基于临界距离理论砂浆梁断裂性能的研究

采用一种只基于线弹性理论基础的新型断裂准则——临界距离理论,对3种强度、槽口深度、槽根部半径共27种组合下的U型槽口梁试件进行三点弯曲实验。通过公式计算和有限元模拟得出及校核临界距离理论参数,并据此推导出一种预测槽口梁试件最大荷载的新公式。分析发现,对于不同槽口特征下试件的最大荷载,新公式具有良好的预测精度,且临界距离理论参数L值随砂浆强度的增长而增大。     

SBS改性沥青混合料宏观裂缝微波自愈合研究

为研究微波加热对SBS改性沥青混合料宏观断裂—愈合性能的影响,制备AC-13型沥青混合料半圆试件,采用半圆弯曲试验和微波加热对试件进行断裂—愈合—断裂试验,采用愈合前、合后加载试验的抗拉强度比值作为愈合指数HI(healing index),分析了加热时间和微波强度对试件表面温度和沥青混合料自愈合性能的影响。研究结果表明:微波加热过程主要是集料中的极性粒子吸收微波,产生热量并传递给弱极性的沥青,实现混合料整体升温;试件表面温度随加热时间、微波强度呈良好的二元线性回归关系;在一定范围内,加热时间、微波强度的增长能够促进混合料自愈合行为,这主要与该微波条件下混合料达到的温度有关,AC-13型SBS改性沥青混合料经微波强度700 W,加热100 s或微波强度560 W,加热120s后达到最佳的强度恢复率为83%～85%,试件表面温度在90-96℃之间。     

纤维格栅增强水泥混凝土的弯曲力学特性

为研究纤维格栅类型、纤维格栅表面处理及粗集料最大粒径对水泥混凝土弯曲力学特性的影响,对14组150 mm× 150 mm ×600 mm的水泥混凝土试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程,探讨了纤维格栅与水泥混凝土相互作用的力学机理,提出了纤维格栅使用的若干建议.结果表明:试件属于脆性破坏;纤维格栅明显改善了水泥混凝土的弯曲力学特性,使水泥混凝土的抗弯强度提高6.62％ ～31.40％;与粗集料最大粒径为40mm时相比,粗集料最大粒径为20mm时,水泥混凝土的抗弯强度提高2.72％ ～9.97％;纤维格栅表面经环氧树脂处理后,试件的抗弯强度提高8.30％ ～ 11.88％.     

先简支后连续混凝土曲线梁桥设计适应性研究

先简支后连续装配式曲线梁桥应用众多,然而适用范围并无统一意见。拟以部颁标准图为例,研究先简支后连续装配式桥梁在曲线梁桥的适应性。通过几何要素分析确定了评价弯桥弯曲程度的指标,首先采用不同跨径增量对部颁标准图进行有限元分析计算并综合考虑附属设施等确定其适用跨径范围,再根据几何分析反算其适用半径范围,最后建立界限半径下的弯桥有限元模型验证该方法的可行性。     

钢-混凝土组合试件长期推出试验与有限元分析

采用推出试验和有限元方法研究了采用不同剪力连接件的钢-混凝土组合试件的界面长期滑移和应变发展过程; 参考Eurocode 4中推出试验标准试件, 设计了2组试件用于长期推出试验; 分别采用栓钉和PBL作为剪力连接件, 采用螺杆施加长期荷载, 测试了长期加载过程中的界面滑移、混凝土应变和钢梁应变; 同步加载测试了150 mm×150 mm×300 mm的混凝土试块的长期变形, 并以此变形计算混凝土徐变系数; 对比了徐变模型对计算结果的影响, 并讨论了不同混凝土徐变模拟方法。研究结果表明: 界面滑移和混凝土应变在加载初期增长较快, 加载120 d后达到稳定状态; 栓钉试件和PBL试件的最大界面滑移分别为0.162和0.068 mm, 最大值均位于界面底部; 栓钉试件和PBL试件的混凝土最大应变分别为7.30×10-5和1.34×10-4, 最大值均位于混凝土板底部; 钢梁应变在整个试验过程中基本保持稳定, 未出现明显的应力重分布, 栓钉试件和PBL试件的钢梁最大应变分别为3.7×10-5和6.5×10-5, 最大值均位于钢梁顶部; 混凝土徐变是影响钢-混凝土组合试件长期性能的主要因素, 不同混凝土徐变模型计算所得混凝土徐变系数与测试值的偏差为60%~140%, 说明混凝土徐变模型对有限元结果影响显著; 采用指数函数拟合混凝土徐变系数测试结果的拟合误差为2.4%, CEB-FIP90模型计算所得混凝土徐变系数在加载后期与测试值的误差为3.71%, 建议无法实测时可采用CEB-FIP90模型计算混凝土徐变系数。      

激光参数对高强度不锈钢搭接焊接结构和断裂行为的影响

通过焊接和拉伸试验及微观组织分析,研究了焊接参数对高强度301L-HT板搭接非熔透激光焊接接头结构、断裂行为和力学性能的影响.结果表明：激光焊缝的硬度为HV215,δ铁素体比电阻点焊少,热影响区硬度更接近于母材;焊缝几何结构对激光参数敏感,熔深变化的规律性更明显,特定部位的熔宽与焊接参数耦合有关;板材厚度相同的焊接接头变形刚度接近,焊缝的几何结构决定最后的变形和断裂行为,焊接内板的弯曲变形角度比外板大,两板的弯曲角度差随熔深增加而减小;焊接板弯曲角度和焊接强度随焊缝尺寸同步升高;焊缝硬度低于母材和热影响区导致拉伸变形集中在很窄的区域,焊接接头的断裂位移都小于2mm.     

沥青混合料汉堡车辙试验方法

采用4种不同的沥青混合料,分别在水浴和空气浴2种试验环境下进行50℃和60℃的汉堡车辙试验,分析了水和温度对车辙深度的影响。进行不同试件厚度以及板式试件和SGC成型的圆柱试件的车辙试验,分析了试件厚度和成型方式对车辙深度的影响。分析结果表明:水环境和提高温度都会加速车辙的产生,50℃水浴和60℃空气浴车辙深度判定系数R2大于0.93;结合沥青应用情况,建议B级沥青采用45℃,A级沥青采用50℃,改性沥青采用60℃的试验温度;40 mm厚度的试件车辙深度显著偏大,试验中不宜采用;SGC成型的圆柱试件与板式试件试验结果判定系数R2达0.95以上,可以代替板式试件进行抗车辙性能评价。     

环氧砂浆粘合剂加固混凝土梁试验研究

为研究环氧砂浆粘合剂加固钢筋混凝土梁的力学性能,考虑到环氧砂浆厚度的影响,设计制作了三根梁,梁底分别浇筑0mm、50mm和100mm厚的环氧砂浆,并对其进行单调荷载试验,观测记录了各个试件混凝土开裂及环氧砂浆脱离情况。研究结果表明:两根加固试验梁的极限承载力有所提高,极限承载力所对应的位移明显减小;抗弯刚度随环氧砂浆厚度的增加而增加,应变中和轴受下部环氧砂浆的影响,向上有一定量的平移。采用ABAQUS有限元软件和理论计算对试验试件进行验证,结果均与试验值吻合。     

预应力钢绞线网加固RC柱抗震性能影响因素研究

基于8根试件(其中1根未加固试件,7根为采用预应力钢绞线网加固试件)在低周往复荷载作用下的试验结果,根据对比不同因素下试件的滞回曲线、骨架曲线及延性变化,分析钢绞线间距、预应力水平和轴压比等因素对加固柱抗震性能的影响。试验结果表明:在预应力水平为0~60%的范围内,加固柱的屈服荷载、峰值荷载、延性随预应力水平提高均得到提高,提高幅度分别为4.4%~30.6%,16.4%~60.4%,8.2%~49.8%。钢绞线间距为30 mm的试件较间距为60 mm的加固柱,屈服荷载、峰值荷载、延性提高幅度分别为7.0%~10.9%,17.0%~25.1%,15.1%~35.2%。     

基于数字图像与颗粒流程序的沥青混合料单边切口梁试验

为了在细观尺度下模拟沥青混合料的断裂过程,借助数字图像技术获取了1.18 mm粒径以上的沥青混合料细观结构,运用离散元程序PFC2D内置"Fish"语言,构建了包含粗骨料、沥青胶浆和空隙在内的沥青混合料非均质虚拟试件,对虚拟试件微观组成成分之间的接触赋予了相应的微观接触模型,采用离散元方法实施了单边切口小梁虚拟3点弯曲试验。研究结果表明:自定义时步大小功能可以大幅提高非均质离散元模型的运算效率;采用沥青胶浆动态模量作为静态模拟时接触刚度所对应宏观参数更为合适;参数校准后模拟得到的整体断裂响应与室内试验结果之间的联系较好;仅采用试件单面图像信息构建模型进行力学性能预测缺乏可信度;基于离散元程序的虚拟试验方法可以作为研究沥青混合料断裂行为的辅助手段。     

支主管夹角对X形圆钢管节点轴向传力的影响

为了研究支主管夹角对X形圆钢管相贯节点轴向受力性能的影响,进行相关试验来校验有限元模型,以有限元为手段分析了支主管夹角对X形节点在支管轴力作用下的传力特性和承载力的影响;根据有限元参数分析结果,对支主管夹角较小的节点的承载力提出了改进建议.研究结果表明:节点试件的破坏模式为相贯线附近主管管壁局部屈曲;当支主管非正交但夹...     

正交异性钢桥面铺装层疲劳开裂试验的改进研究

为克服现有疲劳开裂试验无法真实模拟正交异性钢桥面铺装层实际工作状态的缺陷,作者以法国LCPC试验为基础,提出了新型铺装层疲劳开裂试验的基本构型。利用有限元方法建立该基本构型的三维有限元模型,分析了在室内试验条件下荷载加载位置、荷载作用面积、复合梁钢板厚度、铺装层试件厚度等参数对铺装层试件力学响应的影响。在力学分析结果上进行验证性试验,最终确定试验构型的各项参数,建立新型铺装层疲劳开裂试验方法。该试验方法能够真实模拟出钢桥面铺装层的实际力学响应,提升了设备加载效率,并能够充分利用现有UTM-25设备进行试验,对于钢桥面铺装层的设计、评价、选择,以及开裂机理的深入研究工作,提供科学有效的试验手段。     

钢纤维混凝土室内试验及路用性能研究

水泥混凝土路面结构易受交通荷载、内部温度变化等影响出现过大裂纹,不仅影响行车安全,同时也会降低路基的使用寿命,是公路项目建设养修面临的主要课题之一。基于此,结合室内试验,首先分析了钢纤维掺量为15kg/m~3水泥混凝土的流动性;然后依此混凝土制作150mm×150mm×150mm标准立方体试件和150mm×150mm×550mm简支梁试件,对钢纤维水泥混凝土的抗压强度及简支梁的弯曲强度进行分析。最后,依托某市公路工程背景,将掺量15kg/m~3钢纤维水泥混凝土应用到路面铺装试验段,结合5年后路面开裂调研资料,对比分析得出钢纤维水泥混凝土应用于路面结构效果较好。     

改性乳化沥青冷再生技术的路用性能研究

为验证改性乳化沥青冷再生混合料在高速公路面层的应用效果,通过多序列局部加载动态蠕变试验、半圆弯曲断裂试验和半圆弯曲疲劳试验对改性乳化沥青冷再生混合料的路用性能进行了全面研究。结果表明,SBR改性乳化沥青冷再生混合料相比普通乳化沥青混合料在高温性能、中低温抗裂性能和疲劳性能方面得到全面提升,并且在高温性能复合蠕变速率方面与AC-20和Sup-20两种普通热拌沥青混合料相近,远小于普通乳化沥青,在中低温抗裂和疲劳性能方面改性乳化沥青冷再生混合料虽然显著提升,但和热拌沥青混合料仍存在一定差距。     

钢筋混凝土L形柱受力性能有限元分析

采用Opensees软件对钢筋混凝土L形柱进行受力性能有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好。根据计算结果,获得试件柱根的弯矩-曲率滞回曲线和钢筋的应力-应变滞回曲线,并对影响钢筋混凝土受力性能的主要因素进行参数分析。     

抗裂性大粒径再生柔性基层的路用性能研究

为了提高ATB-30柔性基层的抗裂性与技术经济性,将大粒径集料与回收料进行试配,构建半圆弯曲实验（SCB试验）与单轴贯入数值试验,以26.5 mm、19 mm、4.75 mm、2.36 mm、0.075 mm为关键筛孔设计了正交试验进行级配设计,在确定级配的基础上研究了再生剂的掺量,并验证了抗裂型ATB-30的性能。结果表明：粒径越大对高温性能的影响越大,粒径越小对抗裂性影响越大,0.075 mm通过率可高于规范要求充分利用回收料,据此提出了ATB-30抗裂级配;在19 mm以下的回收料中掺入粗颗粒与70号沥青,当再生剂掺量为6%时,抽提后的沥青与新沥青混合后可满足公路工程沥青及沥青混合料试验规程中70号沥青的要求;相比ATB-30级配中值,ATB-30抗裂级配高温性能降低了9%,低温性能提升了43%,水稳定性提升了8%,疲劳性能提升了72%.     

氧化铝陶瓷粉末固相烧结过程模拟

用膨胀计测量了氧化铝粉末注射成形的烧结过程中试件的单轴收缩率和收缩速率,基于试验数据,设计了相应的参数标定算法,用于确定烧结模型中的单轴粘度和烧结应力,以氧化铝人工髋关节植体为例,将该模型和参数引入到有限元软件Abaqus中实现数值模拟,以预测试件在烧结过程中的收缩和变形,结果表明,用标定的参数的模拟结果与试验结果基本吻合。     

半圆石拱桥重载车辆通行安全评估

通过对半圆石拱桥进行有限元分析,并与荷载试验结论对比,提出在半圆石拱桥计算时需考虑护拱围压作用,仅取1/3拱圈进行计算的模式,为半圆拱桥通行特种车辆的安全性进行了准确评估。     

机场道面高频振捣密实混凝土弯曲疲劳性能演化特征

为了验证高频振捣滑模摊铺工艺的可靠性及其对含大粒径骨料(最大粒径为40 mm)干硬性混凝土疲劳演化特征的影响, 分别采用小型机具施工工艺(低频振捣)和滑模施工工艺(高频振捣)在郑州新郑机场摊铺40 cm厚混凝土道面板; 对现场切割试件与室内相同配比成型的试件(尺寸均为150 mm×150 mm×550 mm)进行了弯拉强度与疲劳试验, 测量了跨中梁底应变和竖向位移; 根据可靠度理论分析了不同工艺成型混凝土小梁的弯曲疲劳寿命概率分布特征, 建立了弯曲疲劳方程, 进一步分析了试件的弹性模量衰减特征和梁底残余拉伸应变演变规律。研究结果表明: 高频振捣工艺能使混凝土更加致密, 试件平均疲劳寿命较低频振动成型试件长约27%;双对数疲劳方程能够很好地表征含大粒径骨料道面混凝土的疲劳行为; 高应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长4%, 低应力水平下高频振捣成型混凝土疲劳寿命比室内成型混凝土长18%以上; 混凝土抗弯拉弹性模量随加载循环比的增加基本呈线性衰减特征, 试件临近破坏时的抗弯拉弹性模量为初始模量的50%~80%;在重复荷载作用下, 梁底轴向残余应变随加载次数的增加而增大; 提出的4种典型演化形态可表征不同应力水平下混凝土残余应变的复杂增长趋势; 骨料粒径增大是导致试件疲劳性能演变规律离散性的主要原因, 疲劳荷载作用下的累积损伤和骨料依次失效过程是混凝土残余应变演化曲线出现明显台阶特征的主要原因。研究结果为进一步通过足尺环道加速加载试验建立室内试验与现场足尺道面板性能关联方程奠定了基础。      

重载交通下空隙率对沥青混合料路用性能影响分析

本文主要研究重载交通下沥青路面空隙率对其路用性能的影响。试验以不同空隙率(2%、3%、4%、5%、6%、7%)作为关键控制指标,设计了6种级配的SBS改性沥青混合料,分别制作车辙试件、马歇尔试件以及小梁弯曲试件并进行各项试验。试验结果表明,沥青混合料的空隙率对沥青路面的路用性能具有显著的影响,推荐了空隙率的合理设计范围。