高温后混杂纤维再生混凝土力学性能试验研究

通过抗压强度和抗拉强度试验研究不同混杂纤维掺量对高温后再生混凝土(RAC)力学性能的影响.研究结果表明:混杂纤维可以减少RAC表面剥落和质量损失;相较于RAC的脆性破坏,混杂纤维再生混凝土(HFRAC)为延性破坏;HFRAC高温后抗压强度和抗拉强度高于RAC,当纤维素纤维和玄武岩纤维掺量均为0.15％时,HFRAC抗压...     

弹性材料改性高强混凝土轴心抗压强度的试验研究

高强混凝土由于其高工作性能被广泛地应用于工程建筑中,但高脆性限制其进一步发展;掺入适量的聚丙烯纤维、钢纤维或者混杂纤维可明显改善高强混凝土的力学性能;在高强混凝土中掺入一定量的橡胶粉,可改善混凝土的脆性,提高延性.通过将一定量的橡胶粉、聚丙烯纤维和钢纤维掺入高强混凝土中,研究各种混凝土的破坏形式,以及轴心抗压强度的变化,探讨三种弹性材料对高强混凝土性能的影响.     

纤维混杂效应对混凝土轴心抗压强度的影响

以8种单掺和3种混掺的方式掺入纤维素纤维与聚乙烯醇纤维,探究其对C50混凝土轴心抗压强度的影响。结果表明:单掺纤维素纤维能有效提高混凝土轴心抗压强度,掺量为1.5 kg/m3时达到最优,此时轴心抗压强度比不掺时提高12%;单掺聚乙烯醇纤维会降低混凝土轴心抗压强度,掺量为3.5 kg/m3时降低明显。纤维素纤维和聚乙烯醇纤维混掺时,聚乙烯醇纤维掺量在0～2 kg/m3时有正混杂效应;聚乙烯醇纤维掺量为3.5 kg/m3时有负混杂效应。据此提出纤维混杂效应函数,利用MATLAB进行多项式曲面拟合,得出纤维素-聚乙烯醇混杂纤维混凝土轴心抗压强度混杂效应函数,以表征纤维素纤维与聚乙烯醇纤维混杂效应对混凝土轴心抗压强度的影响规律。     

纤维超高强混凝土框架短柱抗震性能的试验研究

通过对12根超高强纤维混凝土框架短柱在低周反复荷载作用下的力学性能进行试验,分析了影响纤维超高强混凝土短柱位移延性的因素,探讨了其变形与耗能能力。将试验结果与普通高强混凝土短柱试验结果相比较,结果表明在超高强混凝土短柱中掺入纤维是解决超高强混凝土短柱脆性大、延性差的一个有效的途径。     

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。     

高温后混杂纤维混凝土力学性能试验研究

为研究高温后玄武岩-纤维素混杂纤维混凝土的力学性能,对不同温度条件下掺入不同玄武岩纤维长度的混杂纤维混凝土进行抗压及抗折强度试验。基于试验数据进行统计分析,建立不同玄武岩纤维长度下混杂纤维混凝土相对抗压强度和相对抗折强度随温度变化的关系式。运用BP神经网络得出混杂纤维混凝土中玄武岩纤维的最佳长度范围。研究结果表明:素混凝土的抗压强度在200℃时达到峰值,而混杂纤维混凝土的抗压强度则是在400℃达到最高;素混凝土及混杂纤维混凝土的抗折强度均随着温度的升高呈下降趋势,800℃后,素混凝土与混杂纤维混凝土的抗折强度残余率分别仅为22.3%及26.9%。     

基于响应面法的高强混凝土配比试验研究

为研究减水剂及矿物掺合料对高强混凝土强度的影响，将不同掺量的减水剂、硅灰及矿渣加入高强混凝土替代水泥，分析试件7 d及28 d强度变化，并基于响应面法建立了相应的响应面回归模型，最终得出了高强混凝土的合理配比。结果表明：7 d抗压强度随减水剂及硅灰掺量的增加先增大后减小，随矿渣掺量的增加逐渐减小；28 d抗压强度随硅灰及矿渣掺量的增加先增大后减小。高强混凝土的破坏形式以X状共轭剪切破坏为主。矿渣掺量是影响高强混凝土7 d抗压强度的最大因素，28 d抗压强度的影响程度顺序为：硅灰>矿渣>减水剂。高强混凝土中减水剂、硅灰及矿渣的合理添加比例分别为0.81%、10.81%、17.97%。     

不同轴压比下聚丙烯纤维增强混凝土墩抗震性能试验研究

为研究塑性铰区采用聚丙烯纤维混凝土(PP-ECC)桥墩的抗震性能,在不同轴压比(n=0.1、0.3)下对4个局部采用PP-ECC桥墩的试件进行低周反复荷载试验,分析桥墩试件的试验轴压比和PP-ECC区高度等设计参数对滞回特性、强度衰减、刚度退化、位移延性及滞回耗能等抗震性能的影响。结果表明:4个试件的破坏过程和破坏形态相似,最终破坏时纵向钢筋受压屈曲,PP-ECC保护层未剥落,核心PP-ECC保持良好;轴压比越大,强度衰减越快,刚度退化越严重,试件整体稳定性越差;PP-ECC桥墩的位移延性和极限位移转角随着轴压比的增加而降低,轴压比越小的试件变形能力越强;随着轴压比的增加,试件的耗能能力、承载能力和初始刚度都有一定的提高。     

基于截面纤维模型的UHPC-NC组合桥墩抗震性能研究

针对传统钢筋混凝土桥墩在塑性铰区域损伤容限、耗能能力和变形性能的不足,提出将超高性能混凝土(UHPC)替代塑性铰区域普通混凝土(NC),并搭配高强钢筋,形成一种新型的UHPC-NC组合桥墩。为探讨这种组合桥墩的抗震性能,基于截面纤维模型编制了考虑轴力二阶效应的压弯构件非线性分析程序,通过与UHPC和NC桥墩低周往复荷载试验数据进行对比,验证分析程序的可靠性。在此基础上运用编制的程序分析轴压比、纵筋直径、纵筋强度和UHPC高度等参数对组合桥墩抗震性能的影响。结果表明：组合桥墩位移延性系数随着轴压比的增加而降低,随纵筋直径和纵筋强度的增大表现出先增大后降低的趋势,随UHPC替换高度的增加表现出先增大后逐渐平缓的特征,合适的UHPC替换高度是实现组合桥墩位移延性和经济性的重要前提。     

高强混凝土T型梁极限承载力计算与参数分析

高强混凝土的强度和变形特性与普通混凝土的相比有较大差别。考虑高强混凝土材料非线性影响,采用三维8节点的加筋混凝土实体单元模拟钢筋混凝土的结构,进行预应力高强混凝土T型梁的全受力过程仿真分析。分析结果表明:预应力高强混凝土T型梁的受力全过程可以划分为预加力反拱、混凝土开裂、钢筋屈服、混凝土破坏4个阶段;T型梁达到极限承载力时的荷载—挠度曲线接近水平线。对影响预应力高强混凝土T型梁极限承载力的主要参数进行分析,给出不同标号高强混凝土T型梁的配筋率、高跨比及预应力度的建议值,并建议预应力高强混凝土T型梁设计成预应力钢筋少、张拉控制应力大、配置普通钢筋的“部分预应力混凝土”结构。     

混杂纤维混凝土耐高温性能试验研究

采用液化石油气燃烧模拟火灾,对混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)混凝土高温力学性能及抗爆裂性能进行了研究.试验结果表明,混杂纤维的掺入对改善混凝土的耐火性能起着显著的功效,提高了混凝土火损试验后的抗压强度和劈裂抗拉强度.在高温下,混杂纤维能有效地阻止混凝土产生爆裂,并能较好地保持混凝土的完整性.     

三轴压下活性粉末混凝土的力学性能研究

活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)是一种新型超高性能混凝土材料,作为新材料在铁路工程中应用的基础,对其多轴力学性能进行研究有重要意义。在6种不同的应力比下,对活性粉末混凝土立方体试件进行三轴定侧压加载试验,分析活性粉末混凝土在三轴压下的强度特征、变形性能及破坏形态。结果表明:在本研究的应力比范围内,活性粉末混凝土的破坏模式主要为斜剪破坏;三轴抗压强度约为单轴抗压强度的3~4倍,抗压强度最大值出现在第二主应力与第三主应力比值为0.25时;三轴主压向峰值应变为单轴压峰值应变的5~10倍,随着第二主应力的增大,主压向峰值应变逐渐增大;主压向的应力-应变曲线在峰值后没有下降段,而是出现了明显的"应力平台";根据实测的三轴抗压强度,建议了适用于活性粉末混凝土的八面体空间破坏准则的相关参数。     

钢纤维混凝土管片结构力学特性研究

为探究钢纤维混凝土管片结构力学性能,对主筋用量不削减、掺入30 kg/m³钢纤维的钢筋钢纤维混凝土管片结构开展极限承载力试验。管片错缝拼装形成试验结构,通过环向24组千斤顶模拟水土作用对结构施加荷载,通过逐步减小腰部荷载模拟侧部卸载工况,直至结构破坏。在卸载工况下,结构每环在0°,90°,180°或270°等弯矩较大位置附近的3处纵缝先后发生混凝土压裂和压碎,最终在0°或180°附近管片钢筋屈服、混凝土压碎,结构形成4个塑性铰破坏。根据试验测试的应变数据对结构内力进行计算,分析钢纤维混凝土对结构刚度和承载力的提升作用。研究结果表明,相比普通混凝土结构,在刚度方面,管片初裂时,钢纤维混凝土管片刚度提升6.91%,当裂缝宽度超过0.2 mm时,钢纤维混凝土管片刚度提升3.45%,提升作用降低的原因是随着荷载增大,钢筋应力逐渐增加,钢筋对管片刚度的作用增大而钢纤维混凝土对刚度作用基本不变;接头混凝土压裂时,钢纤维混凝土接头刚度提升18.7%。在承载方面,钢纤维混凝土管片极限承载力提升6%,接头极限承载力提升3%,整体结构极限承载力提升4.2%。并且,由于钢纤维混凝土对接...     

减震初期支护用钢纤维泡沫混凝土材料性能优化

为提高泡沫混凝土的强度,制备三因素四水平正交配合比的钢纤维泡沫混凝土试块;通过孔隙率测定试验和单轴抗压试验,分析并推导分别考虑试块材料的原生孔隙率和泡沫孔隙率对其相对抗压强度影响的关系式;通过劈裂抗拉试验,分析并归纳试块材料的抗压强度和钢纤维体积率对试块材料抗拉强度影响的关系式;通过扫描电镜试验,发现试块材料的原生孔隙与泡沫孔隙的形态差异;通过三维复合式衬砌隧道模型在典型地震波荷载作用下的最大主应力模拟分析,对钢纤维泡沫混凝土初期支护的减震性能进行测试。结果表明：当总孔隙率一定时,相对抗压强度随泡沫孔隙率增大而减小,但随原生孔隙率的增大而增大;钢纤维泡沫混凝土的抗拉强度与其抗压强度和钢纤维体积率呈正比例线性关系;原生孔隙和泡沫孔隙对抗压强度的影响程度不同,须分类考虑二者对抗压强度的影响;水胶比为0.35、密度为1 550 kg·m-3、纤维体积率在0.9%～1%之间、水泥硅灰质量比为6∶4～9∶1之间的混合料可满足初期支护强度要求;钢纤维泡沫混凝土初期支护相比普通初期支护,减震率在26.1%～42.8%之间。     

混杂纤维增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

进行了普通混凝土和单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及掺合钢/聚丙烯混杂纤维的钢筋混凝土梁抗弯性能试验.试验研究表明,混杂纤维的掺入可以显著提高梁的抗开裂性能,并且在一定程度上提高梁的正截面极限承载力.试验还表明混杂纤维能有效地抑制裂缝的出现和发展,降低了脆性破坏的发生,提高了梁的刚度和延性.     

玻璃、碳纤维布加固短纤维改性混凝土梁的性能研究

提出一种对纤维改性混凝土构件用碳纤维布与玻璃纤维布混杂加固的新方法,通过建立不同材料本构方程,对单层及双层加固模型做了非线性有限元数值计算。分析了在不同加固形式下,加固梁弯曲刚度及初裂荷载与极限荷载情况,将计算结果与试验结果进行了对比。结果表明非线性有限元计算与试验吻合较好,混凝土中掺入杜拉纤维和钢纤维,可以延缓混凝土构件微裂缝的出现,提高混凝土材料的强度。同时,混杂加固具有良好的混杂效应,碳纤维布高强度的特点得到充分发挥。     

地铁隧道整体道床静力分析

基于有限元理论,建立了地铁矩形、圆形隧道内整体道床弹性地基上的"梁-板"有限元模型。通过数值模拟计算了不同混凝土等级下整体道床的变形受力情况。通过对计算结果的分析表明:在给定的配筋情况下,钢筋应力值和裂缝宽度满足容许值。矩形、圆形隧道内整体道床在常用列车荷载与降温荷载共同作用下,随着降温幅度的增大,整体道床垂向位移呈现增大趋势;纵向压应力下降幅度较大;横向压应力呈现先增大后减小的趋势;当降温幅度相同时,采用C25混凝土强度等级时整体道床垂向位移值最大。     

钢纤维增强橡胶高强混凝土抗拉强度试验研究

按照普通混凝土力学性能试验方法和钢纤维混凝土试验方法的要求,比较了钢纤维橡胶高强混凝土在立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和拉压比等力学性能方面与高强混凝土和橡胶高强混凝土的差别,得出钢纤维的掺入能有效提高橡胶高强混凝土的抗拉强度和拉压比的结论,为其工程应用提供试验数据.     

钢筋混凝土结构锈蚀开裂模型研究

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律，对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究，并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论，将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分开裂和完全开裂三个阶段。推导每一阶段对应的应力状态、径向位移和裂缝状态等力学参数的表达式，获得计算混凝土保护层裂缝宽度的控制方程，并且给出求解该方程的数值计算方法。基于所建立的模型，研究裂缝从钢筋黏结表面扩展到混凝土保护层表面的全过程行为，讨论裂缝宽度、环向应力等参数的变化规律，预测混凝土保护层表面开裂时间与相应的临界锈蚀率。研究结果表明：钢筋表面和保护层表面的裂缝宽度的差值随锈蚀时间逐渐减小并最后趋于零；混凝土裂缝宽度和锈蚀率之间表现为正线性相关关系；混凝土保护层厚度与钢筋直径之比、混凝土抗拉强度和锈蚀膨胀系数等因素直接影响着保护层锈蚀开裂时间；最后，基于黏结裂缝理论建立的混凝土结构锈蚀开裂模型能够有效地预测试验值，可为钢筋混凝土结构锈蚀开裂机理研究提供依据。     

双箱单室钢箱梁摊铺沥青混凝土时的温度荷载模式

城市中小跨径钢桥逐渐采用沥青混凝土摊铺,沥青混凝土高温摊铺会对桥梁结构产生影响,需建立沥青混凝土高温摊铺时的温度荷载计算公式对不同类型桥梁进行分析。采用ANSYS建立钢箱梁节段瞬态热传导模型,分析浇筑式沥青混凝土摊铺过程中双箱单室钢箱梁温度场的分布特征。根据仿真结果建立了温度荷载计算公式,并利用热-结构耦合分析模型与梁单元模型讨论温度荷载公式在梁单元模型中的适用性。研究结果表明:采用温度荷载计算公式计算支座纵向位移时误差较小,计算支座竖弯转角时误差较大,计算支座竖向反力及梁体竖向位移时误差在10%以内。