CFRP筋混凝土桥面板抗弯性能试验研究

为了提高桥梁的耐久性,本文研究了一种新型CFRP筋混凝土桥面板。通过抗弯性能试验,研究了不同配筋率的CFRP筋混凝土新型桥面板的荷载位移关系、抗弯承载力、CFRP筋应力分布、混凝土应变分布等。试验结果表明,FRP筋与混凝土粘结效使得CFRP筋桥面板具有部分塑性破坏特征,CFRP筋桥面板与钢筋混凝土桥面板相比,具有相似的截面变趋势和应力分布,符合平截面假定。CFRP筋混凝土板的弯曲破模式由CFRP筋与混凝土的粘结强度控制。     

CFRP筋钢骨混凝土组合梁受弯性能

为研究CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)筋钢骨混凝土组合梁的抗弯性能,试验设计了3片CFRP筋钢骨混凝土组合梁,其中对比参数包括不同弹性模量的受拉主筋和不同CFRP筋配筋率,通过静载试验得到了钢骨混凝土组合梁在应变、挠度、裂缝开展以及抗弯承载能力等方面随着荷载增加...     

部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能研究

通过4根梁的300万次高周疲劳试验,对疲劳荷栽下部分预应力碳纤维增强塑料(CFRP)筋混凝土梁的受力过程、破坏模式及荷栽一挠度特性等进行了研究.在综合考虑疲劳残余应变、疲劳弹性模量退化及疲劳强度退化等的基础上,基于ANSYS二次开发实现了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳全过程分析.结果表明:部分预应力CFRP筋混凝土梁具有良好的疲劳性能,非预应力筋的应力幅对预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳性能起控制作用,且软件计算值与试验结果吻合良好.     

有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

通过6根梁试件的单调加载静力试验,对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究,并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好,具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同,梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高,有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比,非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。     

超高性能混凝土钢桥面铺装疲劳性能试验研究

为研究新型超高性能混凝土钢桥面铺装结构的疲劳性能,采用五点加载复合梁疲劳试验对其进行测试.参照常规复合梁试验方法,结合新型铺装结构特点,对试件尺寸、应力水平和破坏准则进行了修正.试验结果表明,该新型铺装结构疲劳性能优良,环氧黏结层首先发生疲劳破坏,试验过程中复合梁刚度没有明显退化,试验结束后试件仍保持较高的剩余承载力.通过试验获得了适用于该种新型铺装结构梁的疲劳S-N曲线,可为同类钢桥面铺装设计提供参考.     

超高性能混凝土在桥梁工程中的应用

超高性能混凝土(UHPC)是一种新型高性能水泥基复合材料,具有超高的耐久性和力学性能。UH-PC在桥梁工程中的应用,可优化桥梁结构尺寸、增大跨径,在增加承载力、耐久性和寿命周期的同时保持较小的变形。但由于原材料质量和配比的差异及大型搅拌设备不成熟等因素,连续制备性能较好的UHPC难度较大,同时相关桥梁设计规范较不完善和实践指导设计的经验较少,另外严格的养护制度制约了桥梁施工方法的灵活选择,导致目前UHPC不能在桥梁中广泛应用。为了促进UHPC大规模应用,简要介绍加拿大和美国2座UHPC桥梁应用情况。随着UHPC制备技术的进步、设计理论的完善,其必将在桥梁中得到广泛应用。     

超高性能混凝土直接拉伸试验装置的研究

为获得超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)真实的拉伸性能,针对目前争议较大的直接拉伸试验装置,对外夹式、内埋式及粘贴式拉伸装置分别进行了试研究设计,并在此基础上设计出一种新型的直接拉伸试验装置改进方案.研究表明:试设计的拉伸装置均无法满足要求,而改进方案操作简单,其...     

低配筋UHPC中空短柱轴心受压力学性能

为研究低配筋UHPC中空短柱在轴心受压下的极限承载能力及其影响因素，以UHPC材料特性研究为基础，设计并制作18根不同壁厚、不同箍筋间距的低配筋UHPC中空短柱，开展轴心受压破坏试验研究及理论研究。采用控制变量法对比分析宽厚比、箍筋间距对低配筋UHPC中空短柱的极限荷载、破坏形态、轴向和横向变形的影响。研究结果表明：所有UHPC中空短柱在达到极限承载能力的70%之前，力学性能接近线弹性变化，侧向变形较小，在0.5 mm之内；随着变形的增大，试件出现微小裂缝并伴有钢纤维拔出声，细而密的裂缝显著增多，达到极限荷载时，试件均发出爆裂声；当设计宽厚比分别为5.67和3时，无箍筋UHPC空心短柱的极限承载力为理论计算值的70.88%和87.65%；随着箍筋间距加密，极限承载力有所提高，但加密至一定程度后，承载力不再增长，接近材料强度极限值；采用UHPC塑性损伤本构模型对构件进行数值模拟，分析结果与理论计算和试验结果符合较好，按照直接强度计算法得到的中空短柱极限荷载接近试验值，可供UHPC柱设计提供参考。     

圆钢管混凝土偏压柱的力学性能

首先对8根钢管自密实混凝土偏压柱的力学性能进行试验,分析偏心率和含钢率等因素对受力性能的影响;其次采用模型柱法和非线性有限元法对偏压柱试验结果进行全过程分析;最后采用模型柱法对钢管混凝土偏压柱进行大量数值仿真分析,提出一种新的圆钢管混凝土偏压柱承载力实用计算公式,并将该公式及中国其他学者提出的公式的计算结果与各国309组钢管混凝土偏压柱承载力有效试验结果进行对比分析.结果表明:该实用计算公式的计算结果与试验结果最为吻合;研究成果可为钢管混凝土柱设计提供参考.     

钢筋混凝土偏压构件抗力的时变规律

现有钢筋混凝土构件的抗力时变模型,多是关于仅受弯的梁式构件,对偏压构件的考虑较少.针对此不足,首先分析了影响偏压构件抗力的各因素的时变模型.在此基础上,计算了不同参数情形下偏压构件抗力退化的若干数值特征,得出钢筋锈蚀后偏心距较大时抗力均值的下降程度会大一些,同时整个服役期内偏压构件的破坏模式可能会发生改变的结论.最后采...     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的冲击性能

采用改进的SHPB装置对普通混凝土(PC)、钢纤维混凝土(SFRC)和钢纤维增强聚合物改性混凝土(SFRPMC)做了在不同冲击速度(10.9、20.8、27.4 m.s-1)下的冲击试验。试验结果表明:3种材料的抗冲击性能依次为普通混凝土差,钢纤维混凝土中,钢纤维增强聚合物改性混凝土良。进一步的分析说明钢纤维混凝土具有以刚克刚的性能特征;钢纤维增强聚合物改性混凝土具有以柔克刚的性能特征,是一种刚柔相济的复合材料,且具有良好的抗冲击性能,是理想的桥面铺装材料。     

GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土受弯构件挠度分析

为研究GFRP筋纤维增韧高强轻骨料混凝土梁变形规律,完成10根高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,重点分析了纤维掺量、纵筋种类、GFRP筋配筋率和GFRP筋直径对试件不同受力阶段变形的影响;明确了GFRP筋混凝土受弯构件正常使用阶段应变及应力分布;基于刚度解析法,结合文献中GFRP筋普通混凝土受弯构件挠度实测数据,给出GFRP筋应变不均匀系数计算公式,综合考虑轻骨料、钢纤维及GFRP筋配筋率的影响对其进行修正;基于该公式对各试件使用荷载下的挠度进行计算,并与美国规范（ACI 440.1R-15）、中国规范（GB 50608-2010）和加拿大规范（CSA S806-12,ISIS-M03-07）的计算结果进行对比分析。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为GFRP筋拉断破坏、平衡破坏和混凝土压碎破坏;混凝土压碎破坏试件弯矩-挠度曲线分为开裂前阶段、裂缝开展阶段和受压破坏阶段,而平衡破坏和GFRP筋拉断破坏试件仅具有前2个阶段。轻骨料混凝土掺入钢纤维能够抑制构件开裂后刚度退化,降低混凝土压碎破坏脆性;提高GFRP筋配筋率可减小试件变形,GFRP筋直径对其无显著影响。采用中国规范（GB 50608-2010）计算试件正常使用极限状态下的挠度,结果稍显不安全;美国规范（ACI 440.1R-15）计算结果略偏保守;加拿大规范（ISIS-M03-07）与（CSA S806-12）计算值均具有一定的安全储备;建议公式计算结果较为准确且离散性较低,能够用于该类构件挠度的计算。     

既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算方法

在分析使既有钢筋混凝土(RC)桥梁构件承载力下降因素的基础上,通过对这些因素进行无损检测,利用模糊数学和层次分析(AHP)法把这些既相互关联又相互影响的不确定因素系统化,通过模糊隶属函数将定性描述定量化,从而计算出其在这些影响因素下的综合折减系数,再与不考虑损伤的有限元计算结果相结合,来估算既有钢筋混凝土桥梁构件承载力。通过两个实例分析表明:该方法具有良好的可靠性,可为既有桥梁的承载力评估提供科学依据。     

碳纤维布用于加固钢筋混凝土构件的行为透视

利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高承载能力及延长寿命是目前比较流行的方法。本文采用分离式有限元模型分析了碳纤维布加固钢筋混凝土构件裂缝及界面处的应力状态，并对其承载能力的提高性能进行了机理分析和推算。分析结果表明，碳纤维布使得构件在裂缝处的应力分布更加趋于平缓、应力减小，且承载能力及刚度随着配筋率的不同均有不同程度的提高。     

钢板-混凝土组合加固矩形梁的抗弯性能试验

为了研究不同设计参数与加固构造对钢板-混凝土组合加固梁抗弯性能的影响,对4根钢板-混凝土组合加固矩形钢筋混凝土梁进行了试验研究及数值与理论分析。试件测量内容主要有荷载、挠度、应变、滑移、裂缝的发生以及发展状况等;然后采用有限元软件ANSYS对试验梁加固后的抗弯性能进行了数值模拟,并依据试验梁达到极限抗弯承载能力时的塑性破坏特征,建立了承载力理论简化计算公式。试验结果表明:钢板-混凝土组合加固可显著提高原梁的极限承载力;植筋间距对加固梁的承载力、新老混凝土界面纵向相对滑移具有显著影响,植筋间距越大则承载力越小,且界面出现纵向相对滑移的荷载值越小;剪跨比对试验梁的破坏形态、极限承载力、界面纵向相对滑移、结构延性均具有显著影响。数值与理论分析结果表明:数值模型能较好模拟试验梁发生弯曲破坏时的受力性能,而对界面滑移与剥离破坏的模拟尚存在不足;理论计算值与试验值在塑性弯曲破坏时吻合较好,脆性剥离破坏时相差较大。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能,以加固方式、加固筋类型和加固量为变量,设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验,重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高;加固量相同时,GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%,但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出,而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当;GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏,而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离,之后随着作用跨中位移的持续增大,受压区混凝土发生压溃,破坏过程有两重防线。在试验研究基础上,采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型,计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063,方差分别为0.003和0.005,吻合较好。     

配置碳纤维（CFRP）吊杆和系杆混凝土拱桥的力学性能

对近年在土木工程领域开始应用的碳纤维复合材料CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）的物理力学性能作了介绍,并与钢绞线的力学性能进行了对比,通过算例,分析了配置碳纤维（CFRP）吊杆和系杆的大跨混凝土系杆拱桥力学性能,可以看到CFRP材料在大跨混凝土系杆拱桥中是一种很有发展前途的新型材料.     

锈蚀光圆钢筋混凝土受弯构件受力性能试验研究

进行了21根钢筋混凝土梁试件的试验,考察了钢筋锈蚀程度、钢筋直径等因素对配光圆钢筋混凝土梁力学性能的影响,分析了不同钢筋锈蚀率下混凝土梁破坏形态和承载能力的变化规律,讨论了钢筋-混凝土间黏结退化对构件承载性能的影响。试验结果表明:光圆钢筋的锈蚀致使钢筋截面积减小,拉伸强度降低,从而使锈蚀梁的承载能力下降;另一方面钢筋与混凝土之间的黏结退化也致使受弯结构的力学性能退化,但在钢筋达到屈服的条件下,钢筋与混凝土间黏结退化不是致使结构承载力降低的主要因素,对构件屈强比等性能也未产生显著影响。