胶层厚度对CFRP布加固RC梁抗弯承载力影响研究

为研究黏结胶层厚度对CFRP布外贴加固有预损伤的钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响,对已有纤维片材加固混凝土试件的黏结胶层厚度控制方法进行改进,完成2根基准对比梁和4根损伤加固梁的抗弯试验,并采用有限元软件ABAQUS分别建立三维实体模型和纤维梁模型对试验进行数值模拟。研究结果表明：当黏结胶层厚度从0.5 mm增至3 mm时,试件的极限抗弯承载力和对应的极限挠度分别增大18.3%和44.8%。黏结界面的剥离荷载随黏结胶层厚度增大而增大。当黏结胶层厚度从0.5 mm增至2 mm时,黏结界面的剥离荷载小于碳纤维布的断裂荷载,试件的失效形式仍为黏结界面剥离。当黏结胶层厚度增至3 mm时,黏结界面的剥离荷载超过碳纤维布的断裂荷载,试件的失效形式转为CFRP布断裂。随着黏结胶层厚度增大,界面的有效黏结长度增加,应力分布趋于均匀,局部应力集中放缓,CFRP-混凝土界面的黏结性能随之增强。在需要大量计算的非线性分析中,合理地建立纤维梁有限元模型可在满足分析精度的基础上大幅提升计算求解速度。     

钢-混结合梁试件温度分布的研究

模拟青藏高原昼夜交替变化的气温,对钢—混凝土结合梁试件进行理论和实验研究。将试件冷却至-50℃,然后置于室温环境中,在自然对流条件下升至室温,测量试件内测点的温度。采用控制容积法对钢—混凝土结合梁试件升温过程的温度分布进行数值计算。计算结果与实验值基本吻合。对钢—混凝土结合梁试件的温度分布情况和变化规律的研究结果表明,试件内部温度分布不均匀,变化较大。青藏高原的气温大幅变化可能会对青藏线铁路桥梁产生不良影响。     

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。     

节段梁环氧树脂胶接缝抗拉强度的试验研究

由于我国铁路规范中并未提供环氧树脂胶与混凝土的黏结抗拉强度,预制节段拼装梁桥在设计时通常不考虑环氧树脂胶的抗拉贡献,仅作为抗裂性能的安全储备。本文专门设计了单纯轴向抗拉受力的模型试件,试验研究环氧树脂胶接缝的抗拉极限强度。通过多种工况的静力加载试验,得到了混凝土节段间环氧树脂胶接缝的抗拉极限强度,试验研究结果可为后续胶接缝节段拼装梁的设计和施工提供一定参考。     

复杂环境下CFRP-高强混凝土界面性能有限元分析

利用ABAQUS有限元分析软件,对持续荷载与冻融循环耦合作用下以及持续荷载与干湿循环耦合作用下CFRP加固高强混凝土双面剪切试件的界面黏结性能试验进行有限元模拟,将模拟结果与已有试验结果进行对比。结果表明:有限元模拟的计算值与试验结果吻合较好,2种复杂环境均会造成黏结界面的损伤,随着冻融循环与干湿循环作用次数的增加,试件界面的极限荷载、极限端部黏结滑移均随之降低,持续荷载的施加使降低程度加剧。在验证模拟结果正确的基础上,进一步分析试件的破坏形态的变化规律,在冻融循环作用下,试件发生混凝土内部剪切破坏;随着干湿循环作用次数的增加,试件的破坏方式由混凝土内部剪切破坏逐渐转变为界面的黏结破坏。     

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.     

形状记忆合金智能混凝土梁变形特性的研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应,即在受限恢复时能产生较大驱动力的特性,配制智能混凝土梁。运用试验方法研究形状记忆合金智能混凝土梁的变形规律及其影响因素,并分析形状记忆合金对梁的驱动机理。研究结果表明：形状记忆合金能够显著提高混凝土梁的变形能力;通电激励合金恢复后,梁在合金的恢复力作用下挠度逐渐减小,裂缝闭合;增加合金的总截面面积或增加合金的初始预应变值,可提高合金对混凝土梁的驱动效果;在混凝土梁中配置受拉钢筋,虽然可以提高梁的承载能力,但钢筋的塑性变形对形状记忆合金梁的变形恢复又起到阻碍作用,会影响梁的修复效果。     

混凝土空心柱服役期芯表最大温差研究

研究目的:混凝土构件的芯表最大温差是确定最大温度梯度的关键参数，混凝土构件芯表最大温差受太阳辐射以及气温的影响。太阳辐射强度等数据难以直接测得，但太阳辐射以及气温影响导致的构件周边环境温度可以方便地监测。本文对位于北京的某一混凝土空心柱各壁板温度进行长期监测并统计分析监测数据，提出以构件周边环境温度最大值、环境温度变化幅值及环境温度升温速率计算混凝土空心柱芯表最大温差的预测模型，并对预测模型的准确性进行F检验和T检验。研究结论:(1)混凝土空心柱各测点温度呈现以24 h为周期的周期性变化规律，靠近外表面的测点温度变化受构件周边环境温度影响明显；(2)不同季节条件下，混凝土空心柱南壁板芯表最大温差及表面开裂风险均大于其余壁板，东侧、西侧及南侧壁板芯表最大温差起伏明显，北侧壁板芯表最大温差起伏较小；(3)一天内，南壁板芯表温差变化与构件周边环境温度变化规律相似且达到峰值的时间相近，芯表温差变化速率与构件周边环境温度升温速率相近；(4)一天内，混凝土空心柱芯表最大温差与构件周边环境温度最大值、环境温度变化幅值、环境温度升温速率的相关性均较大；(5)构建的芯表最大温差预测模型能够较为准确地计算...     

UHPC后浇装配式节点抗震性能试验研究

在外剪内框结构体系的基础上,研究一种将UHPC运用到装配式节点后浇段、钢筋上下短接的连接方式。为探究该连接方式下节点的抗震性能,进行1个柱节点、1个墙梁节点、2个柱基结点(1个UHPC连接、1个普通混凝土连接)的低周反复试验。在试验基础上利用ABAQUS软件进行有限元模拟,探究钢筋搭接长度对于试件承载力性能的影响。研究结果表明：梁柱节点试件破坏形式表现为梁底混凝土压碎、梁柱交接处裂缝过宽。使用此种连接方式整体耗能能力较好,符合“强柱弱梁、强节点强锚固”的要求。梁墙节点试件发生黏结滑移破坏,梁端耗能能力较差,此种连接方式在墙梁节点中的应用还有待进一步研究。UHPC装配式柱基结点正、负向峰值荷载分别较现浇结点提高近26.5%、15.6%,刚度高于普通混凝土柱基结点,且能减少节点区配箍率,改善节点区域箍筋密集问题。UHPC连接装配式柱基结点和普通混凝土柱基结点的延性系数均在4以上,相差不大。在试验基础上,通过ABAQUS模拟UHPC装配式柱基节点发现,有限元结果和试验结果吻合较好;当试件钢筋搭接长度超过14d,试件的承载力不再随搭接长度改变。综上所述,此种连接方式可大幅缩短钢筋锚固长度,凭借...     

铁路预应力混凝土槽形梁施工水化热的实测与分析

根据铁路混凝土槽形梁浇筑时水化热温度的现场测试结果,绘制了温度变化的时程曲线,得到预应力混凝土浇筑后梁体不同部位在水化热影响下的温度峰值及温差变化规律。分析结果表明:槽形梁混凝土水化热的最高温度达到了72.5℃,最高温度出现在腹板的中下部;腹板各测点的最高温度均大于底板各测点的最高温度,且达到最高温度所用的时间也有所差异;腹板部位的竖向温差均在20℃以上,而底板竖向温差为9℃;腹板表面测点和底板各测点在混凝土浇筑完毕80 h后降至环境温度。根据水化热温度的变化规律,从材料配比、混凝土浇筑工艺、施工养护、施工阶段4方面提出了控制混凝土水化热的措施。     

火灾高温作用下钢筋混凝土框架梁温度内力实用计算方法

混凝土框架结构火灾高温过程中的内力计算复杂,温度内力计算是整个框架内力计算的基础。根据力学原理和混凝土高温性能特性,提出了一种计算火灾高温下钢筋混凝土框架梁温度内力的实用计算方法。该方法将受火高温梁简化成温度均匀的刚度等效截面,通过考虑柱提供的变形约束刚度和混凝土高温瞬态热应变导致的刚度降低的双重影响,来计算其升温时的温度内力。通过与有限元软件ANSYS的分析结果对比,表明该方法简单可靠。     

钢-混凝土结合梁试件降温过程的数值计算与实验研究

采用控制容积法建立钢 混凝土结合梁试件温度分布的数学模型,并计算了其在降温过程中的温度分布。研制了低温实验装置,对钢 混凝土结合梁试件进行了降温实验,将计算与实验结果进行比较,最大偏差为1.5℃,计算结果与实验值吻合良好。研究表明:降温过程中,试件内部温度分布不均匀,且变化较大,因此在工程实际中,由于气温的变化所产生的温度应力将会给铁路桥梁结构造成危害,值得高度关注。     

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.     

拱桥钢管混凝土温度场分析

浇筑相同尺寸的钢管混凝土和素混凝土试件并放置在温度模拟装置中,通过模拟西北地区日平均大气温度进行试件截面温度场试验。试验时测定管内相同位置处钢管混凝土和素混凝土的温度变化,得到了二者的应力、应变曲线,进一步分析了该温度场中钢管混凝土的脱粘情况。结果表明:钢管混凝土和素混凝土试件截面温度变化与大气温度变化相比有明显的滞后性,且由试件表面到中心,温度变化的滞后性越来越明显;在该温度场下钢管与核心混凝土之间不仅不会发生脱粘,而且当外界气温达到峰值时钢管对核心混凝土的约束作用最大。     

高温荷载下植筋加固CRTS Ⅱ型板式无砟轨道变形及损伤规律

采用拉拔试验,研究不同强度等级混凝土基材内销钉与混凝土的黏结应力-滑移本构关系,并将其应用于植筋加固CRTS Ⅱ型板式无砟轨道有限元模型,分析高温荷载作用下植筋加固对无砟轨道变形及损伤的影响规律.结果表明:销钉与混凝土的黏结性能与混凝土强度有关,C30混凝土和C55混凝土试件中销钉与混凝土的黏结应力-滑移本构关系分别可...     

疲劳荷载后钢管混凝土界面黏结性能试验研究

对7根圆钢管混凝土试件先后进行疲劳试验和推出试验,得到荷载-滑移曲线和黏结破坏荷载,研究疲劳循环次数和应力比对钢管混凝土界面黏结性能的影响。用黏结强度和割线模量定义了黏结界面损伤变量,探讨疲劳荷载与损伤变量的关系。研究结果表明,疲劳循环次数和应力比对界面黏结性能有显著影响,导致承载力大幅度下降,且出现异常变化,对结构安全造成危害;通过黏结强度-滑移曲线的割线模量定义黏结界面的损伤变量,可以很好地描述疲劳荷载与损伤变量的关系。     

加速锈蚀钢-混凝土组合梁的性能试验研究

通过恒电流加速模拟试验,研究了钢材锈蚀对钢-混凝土组合梁的耐久性影响规律;通过对试验结果的回归分析,得到了栓钉锈蚀后钢-混凝土组合梁抗弯承载力的计算公式。试验结果表明:随着通电时间的增大,栓钉的锈蚀率增大,组合梁的承载力降低;当通电量相同时,末刷防锈漆试件中的钢梁的锈蚀增加,栓钉的锈蚀降低,其承载力较高;随着栓钉锈蚀率的增大,梁刚度降低,在荷载作用下,梁的相对滑移变大。     

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。     

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

为分析腐蚀环境对钢筋混凝土构件黏结性能的影响,对6根无端部锚固的钢筋混凝土梁试件进行三分点加载黏结试验研究,其中1根为对比试件,其余5根均经过氯盐溶液浸泡腐蚀。分析试验结果发现:混凝土锈胀裂缝沿受拉钢筋布置位置分布,锈胀裂缝宽度随着钢筋锈蚀程度的增加而增大;加载过程中,随着荷载的增加,钢筋与混凝土产生相对滑移,二者不再满足变形协调;混凝土裂缝发展规律表现为由跨中向两端支座延伸,由混凝土梁底向顶部发展;随着荷载的继续增加,支座上方出现沿钢筋方向的黏结撕裂裂缝,最终发生黏结脆性破坏;试验梁极限承载能力随着锈蚀率的增加总体呈下降趋势,但在锈蚀率小于3%时,极限承载能力有微小提高。     

车辆—轨道耦合作用下轨道系统的瞬态动力响应

基于连续弹性离散点支承梁分析理论,采用瞬态动力有限元分析方法,分析轨道系统随列车速度、车辆荷载、车辆刚度及基础刚度变化时的瞬态动力响应。结果表明,列车激励频率和轨道系统频率决定了轨道系统的振动程度。