参考钢筋活性粉末混凝土梁受弯破坏的分析方法,结合试验结果对薄板受弯的破坏过程与破坏形式进行理论分析。提出受弯破坏和界限破坏、受压破坏3种破坏形式下极限弯矩的预测公式。讨论织物在薄板受弯破坏过程中受拉作用时的折减系数。     

不锈钢纤维对超高性能混凝土的 性能影响研究

通过抗压强度、抗折强度、弹性模量和荷载挠度曲线试验,研究不锈钢纤维对UHPC力学性能的影响;通过氯盐浸泡干湿循环试验,研究不锈钢纤维和镀铜钢纤维对UHPC耐锈蚀性能的影响。实验结果表明:不锈钢纤维对UHPC的抗压强度、抗折强度和弯曲韧性有显著的改善作用;当不锈钢纤维掺量为2%时,UHPC的抗压强度最高;在满足工作性能的前提下,不锈钢纤维的掺量和长径比越大,UHPC的抗压强度、抗折强度越高,弯曲韧性越好;不锈钢纤维的掺入,可提高UHPC的弹性模量;在氯盐浸泡干湿循环条件下,掺不锈钢纤维的UHPC几乎不会发生锈蚀现象,而掺镀铜钢纤维的UHPC经过1次干湿循环后表面会出现锈渍,并随着干湿循环次数的增加,掺镀铜钢纤维的UHPC表面会发生严重的锈蚀现象。     

钢纤维对超高性能混凝土裂后性能的影响

通过对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)进行三点弯曲的试验。研究了不同类型、不同掺量以及不同长径比的钢纤维对UHPC材料裂后性能的影响,根据实测荷载-裂缝张开位移(CMOD)曲线,通过反分析确定了UHPC的应力-裂缝宽度关系。研究结果表明:端钩型纤维对UHPC材料裂后的应力提高幅度要高于直线型纤维;纤维掺量的增加可以有效提高UHPC材料裂后的应力,但钢纤维的应力提高幅度也逐渐下降;长径比的增长可以提高钢纤维的应力提高幅度,但在较高纤维掺量情况下,长径比较长的钢纤维因为在基体中分散不均匀,导致UHPC材料裂后应力反而有所下降。     

正交异性钢板-薄层RPC组合桥面基本性能研究

为了解决正交异性钢桥面铺装层破损及钢桥面结构疲劳开裂2类病害问题,提出了一种新型正交异性钢板-薄层超高性能活性粉末混凝土（RPC）组合桥面结构体系。基于某大桥建立有限元模型,并对比计算了纯钢梁和组合桥面结构中桥梁主缆索力和桥面系应力状态;同时,开展了足尺条带模型静载试验。研究结果表明：采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢面板及纵肋中应力明显降低且最大降幅超过70%,而主缆索力几乎不增加;RPC层开裂前的拉应力可达42.7MPa,远高于其在实桥荷载作用下10.08MPa的拉应力;该新型钢-RPC组合桥面结构可提高桥面系的刚度,降低钢桥面结构中的应力,从而能够基本消除钢桥面疲劳开裂的风险。     

超高性能注浆纤维水泥基材料力学性能研究

进行不同纤维率、不同纤维类型和不同纤维长度下注浆纤维水泥基材料(Slurry Infiltrated Fiber Cementitious Composites,SIFCC)的抗弯、抗压强度变化规律以及SIFCC的弯曲韧性研究。研究结果表明:在本文试验范围内,无论是废旧轮胎回收纤维还是端勾纤维,随着纤维率的增加,其对应SIFCC试件的抗压、抗弯强度均逐渐增加;同一纤维率下,掺端钩型纤维的试件的抗压、抗弯强度普遍高于掺回收纤维的试件的抗压、抗弯强度;且该条件下25 mm钢纤维相比13 mm钢纤维无论是在抗弯还是抗压方面的性能都有提高,因此在后续的SIFCC研究当中应尽量采用长纤维;弯曲韧性指数随着纤维率的提高而增大;针对弯曲韧性而言,在6%,8%和10%纤维率的范围内,8%纤维掺量的纤维利用效率最高。     

混凝土超声波幅值衰减层析成像研究

通过试验确定了首波幅值随传播角度变化在混凝土中的衰减规律,建立超声波在混凝土中的传播方程;阐述了超声波首波幅值衰减层析成像的原理和方法;对2个内部模拟有砂浆块和空洞缺陷的C30素混凝土试件进行超声波测试,采集初至走时和首波幅值数据。试件的超声波速度结构在由速度反演确定后,通过编制的首波幅值衰减反演程序,获得层析面上吸收系数的分布图像。试验结果表明：首波幅值衰减反演不但能正确反映试件内部的缺陷情况,而且比速度反演对缺陷区更敏感。     

聚丙烯酰胺对水泥浆体流变性能影响的研究

选择了4种不同分子量的聚丙烯酰胺(400万、600万、800万、1000万)作为絮凝剂,对每种聚丙烯酰胺在不同掺量下对水泥浆体流变性能的影响进行了研究。结果表明,浆体的扩展度、屈服剪切应力以及粘度都存在着一定的规律性;提出了掺量临界点和系统不稳定区域的概念。并对这一现象产生的原因进行了分析。     

遗传神经网络对RPC流动度预估的研究

流动度是RPC配制的一个关键指标,它直接反映了其工作性的优劣,但其影响因素复杂,难以用统一的数值关系直接描述RPC流动度与其影响因素的量化关系,目前还没有合适的计算方法,为此,提出控制RPC流动度的数值方法,即引入遗传神经网络对RPC的流动度进行预测控制。在建立网络模型后,选取适当的参数,进行训练仿真分析。结果表明,该遗传神经网络模型是有效的,对RPC的流动度预测有较高的精度和稳定的预测结果,与单纯的BP神经网络模型相比,具有精度高、训练速度快、工作性能稳定等优点。     

基于混沌模拟退火回火算法的结构混凝土超声层析成像

针对混凝土超声波层析成像结果不惟一和稳定性差的问题,依据超声波在混凝土中的传播特点,在反演算法中引入物理意义明确的自然权矩阵,对走时较小的射线和射线较密的成像单元加以重权,形成了二次增广目标函数方程;然后,通过混沌模拟退火回火算法来寻求其全局最小值,从而得到各网格单元的声速计算值。在寻优过程中,其初始值由反投影法求得。模型试验表明,由于利用了正确的先验信息,加上混沌模拟退火回火算法在寻找函数极值方面具有优良的特性,不但反演过程收敛,而且数值稳定,其成像结果能真实有效地反映对象内部缺陷,因此,该算法适用于混凝土的超声波速度反演。