钢-混凝土组合梁预应力施工阶段受力性能试验研究

通过9个钢-预应力混凝土组合梁的模拟试验研究，对钢-混凝土组合梁在预应力施工阶段的受力性能、界面滑移分布规律及主要影响因素进行了深入探讨。试验表明，在钢-预应力混凝土组合梁的预应力张拉端或锚固端的非协调工作区较小，钢-混凝土组合梁设计控制区的有效预应力可按基于钢-混凝土换算组合截面的材料力学方法计算，界面滑移的影响可忽略不计。     

钢—混凝土组合梁预应力施工阶段受力性能试验研究

通过9个钢－预应力混凝土组合梁的模拟试验研究，对钢－混凝土组合梁在预应力施工阶段的受力性能，界面滑移分布规律及主要影响因素进行了深入探讨，试验表明，在钢－预应力混凝土组合梁的预应力张拉端或锚固端的非协调工作区较小，钢－混凝土组合梁设计控制区的有效预应力可按基于钢－混凝土换算组合截面的材料力学方法计算，界面滑移的影响可忽略不计。     

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-混凝土组合梁栓钉连接件界面黏结刚度研究

栓钉连接件界面黏结刚度的取值是钢-混凝土组合梁数值模拟中亟需解决的关键问题.基于能量原理给出了栓钉和黏结区混凝土的变形能公式,通过变形能与黏结刚度间的二阶导数关系提出了界面黏结刚度的计算方法.在该方法中栓钉和混凝土的剪切模量是重要的材料参数.根据弹塑性力学理论,提出了栓钉和黏结区混凝土变形全过程的剪切模量理论计算方法....     

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。     

混凝土-CA砂浆复合试件界面端奇异应力场消除方法研究

为研究混凝土-CA砂浆双材料界面端的应力场奇异性,建立混凝土-CA砂浆双材料复合试件轴拉计算模型,并对界面拉应力分布进行分析。基于Bogy特征方程,提出消除混凝土-CA砂浆复合试件界面端奇异性的方法。研究结果表明:混凝土与CA砂浆界面端附近存在应力奇异现象,该应力奇异现象使得界面端点处的应力明显增加。当结合角组合θ1=θ2≤72°时,混凝土-CA砂浆界面端的应力奇异性消失,此时应力场为一定值。研究成果可为精确的双材料界面黏结强度试验提供理论依据。     

钢—混凝土连续组合梁非线性有限元分析

建立了钢—混凝土连续组合梁非线性有限元模型．该模型可以考虑材料非线性界面相对滑移对钢—混凝土连续组合梁受力性能的影响．利用该模型，对四根钢—混凝土连续组合梁的界面滑移和挠度进行了仿真计算，将计算结果和实测结果进行了比较，验证了该模型的有效性．对单个栓钉的受力全过程进行了分析，表明按照弹性方法设计的栓钉在加载后期进入塑性阶段变形增加，是试件加载后期滑移迅速增长的原因．     

型钢混凝土界面试验研究及损伤分析

研究目的:既有关于型钢混凝土组合结构界面粘结关系的研究大多采用有限元模拟或利用推出试验的结果进行拟合分析,而理论研究多未考虑界面损伤对粘结的影响。为得到能真实反映界面粘结情况的粘结力模型,本文基于型钢混凝土推出试验结果,提出界面粘结力模型,并引入界面损伤的概念,分析界面破坏全过程的界面应力演化规律。研究结论:(1)不同试件界面极限承载力因界面粘结情况不同而存在差异,界面破坏后,混凝土对型钢的握裹力基本保持不变,且混凝土与型钢间的动摩擦系数为恒定值;(2)界面所处的状态可分为弹性、损伤及剥离三种状态,粘结力模型参数推荐取值为:界面粘结承载力0. 818 7 MPa,界面摩阻力0. 391 4 MPa;(3)全界面破坏过程将经历完全弹性阶段、弹性-损伤阶段、弹性-损伤-滑移阶段、损伤-滑移阶段、滑移阶段五个阶段;(4)在完全弹性阶段,粘结力的最小值出现在自由端附近而非自由端处;(5)本研究成果可为型钢混凝土组合结构设计中界面粘结关系及界面应力演变规律的确定提供参考。     

建筑物扩建中新旧构件钢筋与混凝土连接技术

建筑物加层扩建改造时,新旧构件中的钢筋连接以及新旧混凝土界面往往是钢筋混凝土结构的薄弱界面。文章根据部分工程实例,介绍建筑物加层扩建改造时,新旧构件的钢筋和混凝土常用的连接方法和新旧混凝土结合面的处理方法。     

浅谈客运专线高性能混凝土施工

研究目的：高性能混凝土在铁路客运专线施工中被广泛采用，克服高性能混凝土特点引起的性能缺陷，确保客运专线工程的100年使用寿命。 研究方法：结合武汉天兴洲长江大桥施工中混凝土工程的实际应用，进行高性能混凝土配合比的设计、试配及施工控制，配制出高强度、高耐久性、低徐变、体积稳定性好的高性能混凝土。 研究结果：高性能混凝土配合比设计中，应将胶凝材料用量控制在500kg／m^2以下。配合比中水胶比、砂率、外加剂等因素会对混凝土的强度、和易性、坍落度等不同方面造成影响。 研究结论：选择合理的施工配合比及施工控制措施，使混凝土达到最密实状态，不但有助于降低工程制造成本，提高混凝土强度，而且混凝土内部空隙少，能抵抗外来腐蚀介质的侵入，保护钢筋，大大提高混凝土耐久性，确保工程质量。     

含黏结界面混凝土断裂特性研究

为研究板式无砟轨道结构蒸养混凝土(SC)与自密实混凝土(SCC)层间界面的断裂破坏特性,制备不同相对缺口高度的含黏结界面混凝土,并对其进行三点弯曲荷载下的断裂特性试验研究。研究结果表明：含黏结界面混凝土在三点弯曲荷载作用下均沿界面破坏,同时裂纹向强度较低的SCC内部拓展,并导致SCC在SC表面剥离;含黏结界面混凝土的荷载-挠度(P-f)曲线、应力-应变(σ-ε)曲线的演变和发展均经历了4个阶段：预压阶段、线性增长阶段、开裂拓展阶段和失效破坏阶段;相对缺口高度对含黏结界面混凝土的起裂韧度值和失稳韧度值的影响不大;缺口张开速率随相对缺口高度的增加而增加,随着荷载的施加,缺口张开速度依次经历迅速上升阶段、平稳拓展阶段、急剧增加阶段;DIC技术表明,含黏结界面混凝土达到起裂荷载后开始在缺口尖端进行裂纹的积累,达到峰值荷载后缺口尖端裂纹才会发生明显的拓展。     

湿度影响下双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面力学特性研究

在湿度影响下，混凝土的力学性能会随其内部不均匀的湿度场产生不同程度的变化，故水环境中的双块式无砟轨道各混凝土部件(轨枕、道床板及支承层)内部的材料性能存在差异，在长期荷载作用下易产生伤损。因此，探明由湿度导致材料性能变化对水环境中无砟轨道局部力学行为及损伤所带来的影响，对研究无砟轨道水致损伤形成和发展机理具有一定参考价值。通过建立双块式无砟轨道有限元实体模型，对水环境中双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面位置处的应变分布及疲劳损伤情况进行分析。结果表明：考虑湿度影响后，水环境中双块式无砟轨道道床板新旧混凝土界面位置处的变形性能与抗疲劳特性均有一定程度的削弱，长边接触面所受影响最为显著，其最大主拉应变增长31.6%,剪切疲劳寿命减短30.4%,出现在该面中上方位置，该处将是裂纹较早萌生的位置。     

动力荷载下钢管混凝土墩柱抗震性能极限分析

为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能，采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律，模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤，进行单向拟静力、单向拟动力、双向拟动力、振动台加载下圆钢管混凝土桥墩抗震性能试验验证。分析结果表明：考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法合理，反映循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应、塑性大变形阶段承载力退化现象和单、双向动力荷载下钢管混凝土桥墩震后残余位移，也反映钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律；相同地震波作用下全填充钢管混凝土桥墩的地震响应最小，填充混凝土有利于提高桥墩的极限抗震能力。提出适用于双向地震波作用的钢管混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移响应之间的计算公式。     

持载与干湿作用下CFRP-高强混凝土黏结性能研究

为了给结构加固补强提供真实可靠的参考,考虑结构自身持续荷载作用及海水干湿循环作用,对CFRP与高强混凝土的界面黏结性能进行研究。利用5%浓度的Na Cl溶液模拟海水,利用发明的持载装置施加持续荷载,采用双面剪切试验方法对CFRP-高强混凝土的界面黏结性能变化规律进行分析。研究结果表明:随着干湿次数增加,界面破坏方式发生改变,黏结强度、剥离荷载、界面极限端部滑移逐渐降低;施加持续荷载作用将导致界面损伤加重,并加速界面破坏方式的转变速度。     

CFRP-混凝土界面黏结性能试验研究及有限元分析

采用6组面内双剪试验研究了碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)与混凝土界面的黏结行为。为了保证双剪试件两侧界面受力均匀且处于纯剪切状态,对传统的试件制作方法进行了改进并取得了较好的效果。基于试验结果建立了Popovics型界面黏结滑移本构关系,将此本构关系引入有限元模型并对影响界面黏结性能的结构参数进行了分析。结果表明:界面的峰值应力随混凝土强度的增大而增大,随外贴CFRP宽度的增大而减小,但界面的极限剥离荷载呈增加趋势。与常用的2种界面极限剥离荷载计算模型对比表明,本文所提供的剥离荷载计算方法与两者较为接近,能够较好地预测CFRP-混凝土界面的极限剥离荷载。     

预应力混凝土结构裂缝缺陷的有限元分析

通过对粘贴施加预应力的CFS-GFS混杂加固纤维布的钢筋混凝土梁建立有限元模型进行计算,计算模型中考虑了界面端部附近混凝土不同高度垂直裂缝对胶层附近混凝土力学性能的影响.计算结果表明:界面附近,混凝土第一主应力在裂缝两侧发生跳跃式突变,并在裂缝位置出现极大值;混凝土第三主应力裂纹出现位置应力值为零;混凝土剪应力和正应力在裂纹附近呈现出不同程度的增大;纤维布的性能得到合理的利用.     

耐腐蚀混凝土辅料的试验研究

研究目的:为了提高混凝土耐海水、土壤中盐等的腐蚀性能,作者提出了在混凝土中掺加耐腐蚀辅料的方法。研究方法:通过混凝土离子渗透性试验、硫酸盐腐蚀试验、干湿腐蚀循环试验等对耐腐蚀辅料的性能进行了测试,并对该耐腐蚀混凝土辅料的耐腐蚀机理进行了分析。研究结果:(1)在硫酸盐腐蚀试验中,掺耐腐蚀辅料的水泥90d腐蚀中的耐腐蚀系数高于1.0;(2)在100次干湿腐蚀循环后,基准混凝土干湿腐蚀循环系数只有0.79,而掺耐腐蚀辅料的混凝土Kx达到1.28;(3)在氯离子渗透试验方面,掺耐腐蚀辅料混凝土28d、90d渗透系数分别为28d基准混凝土的43.1%和9.3%。研究结论:耐腐蚀辅料能够有效的改善混凝土内部孔隙结构特征和水泥与骨料的界面结构。     

钢-混凝土组合梁耐久性初步研究

针对钢-混凝土组合结构,对其耐久性影响因素综合考虑,包括环境、材料、构件和结构四个层次;总结了部分钢-混凝土组合结构耐久性的研究成果,包括环境作用、混凝土碳化、氯离子在混凝土中的扩散、酸雨对钢-混凝土组合结构的腐蚀、钢筋锈蚀、钢梁和混凝土板二者连接界面的侵蚀、构件性能退化规律和结构耐久性的评估;并阐述了提高钢-混凝土组合结构耐久性的方法。     

青藏高原多年冻土地段灌注桩混凝土的研究和对策

研究目的:针对青藏高原多年冻土地段建设铁路、公路遇到桥跨结构混凝土灌注桩基强度的发展,耐久性和热传递对冻土结构扰动的技术难题等情况,提出相应对策。研究方法:对青藏公路桥基混凝土的耐久性破坏进行调研、室内模拟试验、现场暴露试验及清水河、昆仑山口桩基试验。研究结果:青藏公路冻土地段桩基混凝土长期处于恒负温下,硬化强度达不到设计等级;耐久性破坏主因是正、负温频繁交替引发冻融破坏,未发现有硫酸盐侵蚀破坏迹象;混凝土初温和水化热使界面冻土结构破坏,较长时间后,界面冻土才能回复到原始冻结状态。研究结论:掺用引气减水剂或早强引气减水剂拌制低温早强耐久混凝土可以满足对于混凝土灌注桩强度、耐久性和冻土结构稳定性的要求。若采用负温(-5~-20℃)混凝土方案时,须注意抗冻剂可能产生对界面冻土结构稳定性和环保的负面影响。     

碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆界面黏结性能研究

为研究碳纤维编织网增强磷酸镁水泥砂浆加固法(TRMM)中2个界面(砂浆-混凝土、碳纤维编织网-砂浆)的黏结性能,对21个黏结试件进行了弯折试验。研究变量包括界面处理方式(打磨、刻槽、凿毛)、磷酸镁水泥砂浆(MPCM)类型(MPCM、聚乙烯醇纤维(PVA)改性MPCM)、碳纤维编织网处理方式(表面涂层、表面涂层+粘砂、浸渍+粘砂),分析了试件破坏模式和在不同变量下黏结性能变化规律。结果表明,砂浆-混凝土界面黏结性能随着界面粗糙度的提高而增强,当粗糙度由0.77 mm提高至1.97 mm,试件由脆性破坏变为延性破坏;PVA可通过桥联作用改善碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能;浸渍和粘砂后碳纤维编织网-砂浆界面黏结性能显著增强,界面黏结强度提高68%。