钢纤维-水泥石界面特征对层布式钢纤维混凝土断裂性能的影响

界面特征对断裂性能的影响存在一定的随机性,研究分析了层布式混凝土的断裂性能、界面粘结强度对层布式钢纤维混凝土断裂韧度的影响以及钢纤维拉拔韧度对层布式钢纤维混凝土断裂性能的影响,研究发现,钢纤维-水泥石界面特征对层布式钢纤维混凝土的断裂性能影响显著。     

层布式纤维沥青混凝土路用性能室内试验研究

沥青路面的早期损害,以开裂和车辙问题最为严重。文中探讨了层布式钢纤维沥青路面解决开裂和车辙病害的可能。通过室内车辙试验和弯拉试验,对层布式钢纤维沥青路面的结构合理性进行了研究。试验结果表明,层布式钢纤维层提高了沥青混凝土抵抗高温变形的能力和弯拉强度;综合考虑层布式钢纤维沥青混凝土的路用性能和价格,层布式钢纤维沥青混凝土的性价比与SMA较接近,可应用于实际工程。     

层布式钢纤维混凝土典型路面板厚度表的研制

对不同交通等级的层布式钢纤维混凝土路面进行了静力计算，编制了不同横向缩缝间距、不同板宽、不同板厚对应不同交通等级层布式钢纤维混凝土路面板厚度的表格，可供工程设计参考使用。     

混凝土与层布式钢纤维混凝土足尺板应变的试验研究

本试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。通过室内足尺板试验,测试了上下层布式钢纤维混凝土和普通素混凝土在各级荷载作用下,其板角、板中和板边的应变值,分析了上下层布式钢纤维对增强混凝土抗弯拉强度的机理,验证了钢纤维对提高水泥混凝土韧性和抗裂缝能力的效果。     

层布式钢纤维混凝土足尺板板中弯沉试验研究

本试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。通过室内足尺板试验,测试了上下层布式钢纤维混凝土和普通素混凝土在各级级荷载作用下,其板角、板中、板边的弯沉值,分析了上下层布式钢纤维对增强混凝土抵抗板角、板边负弯矩及荷载冲击、提高抗弯拉强度的机理,验证了钢纤维对提高水泥混凝土韧性和抗裂缝能力的效果。     

有效纤维量和层数分布对SFRC基本力学性能影响研究

为研究层布式钢纤维混凝土中有效纤维量和层数分布对其基本力学性能的影响,通过分析钢纤维混凝土单轴受力破坏机理及钢纤维混凝土中存在无效钢纤维量的合理性,确定了有效纤维量的数学表达方法,并进行了试验验证。在此基础上,确定了层布式钢纤维混凝土中钢纤维的最佳层数"N"的数学模型,"N"与钢纤维的体积掺量Vf成正比、与最佳层面密度ρs成反比。     

基于Hertz理论的落石撞击桥墩冲击力计算公式及参数研究

落石撞击棚洞的冲击力公式已较为成熟,但落石撞击桥墩的冲击力公式研究较少。基于Hertz弹性碰撞理论和Thornton弹塑性假设,通过速度恢复系数引入落石反弹计算项,建立了落石撞击桥墩的力学计算模型,推导了落石撞击桥墩的弹性和弹塑性冲击力表达式,并讨论了落石的冲击速度、冲击角度及半径对冲击力的影响;建立落石-桥墩有限元模型,将数值模拟得到的弹性与弹塑性冲击力与理论值进行对比。结果表明:落石弹性冲击力结果偏大,考虑材料弹塑性的冲击力表达式更符合工程实际。实例结果显示弹塑性冲击力仅为Hertz弹性冲击力的21.58%;落石冲击力随着冲击速度和半径的增大而递增,随着冲击角度的增加而递减;在进行桥墩防撞设计时,应充分调研落石等效半径的分布情况,可在碰撞区铺设一定厚度的低强度混凝土;用弹塑性冲击力理论公式进行设防时,建议引入落石弹塑性冲击力折减系数,其值可取0.6~0.8。     

UHPC构件受拉性能的细观力学解析方法

超高性能混凝土（Ultra-high-performance Concrete,UHPC）的受拉性能直接影响结构的抗裂性和耐久性,是结构设计中重要的力学指标之一。为研究UHPC构件在弯拉荷载作用下产生宏观裂缝前的受拉力学特性,以钢纤维与水泥基的协作受力特性为切入点,考虑钢纤维分布方向的随机性服从正态分布,建立了钢纤维受拉作用下的细观力学模型。该模型将钢纤维力作为由水泥基加载的被动力进行分析,在充分考虑水泥基材料特点的基础上,发展了UHPC构件受拉作用下宏观裂缝出现前弹性和拔出2个阶段的力学行为预测模型;开展了UHPC试件的纯弯曲试验,标定了材料受弯全过程中的关键力学指标,重点关注理论预测的弹性和拔出2个阶段的力学行为,并与预测模型计算结果进行对比;采用文献中钢纤维增强混凝土的试验结果进一步印证细观力学模型的适用性。理论分析及试验结果表明：建立的细观力学模型可准确描述出现宏观裂缝前受拉UHPC构件内部钢纤维的抗拉力学行为;预测模型计算的理论值与UHPC构件受拉作用下弹性和拔出2个阶段的力学指标试验结果吻合良好;常规钢纤维掺量的UHPC受拉性能由其内部钢纤维主导,理论计算时忽略受拉状态下水泥基对UHPC轴力的贡献不仅可以简化计算,而且可将其视为工程应用时的安全储备;建议的双折线拉伸本构中弹性与拔出2个阶段的极限应变分别为180×10^-6,1 042×10^-6。     

护盾式TBM隧道回填层对管片受力的影响

为了探明回填层对护盾式TBM隧道运营阶段管片受力的影响,建立考虑回填层的围岩抗力系数计算方法,为隧道设计中地层抗力系数的确定提供理论基础,设计相应的模型试验,对比了有回填层和无回填层时管片的受力特点,并采用厚壁圆筒理论推导了围岩-回填层等效弹性抗力系数的计算方法。研究结果表明:有回填层和无回填层时,管片运营阶段的弯矩、轴力、变形具有较大的差别,回填层的作用不可忽略;回填层厚度、泊松比、弹性模量、管片外半径均对围岩-回填层等效弹性抗力系数产生影响,其中回填层弹性模量为主要影响因素;回填层存在一个临界弹性模量,当回填层弹性模量大于临界弹性模量时,计算得出的围岩-回填层等效弹性抗力系数大于围岩弹性抗力系数,回填层对围岩起到增强作用,研究给出了回填层临界弹性模量计算公式,并得出回填层临界弹性模量取值与围岩弹性模量密切相关;考虑回填层的数值计算结果更接近模型试验结果,验证了围岩-回填层等效弹性抗力系数计算方法的准确性。     

层布式钢纤维混凝土钢纤维掺量试验研究

该试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。根据MTS疲劳测试小梁的疲劳次数,分析了上下层布式钢纤维用量与试件的弯拉强度关系,认为当每层1.3kg/m3钢纤维(对于20cm厚的钢纤维混凝土的体积用量为0.166%或13kg/m3)时弯拉强度就达到5.6MPa,可满足课题要求的技术经济指标,可应用于工程实际,大于或小于此值认为不经济或强度不够。