隧道型钢混凝土粘结滑移力学性能研究

隧道初期支护中型钢混凝土其粘结滑移性能对支护协同变形、整体承载能力具有重要影响。本文针对在型钢混凝土组合结构中是否添加钢纤维进行两组推出试验,分析试件破坏特征,并结合有限元软件进行数值模拟,得到粘结滑移曲线,分析试件的粘结滑移性能,并在此基础上分析钢纤维掺量对试件特征荷载的影响规律,通过计算得出特征粘结强度。结果表明：(1)试件破坏模式呈现纵向劈裂破坏;(2)试件混凝土裂缝形态主要有以45°方向向四角延伸和垂直于翼缘中部方向两种;(3)试件粘结滑移曲线大致可分为无滑移段、滑移段、下降段和残余段四个阶段;(4)钢纤维的掺入不能显著提高型钢混凝土推出结构极限荷载和极限强度值,但可以提高型钢混凝土推出结构的残余荷载和残余强度值;(5)数值模拟结果较为理想,误差较小。所得结论可对隧道初期支护结构破坏特征研究、隧道设计与施工工程措施制定提供参考依据。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

高强度CFRP板粘结性能试验研究

将CFRP板粘贴于混凝土梁的受拉面,可以有效地提高加固梁的抗弯承载力,而CFRP板与混凝土的枯结性能是影响加固效果的一个重要因素.通过30个高强度CFRP板粘结试件的双面剪切试验,研究混凝土强度、CFRP板宽度、结构胶类型、附加锚固措施等对CFRP板与混凝土之间的粘结强度与粘结应力分布的影响.研究表明,CFRP板与混凝土的粘结强度随混凝土强度的提高而提高,随CFRP板宽度的增加而降低;结构胶类型对其粘结强度有显著影响;合理的附加锚固措施能有效地提高CFRP板与混凝土之间的粘结强度.此外,基于试验结果提出计算高强度CFRP板与混凝土之间的粘结强度的Niedermeier修正模型.     

锈蚀钢筋混凝土粘结性能劣化研究

为研究锈蚀对钢筋混凝土破坏形式和粘结性能的影响，通过对通电加速锈蚀试件进行拉拔试验，获得试件破坏形式、极限粘结强度与滑移值随保护层厚度和锈蚀率的变化规律，再建立锈蚀钢筋拉拔试件模型，分析全粘结段应力分布情况。研究结果表明：(1)试件破坏形式可大概分为保护层脱落破坏、拔出破坏(产生裂缝)、拔出破坏(不产生裂缝)三种类型；(2)保护层较小时，最大拉力随锈蚀率增大而减小，保护层增大到一定程度，最大拉力随锈蚀率增大出现先增后降的现象，最大拉力对应的滑移量随锈蚀率增大均减小；(3)相同锈蚀率下，粘结强度和滑移量与保护层厚度成正相关，且保护层厚度越小，粘结性能损失越快；(4)靠近加载端或自由端位置粘结应力最大，中间段分布均匀。拉拔过程中，粘结应力整体水平逐渐增大，峰值现象也逐渐凸显，粘结应力峰值随锈蚀发展逐渐下降，且峰值由自由端移动到加载端。     

节段预制胶拼构件弯折试验研究

为研究节段预制胶拼构件弯折强度,设计制作了6个胶拼弯折试件,每个试件由3个标准立方体用环氧树脂胶黏结而成。在试件的2个接缝处对称施加集中力进行胶拼弯折破坏试验。试验结果表明:试件的弯折破坏过程发展较快,属于脆性破坏;3个试件胶接缝之间的混凝土发生破坏,2个试件紧邻胶接缝处混凝土发生内聚破坏,1个试件胶层界面发生破坏;当保证胶拼质量时,试件的弯折强度为4.8～6.0 MPa,平均值为5.4 MPa。胶接缝弯折强度与普通混凝土基体强度相比略有降低,但二者相差不大。研究成果可用于预制节段胶拼混凝土桥梁的抗裂性设计,为胶接缝黏结强度取值提供参考。     

预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁试验研究与非线性分析

通过4根梁试件的单调加载静力试验，对体外预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁和有粘结预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、延性和变形等进行较为系统的研究。研究表明：体外预应力与有粘结预应力梁试件均具有较高的抗弯承载力、较大的位移延性和变形能力；体外预应力梁中体内预应力筋的应变增量比相应的体外预应力筋大得多；随着配筋率的增加，有粘结预应力梁试件的抗弯承载力有明显的提高，但其位移延性和变形能力有所降低。此外，应用商用软件ANSYS对4根梁试件进行非线性有限元分析，程序计算值与试验结果吻合良好。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

鉴于现在广泛应用的拉拔式试验结果不能反映实际受弯构件中钢筋与混凝土的粘结性能,设计了梁式试件来研究钢筋与混凝土之间粘结性能.采用半干法的钢筋通电快速锈蚀法对钢筋进行锈蚀.在此基础上,对锈蚀钢筋的混凝土梁受力各阶段特征点的粘结应力及滑移值进行试验测定,拟合出粘结滑移曲线及锈蚀对粘结性能影响曲线.基于试验数据,提出了锈蚀率及锈胀裂缝宽度对钢筋与混凝土粘结强度影响系数的建议表达式.     

隧道初期支护模袋混凝土抗压强度试验研究

为研究隧道新型支护模袋混凝土的抗压强度,设计了高流态混凝土配合比,对4个不同试验工况的混凝土试件,以3,7,28 d抗压强度为考察指标,分析在相同排水条件下模袋以及在相同模袋条件下有压排水对于混凝土抗压强度的影响。对比分析养护龄期对不同试验工况混凝土抗压强度的影响,揭示了不同试验工况混凝土破坏形态。结果表明：模袋对混凝土抗压强度影响不大,但可以提高其整体变形能力;有压排水可大幅度提升混凝土抗压强度,且提升随养护龄期增长呈现先增加后减少的规律;不排水混凝土抗压强度前期增长较慢后期较快,而有压排水混凝土恰好相反;无模袋混凝土破坏时形成两个对顶的角锥形破坏面,有模袋混凝土破坏时裂缝沿着平行于力的作用方向产生,但两者边缘都有贯穿裂缝。研究成果可为探究模袋混凝土力学性能及强度试验方法提供一定参考。     

碳纤维约束混凝土圆柱本构关系参数确定方法研究

通过收集和分析国内外大量圆形截面碳纤维约束混凝土试件的试验数据,发现不同文献在碳纤维约束混凝土试件破坏时的实测拉断应变存在较大的系统偏差,从而导致由约束强度fl来确定其强度和应力—应变表达式中的有关参数取值不具有通用性。认为,碳纤维对试件的约束刚度Cj和混凝土特性决定了应力—应变曲线的形式,而碳纤维拉断应变仅决定了曲线的终点。     

钢管含砖骨料再生混凝土柱轴压力学试验研究

通过20根钢管含砖骨料再生混凝土圆柱试件的轴压试验,分析再生粗骨料取代率、套箍系数等对试件轴压性能影响,观察试件受力全过程以及破坏形态,得到钢管含砖骨料再生混凝土试件的应力-应变全过程曲线,分别分析2个参数对试件承载、应力应变行为等影响,试验表明:钢管含砖骨料再生混凝土与普通钢管混凝土具有相似的破坏过程,再生粗骨料取代率与套箍指标均对承载能力和变形性能有影响。同时,分别用套箍混凝土理论、统一强度理论和叠加计算理论中的12个公式进行承载力计算分析,与试验值进行比较,结果表明:套箍混凝土理论计算值较接近试验值,统一强度理论较为安全,叠加计算理论值安全储备最大。最后,对计算结果较为安全且精确度较高的规范GB(50936—2014)中的公式进行修正,考虑再生粗骨料取代率的影响,提出修正系数θ,并验证修正系数的正确性。     

无粘结预应力混凝土梁计算分析研究

分析无粘结预应力混凝土梁的应力—应变关系、破坏判断和结构的可靠性。论述无粘结预应力混凝土梁荷载—位移关系的计算模拟与有粘结预应力混凝土梁、普通混凝土梁的计算模拟及数值模拟计算方法的差别,给出混凝土梁分析主程序示意图。通过对无粘结预应力混凝土梁中预应力筋与其周围混凝土的应变特征分析,结合工程施工特点,提出设计中应根据无粘结预应力混凝土梁的破坏形态和力学性能,充分考虑影响无粘结预应力混凝土梁中预应力筋极限应力增加的各个因素,体现近似概率设计法的优越性,为预应力混凝土梁施工提供可行的方法。     

采用CFRP加固受损混凝土圆柱体的试验研究

通过对CFRP(碳纤维布)加固受损混凝土圆柱体与CFRP加固未受损混凝土圆柱体的试验研究,测得CFRP加固后的极限强度和变形值,并与未加固混凝土圆柱体试件的强度和变形值进行了对比分析,并分析了CFRP加固混凝土圆柱体的破坏特征,为实际工程的加固提供了试验依据.     

锚固区钢绞线锈断PC梁黏结性能退化试验研究

为研究锚固区钢绞线锈断对后张预应力混凝土梁黏结性能的影响,对6根预应力混凝土构件进行静力拉拔试验.通过设计电化学快速锈断钢绞线、缓慢切割钢绞线和直接放张3种应力释放方式,研究应力释放方式、混凝土强度和箍筋直径对断后预应力钢绞线黏结性能的影响,揭示预应力钢绞线与混凝土黏结力沿纵向的分布规律,得到预应力钢绞线的黏结-滑移曲线以及试件达最大拉拔力时预应力混凝土梁的裂缝分布形态.试验结果表明:钢绞线与混凝土的黏结破坏由拉拔端逐渐向自由端发展,应力释放速度越缓,试件初始损伤越小,拉拔过程中黏结性能越稳定;提高混凝土强度等级和增大箍筋直径均可提高预应力钢绞线与混凝土间的黏结强度;试件破坏形式主要为黏结失效或预应力钢绞线断裂破坏.本研究为完善锈蚀钢绞线与混凝土间黏结性模型提供了试验基础.     

钢管混凝土界面黏结力的组成试验研究

为了探索钢管混凝土界面黏结力的大小及组成情况,通过对7根钢管内表面涂抹不同比例黄油的钢管混凝土试件的推出试验,对钢管混凝土中的界面破坏机理、黏结强度、黏结力的组成情况进行研究.根据试验结果,给出了各个试件的荷载—滑移曲线;分析了钢管混凝土黏结滑移变化过程和黏结力组成情况;得到了黏结力的大小及组成情况.     

500MPa级细晶粒热轧带肋钢筋在混凝土中的锚固性能试验研究

对试验用500 MPa级细晶粒热轧带肋钢筋进行了材料力学性能试验,试验结果表明:钢筋的屈服强度实测值均500 MPa,极限抗拉强度实测值均680 MPa,抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值1.25;通过75个500 MPa级细晶粒钢筋的拉拔试验,分析了粘结滑移曲线的特点及粘结破坏形态;考虑混凝土强度、锚筋直径、锚固长度、保护层厚度和横向配箍率等锚固影响因素,拟合回归得出HRBF500钢筋极限粘结强度计算公式,并给出HRBF500钢筋在混凝土中的锚固长度设计建议。     

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。     

超短钢纤维混凝土压剪破坏机理研究

利用楔形剪切仪对纤维体积含量分别为0,1.5%和3.0%,边长为7.0 cm的立方体试块开展了压剪破坏试验,并从宏观和细微观上对它们的破坏机理进行了分析比较.结果表明,钢纤维混凝土具有明显的抗剪和止裂功效.同时,根据试件的破坏形态,采用了混凝土"双剪强度理论"对试验所得的数据进行分析,建立了超短钢纤维增强混凝土的压剪破坏准则,其结果与试验数据吻合较好.此外,还探讨了混凝土强度指标与纤维体积含量间的关系.     

RPC-NC叠合面剪切滑移试验研究

RPC(活性粉末混凝土)作为一种新型超高性能混凝土材料,具有高耐久性、高抗拉压强度及优异的变形能力。但由于其生产工艺相对复杂,制作成本相对较高,预制RPC构件多为实际工程所用。为了克服RPC在实际工程中应用的局限性,各种RPC组合构件应运而生,其中RPC与NC(普通混凝土)叠合构件即为一种有效的应用途径。然而,RPC-NC叠合构件叠合面的力学性能是决定两种材料是否能良好共同工作的关键因素。对36个RPC-NC双面剪切试件进行试验研究,考虑NC强度等级、叠合面正压力等级的影响,对试件破坏形态及剪应力与界面滑移量曲线进行分析。结果表明,无侧向压力试件界面抗剪强度随普通混凝土强度等级升高而增大;有侧向压力试件其抗剪强度随侧压力等级升高而大幅增加,但增加幅度逐渐减缓。     

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。     

钢筋-页岩陶粒轻骨料混凝土梁式黏结试验研究

制作45个半梁式黏结试件,研究保护层厚度,钢筋直径,配箍率对页岩陶粒轻骨料混凝土与变形钢筋粘结性能的影响规律。研究结果表明:增加保护层厚度,钢筋肋间混凝土齿强度利用率提高,进而在一定范围内可以提高极限黏结强度;轻骨料混凝土与钢筋之间的黏结强度对钢筋直径的变化比较敏感,减小钢筋直径,极限黏结强度显著提高,但残余黏结强度与极限黏结强度的比值大幅下降;增加配箍率对提高极限黏结强度作用不大,但可以有效提高残余黏结强度。