全纤维增强复材筋连接器拉伸性能试验研究

为解决复材筋的对接问题,研制出满足工程应用的复材筋全纤维增强复材(FRP)连接器,设计了两种截面形式的全FRP材质复材筋连接器,制作了两组共计10个复材筋对接连接的拉伸性能测试试件,对其抗拉伸性能进行了试验研究。试验结果可知:两种复材筋连接器接头均能可靠对复合材料筋进行连接。建立了两种截面形式复材筋连接器的有限元模型,对其连接不同直径纤维筋时的受力性能进行了分析,并与试验结果进行了比较和分析,得到了两种可以用于工程实践的复材筋连接接头。     

可用于无筋建造的超高延性水泥基复合材料力学性能研究

为了验证超高延性水泥基复合材料(Ultra-high ductility cementitious composites,UHDCC)用于无筋建造的可行性,进行了材料、构件和结构三个层面的力学试验。试验结果显示,UHDCC的抗拉强度介于5~20MPa之间。在峰值应力处,UHDCC的平均拉伸应变达8%,最大拉伸应变可达12%以上,具有超强的拉伸强化特性; UHDCC的抗压强度介于30~120MPa之间,在某些地震强度范围内表现出罕见的抗压应变强化的特性;四点弯曲试验显示,UHDCC无筋梁的承载力相当于配筋率0. 5%~1. 5%的普通钢筋混凝土梁,达到极限承载力时,其变形均超过1/50的挠度,具备良好的抗弯和抗剪承载力及变形能力。偏心受压试验显示,UHDCC无筋柱的承载力接近配筋率为0. 8%的高强混凝土柱,并比高强混凝土柱具有更好的变形能力。通过振动台试验,对比研究了7度(0. 105g)模拟多遇地震到9度(1. 178g)模拟罕遇地震下钢筋混凝土框架(柱配筋率2. 3%)和UHDCC组合框架的抗震性能。UHDCC组合框架显示出自增强阻尼性能和良好的耗能能力,具备与钢筋混凝土框架相近的抗震能力。     

结构工程用碳纤维复材筋力学性能影响因素试验研究

根据规范GB/T 26743—2011的规定,对不同直径的碳纤维复材筋(CFRP筋)进行了基本力学性能试验,主要测定碳纤维复材筋的抗拉强度、弹性模量和延伸率等力学性能指标。详细介绍了碳纤维复材筋的试验过程、试验方法以及破坏形态。通过对试验结果进行分析表明:碳纤维复材筋为分散式纤维断裂破坏,应力-应变曲线为直线;生产拉挤速率和纤维体积含量对力学性能的影响规律先上升后下降,存在较优范围;螺纹成型工艺压挤成型效果要好于缠绕工艺二次成型;环氧胶膜粘砂、环氧树脂粘砂、打磨处理对锚固效果的影响依次递减。     

复材筋新型连接器的效能研究

针对复材筋的连接问题,在借鉴钢筋连接技术的基础上,提出一种连接锚固长度短、施工简便、连接效能稳定的复材筋新型连接器,即采用环氧树脂胶作为黏结材料,并通过不锈钢套筒外设螺栓对复材筋施加环向预紧力。在介绍该连接器连接机理的基础上,提出相应的设计方法,并以连接锚固长度为试验变量,通过单轴拉伸试验对新型复材筋连接器的效能进行研究。试验结果表明:当连接锚固长度为15倍、20倍筋材直径时,两者的连接承载力接近,约为复材筋极限强度的90%,充分发挥了复材筋的高抗拉性能,且复材筋的连接滑移量较小,故建议该连接器的最小连接锚固长度取为15倍筋材直径。     

复材纤维筋混凝土梁抗弯力学性能研究

考虑复材纤维(FRP)筋与混凝土之间的拉伸刚化现象,建立了FRP筋混凝土梁的条带法分析程序,对FRP筋混凝土梁的弯曲过程进行数值模拟分析。基于数值结果提出了弯矩-曲率三线性简化模型,该模型可以较好地模拟FRP筋混凝土梁的抗弯性能。在试验验证的基础上,探讨了配筋率及混凝土强度等因素对FRP筋混凝土梁弯曲性能的影响。     

钢纤维水泥基复合材料力学性能试验

为进一步提高PPC的力学性能，满足国防工程的需要，进行了不同掺量钢纤维的情况下水泥基复合材料的力学性能试验。试验测得了不同钢纤维含量的情况下，水泥的各种强度。试验表明，在钢纤维体积率相同的情况下，抗折强度的提高率要大于劈拉强度的提高率，但钢纤维体积率超过一定比例后抗折强度与劈拉强度的提高率变小。随钢纤维体积率的增加，钢纤维水泥净浆的抗压强度也有所增大，但提高并不明显。并对以上试验结果做了分析，认为纤维间距是影响强度的重要原因。     

玻璃纤维复材筋损伤力学性能试验研究

对直径16 mm玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋单调一次拉伸及在应力上限水平为0. 3σ_b、0. 6σ_b(σ_b为筋体的极限抗拉强度)的9次循环加载拉伸损伤后的一次拉伸进行破坏试验,分析GFRP筋体损伤前后的力学性能变化规律。结果表明:筋材的极限抗拉强度随循环拉伸应力的增加呈下降趋势,折点处强度随循环拉伸应力的增加呈上升趋势。0. 6σ_b循环拉伸损伤后筋体纵向应力-应变曲线呈线性关系,随着荷载重复次数的增加,残余变形逐渐减小。0. 3σ_b循环拉伸后GFRP筋的纵向应力-应变曲线呈双折线。简化计算出0. 3σ_b、0. 6σ_b循环拉伸后的筋材损伤程度为0、0. 135。     

高性能纤维增强水泥基复合材料及其墙材制品性能试验研究

制备了一种以高性能纤维增强水泥基复合材料为壳体、泡沫混凝土为芯体的新型复合墙板,并对其力学性能、热工性能进行了研究.结果表明:随着纤维掺量的增加,复合墙板的3d、7d和28d抗折强度明显增加,7d和28 d抗折强度均能达到20 MPa以上,极限抗弯荷载系数为9.0;空心墙板的力学性能与复合墙板基本一致;空心墙板的传热系...     

玻璃纤维栅水泥基复合材料力学性能研究

在玻璃长纤维两端上滴加环氧树脂制成栅栏,将玻璃纤维栅掺入混凝土,旨在解决纤维增强混凝土界面粘结性差、纤维两端应力集中及因此产生的两相滑移等问题。在玻璃纤维两端制作栅栏的方式使得纤维栅与混凝土之间产生嵌固效应,形成结构约束,有效控制了纤维两端的滑移。通过对比短切玻璃纤维掺加方式与玻璃纤维栅掺加方式制作的砂浆性能,结果证明,采用纤维栅方式增强,规避并解决了纤维粘结性差与纤维滑移的弊病,使得玻璃纤维栅增强水泥基材料具有良好的力学性能与发展前景。     

玻璃纤维复材筋拉伸性能温度效应试验研究

玻璃纤维复材(GFRP)筋拉伸性能的温度效应十分明显,特别是高温环境下其性能变化规律在工程应用中需要重点关注。以GFRP筋直径、温度值高低、温度升高方式和恒温时间等为变化因素,通过试验研究温度效应下GFRP筋拉伸力学性能的变化规律。研究结果表明:随着温度升高,GFRP筋极限抗拉强度和极限应变下降较明显,而高温作用对GFRP筋的弹性模量影响较小。高温下直径16 mm的GFRP筋的极限抗拉强度和弹性模量比直径22,25 mm的高。温度低于240℃的情况下,经恒高温作用后筋体的极限抗拉强度比未经恒高温作用的同温度下的筋材略有增加,高于240℃后两种筋材的极限抗拉强度无明显差异。当恒高温作用时间不超过1 h时,GFRP筋力学性能较为稳定。     

充气锚杆力学性能的非线性有限元分析

采用非线性有限元分析方法,对充气锚杆的室内模型试验进行数值分析。探讨在特定充气压力(100 kPa)、埋设深度(20 cm)、土体密度(1 500 kg/m3)、橡胶膜长度(20 cm)、厚度(2 mm)等条件下充气锚杆的力学性能。在数值模型中对充气锚杆施加不同等级的拉力,并记录不同拉力时锚杆顶端的位移,绘制荷载–位移曲线,并得出不同拉力下的位移、应变云图。这些图形直接清晰地显示出拉力增加过程中,充气锚杆及砂土土体内的位移及应力变化,得到充气锚杆失效的临界状态。确定在3种不同状态时,土体的应力形式及应力分布;并给出锚杆失效时土体的破坏模式。将数值模拟所得到的荷载–位移曲线与室内模型试验所得到的荷载–位移曲线进行对比,得出两者的结果基本一致,说明模拟结果真实可靠。     

双拼梁与柱节点受力性能的有限元分析

为研究双拼梁与柱节点的受力性能,采用有限元分析软件ABAQUS建立3组共10个试件模型,分析双拼梁螺栓端距、双拼梁加劲肋布置方式及双拼梁间隙大小等参数对节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力的影响。分析结果表明:双拼梁螺栓端距变化对节点塑性铰位置影响较大,对滞回曲线、骨架曲线、耗能能力影响较小,建议设计时双拼梁螺栓端距取1. 0～1. 25倍的梁截面高度;在梁上距离柱1/4梁截面高度处设置一道加劲肋可以有效提高节点承载力、滞回性能和耗能能力,并能使梁高应力区段得到加强,迫使节点塑性铰外移;双拼梁之间存在间隙虽能提高节点承载力,但节点耗能能力会下降较多,且间隙过大时易出现双拼梁失稳,应避免双拼梁之间存在间隙。     

灌芯装配式混凝土双向板承载性能试验研究及有限元分析

灌芯装配式混凝土板是一种新型装配式混凝土板,由预制横向空心混凝土条形板经装配施工一个受力整体。通过对两种钢筋直径的灌芯装配式混凝土双向板进行静力加载试验,试验结果表明:两试件的极限承载力高于理论计算的极限承载力,板底裂缝分布符合双向板特征;根据与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015版)和其他相关研究得到的灌芯装配式混凝土双向板刚度计算式的计算结果与试验结果基本一致;应用ABAQUS 6.12对试件进行模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好。     

架空地板横梁受力性能有限元分析

建筑装修一体化技术的普及,使得能够满足自由布线,接线等要求的架空地板得到了广泛的应用。在满足架空地板使用功能的前提下,研发一种新型的架空地板冷弯帽形钢横梁截面,有效增大了建筑室内的使用高度。采用有限元软件ABAQUS对方钢横梁和不同截面的冷弯帽形钢横梁进行受力性能研究。研究表明,新型横梁极限承载力和抗弯刚度与壁厚和翼缘宽度有关,壁厚对极限承载力和抗弯刚度的影响更为显著。冷弯帽形钢横梁在能够满足正常使用要求的同时,增加了地板上方的使用高度,可以取代方钢横梁。     

颗粒体材料力学性质的离散元模拟

基于离散单元法颗粒流理论,对颗粒材料室内三轴试验进行PFC3D模拟,通过对比具有不同组构颗粒半径及不同颗粒胶结强度的散体颗粒试样的试验结果,定性分析探索了颗粒半径及胶结作用对于颗粒体材料力学性能的影响,发现减小组构颗粒半径以及提高颗粒间胶结强度对于颗粒力学性能都存在提升作用。     

考虑界面黏结滑移的玻璃纤维增强复材-混凝土组合梁力学性能数值分析

纤维增强复材(FRP)型材加混凝土翼板是目前研究较多的一种典型FRP组合梁/板结构,它既能发挥FRP优良的抗拉性能,又能弥补FRP型材因尺寸纤薄导致的构件刚度及抗剪性能不足。但目前数值分析中大多忽略了界面的黏结滑移及剥离,不能全面有效地分析组合梁的破坏机制及其力学性能。为此,针对一种玻璃纤维增强复材(GFRP)工字梁与混凝土板上翼缘组合梁,考虑胶结界面的黏结滑移及剥离,建立了界面双线性内聚力单元,分析组合梁加载过程中的界面力学行为以及组合梁的力学性能。与组合梁受弯性能试验结果的对比,验证了所建GFRP-混凝土组合梁有限元模型的合理性和有效性。数值分析结果显示:组合梁受力初始阶段,混凝土板上翼缘与GFRP型材在有效黏结下协同受力,随后混凝土受拉区产生微裂缝,界面黏结逐步损伤,结构的整体刚度降低,荷载逐渐主要由GFRP型材承担,结构的破坏模式及其承载性能受混凝土翼缘强度与胶层类型等影响。     

钢结构梁柱T型连接节点的力学性能分析

为深入对比分析T型连接件各参数变化对节点力学性能的影响,利用ANSYS有限元结构分析软件建立了10个不同构造尺寸的三维有限元计算模型,并对其进行单向静力荷载作用下的有限元分析。研究了翼缘板厚度、螺栓直径及螺栓平面构造等几何参数变化对其力学性能的影响。分析结果表明:T型连接节点具有较高的承载能力以及较强的塑性变形能力;改变T型连接件翼缘板厚度、螺栓直径以及螺栓中心至腹板边缘的距离对T型连接节点的力学性能均有明显影响;增加T型连接件翼缘板厚度和螺栓直径,可以提高T型件连接节点承载力,减小连接板件的变形和撬力。     

单侧钢板混凝土空心组合板受力性能非线性有限元试验模拟

基于某核电厂大跨单侧钢板混凝土(HSC)空心组合屋盖中的一榀模块的缩尺静载试验(1∶3)情况,通过ANSYS软件,建立组合板试件的非线性有限元分析模型。通过对比数值计算与实际试验的荷载-挠度曲线,验证模型的有效性。计算表明,加载过程中板侧腹板下部混凝土表面最先出现微小的裂缝,在适当的连接和锚固情况下,钢板和混凝土能够很好地协同工作,整个构件具有较高的承载力和刚度,同时表现出良好的延性。     

桩-土接触面力学特性的研究现状

桩-土接触面力学特性的研究是解决桩-土相互作用问题的前提,尤其对于摩擦型桩而言,桩-土接触面问题直接影响到桩基的承载力,因此长期以来这一问题受到了众多学者的关注和重视。文中回顾了国内外桩-土接触面力学特性的试验研究现状,讨论了目前适用于接触面的多种本构模型以及接触面单元的计算方法,对今后桩-土接触面的研究提出了几点看法。     

新型12mm钢筋灌浆套筒连接力学性能试验研究及有限元分析

采用普通无缝钢管为基本材料,设计了一种内部有螺纹或浮锈的新型钢筋连接用半灌浆套筒。通过12 mm钢筋灌浆套筒连接接头的力学性能试验,研究接头在静力拉伸、往复荷载下的承载能力。由试验结果得出:所有试件都是在套筒外的钢筋处产生颈缩或拉断,证明两种内部处理的连接都可靠。依据试验结果,采用ABAQUS有限元软件进行了接头静力拉伸模拟分析,通过对比得到了计算精度较好且单元数目适中的套筒接头建模方法,此方法中灌浆料、钢筋和钢管套筒分别采用C3D8、B31、S4单元建立,模拟结果与试验值吻合较好。因此,建议在进行此类型接头性能分析时可以选用这种建模方法。