新、老混凝土粘结抗剪强度试验

依托高速公路桥梁加固工程,以切槽深度、粘结面倾角、振动频率及植筋为参数,对102个新、老混凝土粘结试件进行了抗剪试验。试验结果表明：当倾角相同时,切槽深度对粘结面抗剪强度的影响较小;随着倾角增大,口粘结面的抗剪强度不断增大;当倾角超过30°时,试件不从粘结面破坏,此时粘结面不再是最薄弱部位。当频率低于9Hz时,振动能提高粘结面的抗剪强度;当频率大于9Hz时。振动会削弱粘结面的抗剪强度。植筋可提高粘结面的抗剪强度,且提高值与植筋率呈线性关系;当植筋方向垂直于粘结面时,能获得最好的粘结效果;在一定范围内,随着植筋深度的增加,粘结面的抗剪强度逐渐增大。     

混凝土植筋粘结锚固性能的拉拔试验研究

对120个混凝土植筋试样进行了室内拉拔试验,对比分析表明钢筋直径、混凝土强度、锚固长度和植筋孔径是影响钢筋平均极限拉拔力与胶-混界面极限平均粘结力的重要因素;混凝土预埋筋和后植筋中钢筋平均极限拉拔力相差不大,采用后植筋补强混凝土强度可以达到与预设钢筋相同的效果;混凝土试块主要出现三种破坏形式即钢筋拉断、胶-混界面破坏和混凝土劈裂。进而,基于理论分析建立了试件拉拔试验中钢筋极限拉拔承载力计算式。     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

拱桥加固中新老混凝土结合面的受力性能

结合工程实例,制作了2个拱圈试件,通过一次性加载破坏试验,对试件的破坏特征、新老混凝土结合面的工作性能及应力、应变分布进行了研究.试验结果表明:受荷初期,结合面的抗剪主要由无植筋时新老混凝土的粘结承担;当剪应力达到新老混凝土粘结抗剪强度后,主要由植筋承担.在裂缝附近区域、靠近裂缝和远离裂缝的非裂缝区域,结合面的粘结剪应力分布不同,主要区别在纵向钢筋开始屈服到试件破坏阶段.在此阶段,裂缝附近区域结合面的粘结剪应力随荷载增大线性减小,在靠近裂缝的非裂缝区域基本不变,而在远离裂缝的非裂缝区域线性增大,直至试件破坏.粘结剪应力最大值出现在拱顶裂缝附近.     

双层联铺沥青混凝土室内外层间黏结强度研究

采用沥青混合料试件的拉拔、剪切试验方法,对室内外两次成型和一次成型的双层SBS改性沥青混凝土试件进行拉拔、剪切试验,对比室内外不同成型方式下试件的层间抗拉强度和抗剪强度。试验结果表明:室内一次成型试件的抗拉强度、抗剪强度比两次成型试件的抗拉强度、抗剪强度高很多,约为两次成型的1.6~1.7倍;现场芯样一次成型比两次成型抗拉强度、抗剪强度高很多,约为两次成型的1.3~1.8倍。沥青混凝土双层联铺技术可明显提高路面的层间黏结效果,具有很高的推广价值。     

水泥土-混凝土界面特性试验研究

水泥土-混凝土的界面特性是控制劲性复合桩竖向承载力和沉降特性的关键参数。文章设计了水泥土-混凝土制样方法,通过直剪试验研究了水泥土-混凝土界面特性,并分析了水泥土中水泥掺入量、混凝土强度等对界面特性的影响规律。试验结果表明,混凝土-水泥土破坏面位于两者交界面上;水泥土强度较低时,界面破坏模式为塑性破坏,随着水泥土强度的提高,脆性特征逐渐显现,破坏模式由塑性破坏转为脆性破坏;界面剪切强度与法向应力符合库伦定律;在一定的水泥土无侧限抗压强度范围内,界面黏聚力与水泥土无侧限抗压强度符合近似线性函数,但界面摩擦角与水泥土强度之间的相关度不密切;界面剪切强度约为水泥土无侧限抗压强度0.188倍。     

钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

设计了4根钢板-混凝土组合加固混凝土T梁进行抗弯承载力试验,试件的主要设计参数包括损伤程度和植筋间距。采用荷载传感器、位移计和应变计,分别测量了加载过程中试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝的产生和发展、新老混凝土界面与钢板-加固混凝土界面的纵向滑移,采用有限元软件ANSYS分析了试件的受力性能,采用塑性方法研究了试件的极限抗弯承载力,并对比了模型试验、数值模拟与理论分析结果。分析结果表明:钢板-混凝土组合加固可使混凝土T梁极限抗弯承载力提高约2倍,植筋间距与原梁弯曲损伤程度对组合加固T梁的极限抗弯承载力影响约为4%,植筋间距越大,新老混凝土界面纵向相对滑移越大,极限抗弯承载力的数值计算值和理论计算值与试验值最大相对差值为9%,因此,模型试验、数值模拟与理论计算结果均表明钢板-混凝土组合加固可显著提高混凝土T梁的极限抗弯承载力。     

埋入式钢板-混凝土界面抗剪性能试验研究

钢板与混凝土界面抗剪强度和剪力-滑移关系是钢-混凝土组合结构全过程受力分析中的重要依据。在典型剪力键剪力-滑移本构模型的基础上,建立埋入式钢板-混凝土界面抗剪本构模型。通过一组21个试件的抗剪试验,得到了考虑混凝土强度和钢板表面粗糙度的埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度和典型黏结滑移曲线,建立了埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度计算公式,确定了钢板-混凝土剪力滑移本构方程。研究表明:埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度弱于钢管混凝土及型钢混凝土结构。     

橡胶沥青用作水泥混凝土桥面防水层抗剪强度研究

利用J100-1型岩石直剪仪对含橡胶沥青碎石防水层的复合试件在不同条件下进行剪切试验,揭示防水层处抗剪强度与众多因素的关系。研究表明对水泥混凝土板表面进行刻槽,50﹟橡胶粉改性沥青洒布量为2.05kg/m2,碎石粒径为9.5~13.2mm,碎石洒布量以14.45kg/m2为宜。     

复合式路面层间界面剪切滑移特性

依托南大梁高速公路复合式路面试验段, 测试了不同糙化界面的露骨率和构造深度, 并钻取芯样进行45°剪切试验。结合45°剪切试验测试结果与层间剪切过程力学特性, 将层间剪变特性曲线划分为弹性阶段、破坏阶段、剪切强度衰减阶段和残余阶段, 采用界面构造深度、剪切强度峰值、剪切强度峰值对应层间相对滑动位移和残余剪切强度等指标评价层间剪变特性, 分析了界面糙化方式、防水黏结材料类型和用量、温度和加载速率对复合式路面层间剪变特性的影响。测试结果表明: 凿毛界面构造深度(1.17mm) 大于喷砂界面构造深度(0.37mm), 结合不同糙化界面下剪切过程的层间力学特性差异, 凿毛界面较喷砂界面所成型复合试件具有更优的抗剪性能; 防水黏结材料相同时, 凿毛界面层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移(0.19~0.79mm) 较喷砂界面(0.16~0.33mm) 更大, 且防水黏结材料对残余剪切强度和剪切强度峰值的影响大于层间剪切强度峰值对应层间相对滑动位移的影响; 整体而言, 温度对层间剪变特性影响显著, 5℃时层间剪切强度峰值为40℃时的7.0~10.0倍, 测试条件对层间剪切强度影响较大, 50mm·min-1加载速率时测试层间剪切强度峰值为5mm·min-1加载速率时的1.9~3.5倍。可见, 凿毛糙化方式更有助于提高复合式路面层间剪切强度, 且复合式路面层间剪变特性需采用多指标予以评价。      

不同层位格栅加筋的沥青混凝土力学性能

为了分析格栅层位对加筋沥青混凝土力学性能影响的内在规律,分别制作不同层位格栅加筋的沥青混凝土轮碾成型试件和马歇尔成型试件,进行了混凝土层间剪切与层间拉拔试验,同时研究了格栅层位对加筋沥青混凝土强度性能的影响,并引入无量纲的韧性指数对劈裂强度试验进行评价.结果表明:设格栅的沥青混凝土试件的力学性能都优于不设格栅的试件;在25℃和60℃的不同层位格栅加筋的沥青混凝土的层间抗剪能力相似;当格栅设于混凝土试件中间时,加筋沥青混凝土层间粘结能力最好,其抗压强度、抗压回弹模量及韧性最大;当格栅远离混凝土中间时,加筋混凝土的劈裂强度最大.     

槽和黏层油对沥青混合料层间抗剪性能的影响

为确定沥青路面面层界面两侧材料组合(A)、界面压槽(B)、黏层油(C)及其交互作用(AB,AC,BC)对层间抗剪性能影响的主次顺序和显著性,根据正交试验方法设计试验方案,进行试验研究.采用击实法制备了3种类型的复合式马歇尔试件,试件的下层为AC-20,上层分别为AC-13、AC-20、OGFC-13. 3种类型试件的界面情况分别为无槽无黏层油、无槽有黏层油、有槽无黏层油和有槽有黏层油.利用自制的沥青混合料层间剪切仪对试件进行了常温下(25℃)的直接剪切试验.结果表明:相比于界面无任何措施的层间抗剪强度,黏层油,槽以及二者的联合3种工艺对界面名义抗剪强度的平均增加率分别为23.8%、42.9%及53.9%; 3个因素及其交互作用对界面抗剪性能影响的主次顺序为:A、B、C、BC、AC、AB;其显著性为:A、B、C及因素B、C的交互作用BC对层间抗剪强度的影响为高度显著因素,交互作用AB与AC为次要因素.      

刚柔复合式路面界面层强度特性试验研究

通过复合板的室内剪切试验和拉拔试验,对比研究了不同水泥混凝土板界面处理方式、不同防水黏结材料以及界面层沥青用量对界面层强度的影响;并对不同防水黏结材料的耐久性进行了对比试验研究。得到了精铣刨界面最佳铣刨深度、不同界面处理方式下界面层的最佳沥青用量,以及界面层抗剪强度与黏结强度之间的相关性。     

受力方式对活性粉末混凝土中钢筋黏结性能的影响

采用拔出和梁式两种试验方法,对比分析了在不同受力状态下变形钢筋与活性粉末混凝土之间的黏结性能.研究表明：两种受力方式下的试件均有活性粉末混凝土劈裂、钢筋拔出与活性粉末混凝土劈裂共同发生、钢筋拔出3种破坏形式;钢筋在活性粉末混凝土中的黏结应力-滑移曲线都可分为4个阶段,但不同受力方式下每阶段特征略有差异;两种受力方式下,黏结强度都随钢纤维掺量的增加而增大,当钢纤维掺量由0%增加到2.0%时,拔出试验的黏结强度增长28.25%,而梁式试验的黏结强度增幅达到58.61%;当活性粉末混凝土中不掺加钢纤维时,梁式试验的黏结强度要小于拔出试验,但掺加钢纤维后,要大于拔出试验.     

超高性能混凝土深梁受剪性能

为促进超高性能混凝土(UHPC)深梁的应用, 进行了4根以混凝土强度为主要参数的UHPC深梁受剪性能试验, 并开展了C40和C80混凝土深梁的对比试验; 分析了UHPC深梁的荷载-挠度曲线、破坏模式、钢筋应变、裂缝形态与极限荷载; 为探讨现有普通混凝土深梁受剪承载力计算方法是否可用于UHPC深梁, 应用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对6根深梁试件进行了抗剪强度计算。研究结果表明: 混凝土强度越大, 在相同荷载下深梁的刚度越大, 在深梁开裂前的弹性阶段, UHPC试件刚度随钢纤维掺量的增大略有增大; 与C40和C80混凝土深梁一样, UHPC深梁裂缝包括弯剪裂缝和腹剪裂缝, 当荷载分别为13%~22%和18%~34%极限荷载时, 两类裂缝先后出现; UHPC深梁在加载全过程中梁、拱受力机制共存, 加载前期梁受力机制起主导作用, 后期则拱受力机制起主导作用; UHPC深梁裂缝多而密, 发生剪压破坏, 在支座上端反拱区不产生裂缝, 而C40和C80混凝土深梁出现斜压破坏, 且在支座上端反拱区产生裂缝; 试验梁受剪承载力随混凝土强度的增大约呈指数式增大, 混凝土强度从C40增大到C80、C190时, 其受剪承载力分别增大了30.76%和201.92%;采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中方法计算的UHPC深梁受剪承载力与试验值比值的均值为0.89, 均方差为0.15, 在没有更精确的计算方法之前, 该计算方法暂时可用。      

环氧树脂/橡胶混凝土的黏结性能研究

为研究环氧树脂/橡胶混凝土作为桥梁伸缩缝过渡区混凝土修复材料的黏结性能,依据桥梁伸缩缝混凝土的受力特点,采用黏结抗折强度和黏结劈裂强度分别评价修复材料与桥梁面板混凝土和桥面沥青混合料铺装层的黏结性能。结果表明:混凝土界面处理方式对黏结性能影响较大,黏结强度:吹扫除尘<钢刷刷毛<钢刷刷毛配合偶联剂;采用钢刷刷毛配合偶联剂的界面处理方式,黏结抗折强度可达到原混凝土抗折强度的90%以上,黏结劈裂强度可达到4.09 MPa以上;橡胶颗粒的加入使快速修复材料黏结抗折和黏结劈裂强度降低,但其有利于保证黏结界面完整性,使界面不易脱黏。     

循环荷载下钢管混凝土与钢筋黏结的试验研究

为探究循环荷载下配筋钢管混凝土构件黏结锚固性能，对配筋钢管混凝土试件开展了单调加载和循环加载试验.通过单调加载试验，对比分析了黏结力与滑移量之间的响应关系；基于单调加载试验结果，对若干配筋钢管混凝土试件在单轴循环荷载作用下的黏结特性进行了试验研究，考虑包括箍筋配置、黏结长度、钢筋直径、加载次数等因素对黏结性能的影响规律，分析了不同试件黏结力的退化机制及其破坏模式.结果表明：箍筋提高了试件承受循环荷载作用的能力，配筋钢管混凝土试件的黏结力和延性随黏结长度、钢筋直径的增加而增大，配筋钢管混凝土试件中钢筋的黏结力及延性随着前期承受循环荷载的加载次数的增加而降低，配筋钢管混凝土黏结破坏时整个黏结区域相对比较平滑，变形肋印迹不明显.     

钢纤维混凝土的极限强度及延性研究

对钢纤维混凝土板式试件进行了双轴受压试验研究,并分析了钢纤维混凝土的破坏机理及增强机理,其中素混凝土试件破坏呈劈裂式,钢纤维混凝土试件破坏呈断裂式,钢纤维的加入使混凝土的强度和延性得到明显增强。     

沥青混凝土桥面铺装剪切试验研究

对沥青混凝土桥面铺装层进行剪切试验,并模拟了实际中的几种工况.通过对试件变形、应力及应变的分析,找出了引起桥面铺装层剪切破坏的主要原因.依据试件剪切破坏的过程,提出了疲劳破坏的控制条件.最后对试验误差进行了分析.     

基于有限断裂力学的FRP-混凝土界面粘结强度研究

为了提供一种精准、高效预测外贴式纤维增强聚合物材料(FRP)粘贴于混凝表面强度的数学模型,本文设计了8个单剪试件,利用精密玻璃珠控制胶层厚度,同时采用真空辅助成型技术(VARI)制作FRP板条并外贴于混凝土试块表面。研究混凝土强度和胶层厚度2种变量参数对FRP-混凝土粘结界面强度的影响,依据试验结果分析了界面破坏能和峰值剪切应力与胶层厚度及混凝土强度之间的联系。采用有限断裂力学获取界面裂纹扩展失稳时的脱粘荷载,将理论值与试验结果对比表明FFM模型有良好的精度。