FRP包裹混凝土圆柱统一约束模型

为进一步明确纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压性能影响因素及现有约束模型适用性,收集了混凝土强度在6.2～188.2 MPa范围内的普通混凝土、高强混凝土、超高性能混凝土、再生混凝土、海水海砂混凝土和工程水泥基复合材料等1049组普通FRP/大应变FRP包裹圆柱的试验数据.在统计分析基础上,基于最小二乘法建立...     

方钢管混凝土轴压短柱的力学性能

根据统一强度理论,综合考虑了方钢管混凝土的材料特点,引入了考虑厚边比影响的等效约束折减系数,将钢管混凝土角部非均匀的约束力转化为均匀的约束力,从而将方钢管对混凝土的约束等效为圆钢管对混凝土的约束。在厚壁圆筒的统一强度理论解的基础上,推导了计算钢管混凝土极限承载力的公式,并用该公式对文献资料数据进行了计算对比。结果表明:该公式有很强的适用性,对发挥材料潜力、节约材料很有意义。     

损伤混凝土强度的确定方法

定量判定混凝土材料的损伤程度和建立损伤变量与强度的关系是客观准确地反映混凝土材料的原始强度的核心.根据混凝土单轴压缩应力-应变关系,基于应变等效原理,考虑当应变超过峰值应力对应的应变值时,混凝土遭受反复加卸载作用,存在不同程度损伤的情况,建立了带损伤混凝土的应力应变关系曲线;同时推导得出不同强度等级混凝土损伤变量与应变的关系式.通过测试带损伤混凝土的损伤变量,求得其对应的应变值,然后结合高度和直径均为100mm或150 mm带损伤芯样的测试强度,计算求得混凝土材料的原始真实强度.最后,通过试验验证结论的正确性.     

螺旋箍筋约束高强混凝土柱轴心受压性能试验研究

为探究螺旋箍筋约束高强混凝土柱的轴心受压性能,开展了42根螺旋箍筋约束高强混凝土圆柱的轴压试验,研究了混凝土标准立方体抗压强度(58.0~90.6 MPa)、箍筋屈服强度(480~1 219 MPa)、体积配箍率(1.00%~1.60%)与箍筋间距(45~80 mm)对螺旋箍筋约束混凝土柱受压承载力和变形能力的影响。试验结果表明:箍筋约束混凝土在达到峰值压应力时,约束箍筋可能达不到屈服;约束箍筋的强度和体积配箍率相同时,随着高强混凝土强度的增高,约束混凝土达到峰值压应力时箍筋的拉应变减小;混凝土轴心抗压强度、箍筋屈服强度相同时,随着体积配箍率的提高,约束混凝土峰值压应变增大,相应的横向应变也随之增大,箍筋拉应变也增大。基于试验结果,考察了峰值压应力下箍筋拉应变与体积配箍率、混凝土强度、箍筋屈服强度和箍筋间距之间的关系,建立了峰值压应力下约束箍筋拉应变计算公式。拟合得到了约束混凝土峰值压应力f_cc、峰值压应变ε_cc、下降段曲线的特征参数(峰值压应力后85%峰值应力下的轴向压应变ε_c85、50%峰值压应力的轴向压应变ε_c50)的计算公式。给出了考虑体积配箍率、混凝土轴心抗压强度、箍筋间距和箍筋屈服强度影响的箍筋约束高强混凝土的轴心受压应力-应变关系模型。     

钢管混凝土核心短柱轴压承载力计算方法研究

钢管混凝土核心短柱承载力目前仍无统一计算方法,针对此问题,文章基于钢管混凝土核心柱轴压承载力计算方法与外围普通钢筋混凝土体积配箍率有着密切关系的认识,分体积配箍率小于和等于大于临界配筋率两种情况建立了该柱轴压承载力计算公式;当外围混凝土的配箍率小于临界配箍率时,组合柱的破坏是由外围混凝土控制,根据协同工作原理,通过对钢管混凝土核心柱各组成部分荷载-变形曲线分析,建立了该柱轴压承载力计算公式;当外围混凝土的配箍率等于或大于临界配箍率时,核心柱破坏时钢管内外混凝土都能达到极限状态,采用极限平衡法推导该柱轴压承载力计算公式。理论分析与实验结果相吻合,表明了本文方法的正确性。     

FRP-混凝土轴压短柱的极限承载力研究

在线性Mohr-Coulomb强度准则的基础上,提出FRP-混凝土轴压短柱极限承载力计算时的基本假定,利用极限平衡法推导了FRP-混凝土轴压短柱的极限承载力公式,并通过与文献试验结果的比较,验证了理论公式的正确性。该结果为FRP-混凝土轴压短柱的极限承载力分析提供了一定的准则依据,对实际工程设计有一定的参考价值。     

IHFRP布约束混凝土棱柱轴压力学性能试验研究

通过21个混凝土棱柱的轴心抗压性能试验,研究了碳、玻纤维层内混杂纤维布(IHFRP)约束混凝土柱的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变和变形性能.试验结果表明:(1) IHFRP显著提高了柱的承载力,对于相同层数纤维布约束试件随着混杂纤维布中碳纤维含量的增加,承载力增长越显著;(2)基于试验数据线性回归得到了混杂纤维布约束混凝土棱柱的强度计算公式,IHFRP约束混凝土棱柱的强度约束系数为5.45; (3)IHFRP显著改善了柱的延性性能,通过延性指数较好地分析了约束混凝土棱柱的变形性能.     

土工编织袋单轴压缩试验研究

土工编织袋就是简单地将土、砂、碎石等材料直接灌装在编织袋中,用于路堤填筑和护坡工程中.在试验室内对土工编织袋进行了单轴压缩试验,得到了单轴压缩强度与编织袋拉伸强度的关系及土工编织袋的应力一应变关系,并与理论分析结果进行了比较,试验结果与理论结果一致.     

中空夹层钢管混凝土柱力学性能研究

基于给定的核心混凝土和钢材的三轴本构模型,设定构件内、外两层钢管使用相同的钢材,并考虑核心混凝土和钢管变形协调,应用连续介质力学理论,对中空夹层钢管混凝土短柱进行了弹塑性全过程理论分析,建立了中空夹层钢管混凝土短柱组合弹性模量理论计算公式和应力-应变关系全曲线的理论计算模型。该计算模型形式简单,参数少易确定,便于程序化实现,并与文献资料的试验结果进行了比较,结果表明,该模型能较好地反映试验规律以及组合构件材料物理性能的优点,为中空夹层钢管混凝土组合结构进一步研究奠定了基础。     

基于刚度的大应变FRP约束混凝土模型及其在桥梁抗震加固中的应用

大应变纤维增强复合材料(LRS FRP)由于断裂应变大的特点(＞5％),可能在桥墩结构抗震加固中带来较好的延性,近年来成为国内外研究的热点.大应变FRP约束混凝土应力-应变关系设计模型是加固桥墩抗震分析的基础.通过LRS FRP约束混凝土的单调轴压试验,研究了FRP约束刚度参数对应力-应变关系的影响.与基于强度的设计模...     

横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴压力学性能

横肋波纹板-方钢管(CPST)约束混凝土柱是由横肋波纹板与四角钢管焊接而成,并在腔内浇注混凝土形成的横肋波纹板约束核心混凝土、方钢管与混凝土共同承担轴向荷载构件。为了研究横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱的轴压性能,开展了3根横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱轴心受压试验。由于横肋波纹板具有较高的侧向刚度,核心混凝土能够得到较好的约束,但波纹板基本不承担轴向荷载,试件最终的破坏形式依次为方钢管局部屈曲、横肋波纹板向外鼓曲、方钢管内混凝土及核心混凝土均被压碎。在此基础上,利用ABAQUS分析了6类关键参数:混凝土的强度、正方形钢管/横肋波纹板的壁厚和抗压强度、钢管的截面尺寸。研究结果表明:如果提高混凝土强度,则抗压承载力提高,而延性降低;方钢管的厚度增加对柱的承载力和延性均有提升;方钢管的强度变高,承载力也随之提高;如果增加横肋波纹板的厚度,则承载力、延性都提高;横肋波纹板强度的变化对承载力影响不大,对延性有所提升;随着方钢管外截面尺寸变大,承载力呈现出提高的趋势。最后,基于Mander等提出的约束混凝土抗压承载力计算公式,通过引入综合影响变量,提出了计算横肋波纹板-方钢管约束混凝土短柱抗压强度的公式,期望为工程实践提供指引。     

对两种材料加筋土的三轴试验研究

通过两种加筋土样的三轴试验，对不同围压、不同加筋层数土样的应力一应变曲线、强度特性进行了研究。结果表明，土体破坏时能承受的应力随围压和加筋层数的增多而增大。极限抗拉强度较大、延伸率较小的筋材能使加筋土体的应力一应变曲线由应变软化型变为应变硬化型。加筋土样的两个抗剪强度指标都随加筋层数的增多而增大，但不同的加筋材料对不同土类的粘聚力和内摩擦角的贡献不同。     

CFRP约束高温后混凝土圆柱体轴压力学性能试验研究

进行8个素混凝土及16个CFRP约束混凝土标准尺寸圆柱体轴心受压试验,探究CFRP约束高温后混凝土轴心受压力学性能受高温及CFRP布层数影响的变化规律。结果表明:温度和CFRP对高温后混凝土强度均有重要影响,高温对CFRP约束混凝土的抗压强度具有软化效应,使其抗压强度大幅减小;而CFRP约束作用对抗压强度产生强化效应使其抗压强度显著增大,两者共同存在并以CFRP约束产生的强化效应为主。CFRP约束对于增强高温后混凝土的变形能力也有积极作用。外包CFRP有利于增强混凝土耗能能力,增加外包CFRP布层数使得混凝土耗能能力增强,但增幅逐渐变小,温度对CFRP约束混凝土耗能能力的影响基本可以忽略不计。将试验结果与现有常温下CFRP约束混凝土强度的计算模型相结合,并以相关假设为前提给出能计算其高温后抗压强度的计算模型,该模型与试验结果吻合较好。     

基于直接拉伸试验的钢纤维混凝土损伤特性研究

结合DIC技术对预埋螺栓式钢纤维混凝土试件展开直接拉伸试验,研究了钢纤维体积掺量、钢纤维长度和钢纤维类型对钢纤维混凝土开裂模式、抗拉强度、峰值应变以及裂后延性的耦合影响规律。研究结果表明：钢纤维混凝土在直接拉伸过程中的开裂声响、裂缝形态及裂缝数目等特性受钢纤维掺量影响显著;掺入钢纤维后混凝土的抗拉强度、峰值应变及裂后延性均有不同程度增加;相较于铣削型钢纤维浇筑时易出现重叠和成团现象,端钩型钢纤维更易浇筑均匀及密实,与混凝土基体间形成更加紧密的黏结,拉伸后期端部弯钩的变形抵抗力提升了桥联作用,端钩型钢纤维对抗拉强度和裂后延性的提升表现较优越。结合DIC结果进一步揭示了钢纤维混凝土直接拉伸作用下的细观破坏机理,钢纤维混凝土拉伸破坏可以分解为4个阶段：Ⅰ弹性阶段、Ⅱ细观裂缝稳定扩展阶段、Ⅲ裂缝失稳扩展阶段、Ⅳ纤维拔出阶段。根据试验结果建立了综合考虑混凝土基体特性、钢纤维体积掺量、钢纤维长度及钢纤维类型影响的钢纤维混凝土应力-应变模型,在此基础上,引入拉伸损伤因子综合考虑抗拉强度、峰值应变以及裂后延性对钢纤维混凝土损伤发展特性的影响。     

不同轴拉性能的超高性能混凝土圆环约束收缩性能

开展2种不同轴拉性能（高应变强化型和应变软化型）的超高性能混凝土（UHPC）的圆环约束收缩性能研究。首先对高应变强化型UHPC及应变软化型UHPC进行单轴拉伸试验及声发射实时损伤定位试验，得到不同龄期时（2，7，28，80 d） UHPC的轴拉应力-应变曲线及其拉伸损伤演化机制。随后对2种UHPC进行圆环约束试验，得到UHPC内钢环的压缩应变-龄期曲线。最后基于高应变强化型UHPC及应变软化型UHPC的轴拉性能（应变强化与否）、抗拉强度发展规律及拉伸损伤演化机制，分析2种UHPC的圆环约束收缩机理。研究结果表明：高应变强化型UHPC的内钢环压缩应变-龄期曲线出现大量幅值小于10×10^-6的锯齿形波动，对应产生的微裂纹宽度小于0.01 mm，与裂缝测宽仪（精度为0.01 mm）在UHPC圆环试件上始终未检测到微裂纹的结论相一致；应变软化型UHPC的内钢环压缩应变随着龄期出现了4次较明显的瞬时突变（28×10^-6，53×10^-6，41×10^-6，18×10^-6），且裂缝测宽仪在UHPC表面检测到了4条微裂缝（0.035，0.050，0.040，0.020 mm），由于拉伸软化特性，后续在其他荷载作用下会导致裂缝持续扩展；高应变强化型UHPC的应变强化特性使其在约束状态下产生的拉应力以多点分布微裂纹（宽度小于0.01 mm）的形式逐步小幅释放，应变软化型UHPC在约束作用下产生的拉应力通过多缝开裂（宽度小于0.05 mm）的方式瞬时部分释放。     

钢管活性粉末混凝土轴压短柱受力性能试验研究

进行22根钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)轴压短柱试验,分析其荷载-变形曲线、破坏特征和影响极限承载力的主要因素。试验研究表明:钢管RPC轴压短柱的荷载-纵向应变曲线弹性阶段约为极限荷载的90％~95％;套箍系数ξ较小时,在达到极限荷载后承载力急剧下降;ξ较大时,在达到极限荷载后承载力下降平缓并呈回升趋势。ξ较小的试件多呈剪切破坏形态;ξ较大的试件所有断面上均被墩粗,试件的上、下两端明显局部鼓曲。构件承载力随RPC强度fc的提高而提高,两者基本成线性关系;套箍系数ξ越大,构件承载力也越大,但钢管对RPC的约束效果比对普通混凝土的差。提出的钢管RPC轴压短柱极限承载力的实用计算公式计算出的结果与试验结果吻合良好。     

预应变影响下形状记忆合金约束混凝土圆柱体轴压试验

为了研究形状记忆合金预应变条件对混凝土柱的影响,利用形状记忆合金的形状记忆效应,将含有预拉伸变形的形状记忆合金材料与混凝土材料组合在一起,制作成自适应功能的混凝土拄,通过对相同混凝土配合比的1组素混凝土柱,2组不同预应变形状记忆合金螺旋箍筋未驱动柱和2组不同预应变形状记忆合金螺旋箍筋驱动柱进行轴压试验,并对5组混凝土试件的力学性能进行了初步的试验研究,包括抗压强度、横向应变、纵向应变和裂缝出现时的荷载,分析了5组试件的变化规律.研究结果表明:驱动柱比未驱动柱的抗裂性能有较大提高;形状记忆合金箍筋预应变越大,施加的预应力就越大,抵抗变形的能力就越强;驱动柱与未驱动柱极限荷载几乎一致;驱动柱和未驱动柱都比素混凝土柱在极限荷载和抗裂性能方面有很大提高.     

混凝土梁损伤识别的试验研究

由于目前基于桥梁动力信息的损伤识别方法存在不少问题,文章尝试性地采用结构自重作为损伤识别分析的外部信息,在此基础上分析混凝土裂缝损伤对结构的哪些响应变量有重要影响,以及影响的性质有什么不同,从而找到能较好的反映结构损伤的物理量。通过光纤传感器和传统电测应变片的对比试验,验证了光纤传感器用于损伤识别的可行性。     

不同应力路径堆石料大型三轴试验特性研究

对两河口高土石坝的堆石料D3进行等σ3应力路径和等P应力路径的大型三轴试验,研究不同应力路径堆石料的抗剪强度特性和应力-应变关系。结果表明：堆石料的粘聚力C是真实存在的,且抗剪强度呈非线性,而应力路径对堆石料的抗剪强度影响很小;堆石料在低围压具有明显的剪胀,且不同应力路径的应力-应变曲线不同。在试验的基础上计算几个本构模型的模型参数,并分析了模型的适用性,为该工程设计提供力学参数。     

橡胶集料改性道面混凝土压弯性能试验研究

采用等体积置换法,将4目(4.75 mm)、40目(0.425 mm)两种粒径橡胶微粒分别按10％、20％、30％取代细骨料配制橡胶混凝土,并进行单轴受压及四点弯曲荷载作用下变形性能试验,研究橡胶微粒粒径、掺量对混凝土压弯性能的影响.试验结果表明:橡胶混凝土的单轴抗压强度及弹性模量较基准混凝土均有大幅度的降低,但变形能...