预制UHPC与后浇NC界面的抗剪性能北大核心

采用预制超高性能混凝土(Ultra‐high Performance Concrete,UHPC)作为底板并与后浇普通混凝土(Normal Concrete,NC)形成组合结构,可有效减轻结构自重,提高施工效率。为研究界面处理方法对预制UHPC‐后浇NC(UHPC‐NC)界面抗剪性能的影响规律,开展Z形试件直剪试验,并采用数值模拟方法进行扩大参数分析。试验结果表明:UHPC‐后浇NC界面破坏模式分为完全界面破坏(A类)和NC劈裂破坏(B类)两种,界面抗剪承载力主要由后浇NC控制;植筋能显著提高抗剪强度和延性。植筋试件的抗剪强度可达到整浇试件的91.5%,UHPC界面凿毛处理的抗剪强度为整浇试件的55.7%。植筋界面试件最大相对滑移为1.2 mm,表现出较好的延性。凿毛界面试件滑移基本不超过0.25 mm,表现为脆性破。数值模拟结果表明:试验结果和数值模拟结果吻合良好,界面抗剪强度随NC强度的增大而增大,当NC强度等级超过C50后,抗剪强度由界面植筋率控制;随着植筋率的提高,界面抗剪强度先增大再减小,界面最优植筋率为1.57%。     

不同浇筑方式下UHPC空心板受力性能研究

为了研究不同浇筑方式下的UHPC空心板结构的受力性能,通过两点对称加载法分别对1块UHPC整浇空心板和2块抗剪腹筋数量不同且分2次浇筑的UHPC叠合空心板进行弯曲加载试验,对试件的承载力、挠度、裂缝形态以及混凝土应变进行分析。研究结果表明:有腹筋叠合空心板和整浇空心板在对称荷载作用下纯弯段满足平截面假定;整体浇筑可以提高试件的承载力且显著增强试件的延性;增加抗剪腹筋的数量能够显著降低叠合板的滑移,提高叠合板的整体抗弯刚度和承载力,仅靠人工粗糙面难以满足叠合面的抗剪要求。最后,参考相关规范对各试件受弯承载力进行了计算对比,计算值与试验值吻合较好。     

侧向压力作用下PBL剪力键的抗剪性能

为研究侧向压力对PBL(Perfobond Rib)剪力键受力全过程的影响机理,设计了4组PBL剪力键推出试验,采用螺杆施加侧向压力,进行全过程破坏加载试验,对试件的荷载-滑移曲线和破坏模式进行了分析。研究结果表明:PBL剪力键的抗剪刚度大,承载力高,剪力键延性好,达到极限承载力后剪力键承载能力降低,但不发生脆性破坏;侧向压力增强了混凝土板的整体性,试件破坏模式均为贯通钢筋剪断和底部混凝土压碎;侧向压力增强了PBL剪力键的抗剪承载力,增加幅度与侧向压力成正比;侧向压力以界面摩擦力的方式参与抗剪作用,钢混结合面的摩擦因数在试验全过程中保持稳定,测试值为0.78。     

自密实混凝土浇筑成型方向对 新老混凝土界面黏结抗剪强度的影响

针对自密实混凝土加固既有混凝土结构时存在不同方位的黏结界面,为研究其对新老混凝土界面剪切强度的影响,设计具有不同混凝土浇筑成型方向的Z型黏结试件进行直剪试验,探究自密实混凝土浇筑成型方向、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并探讨不同浇筑成型方向影响下新老混凝土黏结界面抗剪强度计算方法。研究结果表明:混凝土浇筑成型方向对界面抗剪强度影响显著,新混凝土从老混凝土顶面浇筑的效果最好,侧面浇筑次之,底面浇筑最差,差值最大多达到顶面浇筑试件抗剪强度的50%。一定范围内增大新混凝土强度能有效提高黏结界面抗剪强度,底面浇筑时效果尤为明显;当新老混凝土强度相差较大时,继续提高新混凝土强度作用不大。基于本试验结果,建议新老混凝土强度差宜控制在2个标号以内。界面处理方式对其抗剪强度的影响依赖于新老混凝土强度和新混凝土浇筑成型方向。本试验中,II类界面对于强度相同的新老混凝土界面抗剪强度影响不大,但能提高不同强度的新老混凝土界面抗剪强度,尤其是底面浇筑和侧面浇筑的界面。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

活性粉末混凝土动静弹性模量试验研究

为获得活性粉末混凝土(RPC)的弹性模量随强度等级和钢纤维掺量的变化规律,并确定超声脉冲法和冲击回波法所测动弹性模量与其静弹性模量之间的定量关系,制作RPC试件24组,分别采用超声脉冲法、冲击回波法和静力法测定了各组试件的强度或弹性模量。基于试验结果,建立了RPC静弹性模量与立方体抗压强度及动弹性模量间的统计关系。结果表明:RPC钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量以及波速的影响较小,相应影响可以忽略;RPC静弹性模量随抗压强度等级的提高而增大;超声脉冲法表观波速约为冲击回波法的1.06倍,但两种方法所确定的动弹性模量相近,静弹性模量约为动弹性模量的0.9,呈现良好的线性关系;抗压强度相近时,RPC的弹性模量介于普通钢纤维混凝土和高强混凝土之间。     

防水型单层衬砌的叠合面力学性能试验研究

防水型单层衬砌由具有双面黏结性能的喷涂防水层和多层喷射混凝土叠合而成.叠合层之间有无错动,将引起结构承载机理的变化,故叠合界面抗错动性能的测定,是定量分析防水型单层衬砌力学性能的前提.由于防水型单层衬砌在喷射混凝土之间还夹有一层材料力学性能迥异的喷涂防水层,其叠合面力学行为复杂,是研究防水型单层衬砌面临的主要问题.为解...     

二次受力下外包钢筋RPC加固钢梁抗剪性能研究

为研究二次受力下新型材料加固钢梁的抗剪性能,进行5根活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)四面包围加固足尺钢梁和1根对比钢梁抗剪试验.研究外包RPC对钢梁二次受力承载力和刚度的影响,分析剪跨比、初始荷载和含钢率对加固效果的影响,并运用有限元数值模拟进行对比验证.研究结果表明:各加固试件均发生剪压破坏,型钢与外包RPC界面未发生黏结滑移破坏,协同工作性能良好.加固钢梁抗剪承载力最大提高幅度达到2.8倍.外包RPC对含钢量较大的截面加固效果更好.较大的初始荷载和剪跨比(1.4～1.8范围内)对加固钢梁承载力提高幅度反而减小.考虑RPC抗压强度折减提出二次受力下钢筋RPC外包型钢梁抗剪承载力拟合公式,计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考.     

二次受力下外包钢筋RPC加固钢梁抗剪性能研究

为研究二次受力下新型材料加固钢梁的抗剪性能,进行5根活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)四面包围加固足尺钢梁和1根对比钢梁抗剪试验.研究外包RPC对钢梁二次受力承载力和刚度的影响,分析剪跨比、初始荷载和含钢率对加固效果的影响,并运用有限元数值模拟进行对比验证.研究结果表明:各加固试件均发生剪压破坏,型钢与外包RPC界面未发生黏结滑移破坏,协同工作性能良好.加固钢梁抗剪承载力最大提高幅度达到2.8倍.外包RPC对含钢量较大的截面加固效果更好.较大的初始荷载和剪跨比(1.4～1.8范围内)对加固钢梁承载力提高幅度反而减小.考虑RPC抗压强度折减提出二次受力下钢筋RPC外包型钢梁抗剪承载力拟合公式,计算值与试验值吻合较好,可供工程设计参考.     

多工况下墙-砂土界面剪切试验装置研发与试验规律研究

铁路工程中深基坑稳定性对于铁路安全有着重要影响，而其中的关键问题是挡墙结构与土体的相互作用。为进一步揭示不同工况下混凝土挡墙-砂土界面相互作用机制，设计研发多功能界面剪切试验装置并开展墙-砂土界面剪切试验，依据墙-砂土摩擦角变化特征提出“双预警域”基坑稳定性判断方法。结果表明：混凝土挡墙-砂土界面的剪应力-剪切位移曲线呈现显著的非线性变化特征，竖向应力相同时，挡墙粗糙度越大，峰值剪应力越大；主动土压力状态时，不同转动模式下的界面抗剪强度随转动参量增加而先增后减、再趋于平稳，被动土压力状态时则先增后趋于平稳；挡墙粗糙度为I级时，主动土压力状态时绕墙顶转动模式下的抗剪强度最大，而在被动土压力状态时绕墙底转动模式下的抗剪强度最大，且挡墙粗糙度越大，转动模式对抗剪强度的影响越小。基于多工况下墙土界面剪切试验所得界面摩擦角变化规律的“双预警域”基坑稳定性判断方法，可有效提高基坑稳定状态判断的准确性。     

常温养护下正交异性钢板-RPC组合桥面力学研究

为了解决正交异性桥面板铺装破坏和钢桥面板开裂的问题,提出一种常温养护下正交异性钢板-活性粉末混凝土(RPC)组合桥面结构体系。基于某大桥建立局部有限元模型,并计算对比常温RPC组合箱梁、纯钢箱梁、高温RPC组合箱梁和普通混凝土组合箱梁的桥面系应力状态;同时开展局部模型静载试验。研究结果表明:常温养护下RPC抗压强度、抗折强度和弹性模量与普通混凝土相比有明显的提高;常温养护的RPC组合箱梁的RPC层拉应力达到了6.45 MPa,未出现裂缝,此应力远高于普通混凝土的抗拉强度,从而为解决桥面铺装破坏提供了思路;常温RPC组合箱梁和高温RPC组合箱梁桥面板应力降幅都超过了80%,明显大于普通混凝土组合箱梁,从而改善桥面板疲劳性能。常温养护的RPC在施工现场便于制作,应用前景较好。     

活性粉末混凝土的常规三轴压缩性能试验研究

通过活性粉末混凝土在不同围压下的常规三轴压缩试验,研究活性粉末混凝土的破坏形态、强度特征和变形规律。结果表明:围压≤60 MPa时,活性粉末混凝土的常规三轴压缩破坏形态主要表现为劈裂破坏,围压为65MPa时,破坏表现出挤压流动特征;在不同的围压条件下,活性粉末混凝土试件的应力—应变曲线的形状基本相似,均经历压密、弹性、应力软化和荷载稳定下降4个阶段;活性粉末混凝土的三轴抗压强度、弹性模量和轴向峰值应变均随围压的增大而近似线性增长,但活性粉末混凝土的三轴抗压强度随围压增长的速度较普通混凝土缓慢;在到达峰值应变之前,活性粉末混凝土的割线泊松比表现出随围压的增大而减小的规律,此阶段的体积应变表现为压缩。     

活性粉末混凝土T形梁抗剪试验研究

通过改变模型试验梁的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率,对12根钢筋活性粉末混凝土(RPC)T形试验梁进行试验,研究活性粉末混凝土T形梁抗剪承载力和破坏形态及主要影响因素.结果表明:与普通混凝土梁相比,活性粉末混凝土T形试验梁具有较高的抗剪承载力和变形能力;剪跨比在1～4范围内时,试验梁的破坏形态表现为斜压和剪压破坏,且与普通混凝土梁的破坏形态有着明显差异;剪跨比、配箍率和纵筋配筋率对试验梁的抗剪承载力影响显著,抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随配箍率的提高而提高,随纵筋配筋率的增大而增大.     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。     

RPC混凝土-螺栓连接分段拼装梁构思

活性粉末混凝土(RPC)是一种新发展起来的超高性能水泥基复合混凝土,其抗压强度、抗拉强度远高于普通混凝土或者高性能混凝土,被称之为"类钢"材料,而钢结构又具有工厂精密加工,工地现场安装等特点。探讨将RPC混凝土这种"类钢"材料在工厂预制构件,现场用钢节点板和高强螺栓连接成形的设计构思,介绍RPC混凝土与钢节点板采用高强螺栓连接、分段拼装的板式桥梁设计。     

T形截面RPC简支梁抗剪性能试验及有限元分析

为了研究T形截面RPC简支梁抗剪性能,开展6根配置HRB500级钢筋的RPC简支梁抗剪试验,包括3根矩形梁和3根T形梁。采用ANSYS分析软件对T形截面高强钢筋RPC梁的受力性能进行模拟,探讨其本构关系及模型建立,并将有限元计算结果和试验结果进行比对分析。结果表明:ANSYS建立的模型能较好地模拟T形截面RPC梁的抗剪受力性能,采用T形截面可以提高RPC梁的抗剪承载力及抗变形性能,T形截面RPC梁的抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高27.26%、21.03%、11.33%;翼缘宽度对T形高强钢筋RPC梁抗剪性能有较大影响,当翼缘宽度与腹板宽度比值为2时,梁的抗剪承载力提高最大,配箍率为0和0.25%的T形截面RPC梁抗剪承载力较矩形截面RPC梁分别提高29.2%和11.54%,翼缘宽度对T形截面RPC无腹筋梁抗剪承载力的影响更为显著,但影响程度并不呈线性关系。     

碳纤维筋与活性粉末混凝土粘结性能试验研究

通过拉拔试验,对活性粉末混凝土与碳纤维筋的粘结性能进行了试验研究,考察了水胶比、钢纤维掺量及硅灰掺量等材料参数对粘结性能的影响。试验结果表明:粘结滑移曲线的形状主要与碳纤维筋的表面形状有关,与活性粉末混凝土的配比无关;碳纤维筋与活性粉末混凝土的粘结强度随着水胶比的降低而提高,但是提高的幅度并不明显;钢纤维的掺入可以有效地提高粘结强度,是影响粘结强度的一个重要因素;掺入硅灰有利于改善粘结性能,但其掺量有一个最佳范围,在本次试验中,硅灰的最佳掺量为0.25~0.35。     

人工冻结砾石土三轴剪切强度试验研究

为分析冷冻温度和含水量对于砾石土抗剪强度参数的影响,通过室内试验对南宁地铁联络通道砾石土层进行冻结状态下的三轴剪切强度分析,研究围压、冷冻温度以及含水量对于其强度演变的影响,分别得到几个特征围压下的砾石土冻结强度与冷冻温度及含水量的关系。试验结果表明:砾石土的三轴剪切强度随着冷冻温度的降低而升高,温度效应明显;同时,含水量变化对于其剪切强度影响也十分显著,在试验研究范围内冻结砾石土偏应力峰值与含水量成一定的正相关性,随着含水量增加,冻结冰晶体含量随之升高进而引起土体胶结能力增大,相应的强度有所提升。该三轴剪切强度符合Mohr-Column准则,黏聚力与内摩擦角随着冷冻温度的降低而增大,随着含水量的增加而增加。同时,冷冻温度对于砾石土三轴剪切强度参数的影响受土体含水量变化影响显著。     

活性粉末混凝土抗拉性能研究

通过不同钢纤维含量活性粉末混凝土的拉伸性能试验,测定活性粉末混凝土的劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度及轴心受拉应力-应变全曲线.研究钢纤维体积率对活性粉末混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度的影响规律.研究表明,随着钢纤维掺量的增加,活性粉末混凝土的劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度呈线性增大规律;给出活性粉末混凝土轴心抗拉强度和劈裂抗拉强度的关系;提出活性粉末混凝土轴心受拉应力-应变全曲线的数学模型,并根据试验结果确定模型参数.研究成果可为活性粉末混凝土在结构中的应用提供依据.     

活性粉末混凝土与普通混凝土组合箱梁的受力性能

提出将活性粉末混凝土(ReactivePowderConcrete,以下简称RPC)与普通混凝土组合箱梁应用于实际工程的设计构想,并用有限元的方法分析了该箱梁的静力性能、破坏特征、自振周期以及在列车荷载作用下的动力响应。将分析与试验进行比较,得出该箱梁的性能良好和经济性好的结论。