UHPC 养护温度对力学性能的影响

众所周知,热养护能够显著提升UHPC的早期强度,但目前工程应用中,较高的养护温度（≥80℃）通常实现较为困难,与日益增长的绿色环保需求相违背。为了推广UHPC应用与指导工程项目的施工,提出相对容易实现的低温（30~70℃）热养护,研究30℃、50℃、70℃、90℃条件下先分别热水养护1 d、2 d、3 d和4 d的力学性能发展情况,同时与标养28 d之后的力学性能进行对比。结果表明,在30℃、50℃和70℃条件下养护4 d后,抗压强度分别是90℃热水养护2 d的69.4%、88.6%和92.9%,是标养28 d的83.8%、107.0%和112.2%。抗弯拉强度随温度和养护时间增长的变化幅度相对较小,几种养护温度4d的抗弯拉强度偏差在4%以内。可见相对低温的热养护能够满足对UHPC力学性能的要求。     

UHPC在连续组合梁负弯矩区的受力性能研究

通过对组合连续梁负弯矩区影响因素的建模分析,建议超高性能混凝土(UHPC)桥面板厚度与组合梁高度之比为1/5～1/9,组合梁高度与跨径的比值为1/18～1/22,钢梁与UHPC桥面板刚度之比为2～10;钢-UHPC组合连续结构梁高远低于钢-C50混凝土组合连续梁结构梁高,结构负弯矩区UHPC桥面板不开裂.     

不同配箍率和钢纤维掺量UHPC柱抗震性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）柱中配箍率和钢纤维掺量对抗震性能的影响,对不同配箍率（0%、0.25%和0.5%）与钢纤维体积掺量（0%、1%和2%）的5根超高性能混凝土足尺柱试件进行了抗震性能试验研究,分析了配箍率和钢纤维掺量对超高性能混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律。基于对超高性能混凝土柱构件性能、箍筋应变以及等效侧向约束力的分析,提出钢纤维体积掺量与配箍率的等效计算公式。研究结果表明：①配箍率对正截面破坏超高性能混凝土柱的延性、耗能能力以及自复位能力均有影响,当配箍率从0%提高到0.5%时,柱试件的延性系数提高15%,耗能能力提高55%,自复位能力提高32%;②钢纤维体积掺量对超高性能混凝土柱破坏形态的影响显著,随着钢纤维体积掺量的增加,混凝土的压碎剥落现象得到明显改善,延缓了受压钢筋屈曲现象的发生,从而提高了柱的延性,当钢纤维体积掺量从0%提高到2%时,柱试件的延性系数提高45%,耗能能力提高142%,自复位能力提高42%;③对于正截面破坏的受压构件而言,采用钢纤维代替箍筋具有一定的可行性。对于所研究的超高性能混凝土柱而言,2%的钢纤维体积掺量可等效于0.51%的配箍率。     

预应力UHPC局部增强混凝土梁抗弯性能研究

为研究后张法预应力UHPC局部增强混凝土梁的受弯性能,进行了1根预应力混凝土梁及2根不同UHPC厚度的预应力UHPC局部增强混凝土梁受弯性能试验,探讨了UHPC局部增强层厚度对预应力试件受力过程、破坏形态、裂缝开展以及承载特性等的影响.结果 表明:相对于传统的预应力混凝土梁,在UHPC局部替代受拉区普通混凝土后,可有效...     

新型UHPC箱梁桥面体系横向受力性能

为研究新型UHPC连续箱梁桥面体系的受力特性,以广东清新大桥石角侧跨堤引桥为工程背景进行试设计,建立空间有限元模型进行桥面体系静力计算,以此为基础开展了1∶2缩尺模型试验和非线性有限元模拟,并对影响开裂应力的主要因素进行了参数分析。研究结果表明:UHPC箱梁试设计方案整体计算满足要求,正常使用极限状态桥面体系计算时,纵向未出现拉应力,横隔板上弦板底面最大横向拉应力为11.3 MPa。缩尺模型试验结果表明,桥面体系中横隔板上弦板下缘名义开裂应力为15.4 MPa,极限状态名义应力为68.2 MPa。开裂应力和承载能力均满足工程要求。横向受力抗裂性能参数分析表明,采用法国UHPC结构规范计算名义开裂应力是可行的,增大配筋率整体上可以提高上弦板下缘开裂应力,在实桥中,上弦板下缘钢筋直径建议取值■12～■40。增加上弦板高度可以提高抗裂安全性,当试验模型上弦板高度从24 cm增加到36 cm时,抗裂安全系数从1.24增加到1.52。     

采用UHPC对钢结构人行桥加固分析与应用

一种基于超高性能混凝土UHPC应用于钢结构人行桥的加固设计方法,将老桥多跨连续刚性固结墩的支承方式调整为刚性墩+固定支座+滑动支座的支撑方式,同时采用UHPC作为桥面铺装体系,优化下部结构支承体系,从而提高了钢主梁的整体抗弯能力和局部稳定性能,全面改善老桥的运营状态。     

基于断裂力学的UHPC加固钢桥面板性能分析

正交异性钢桥面板的板-肋焊接处是车辆荷载下极易开裂的位置,通过UHPC加固可以有效减小钢桥面板的疲劳风险。为了研究UHPC加固钢桥面板的效果,基于线弹性断裂力学展开有限元分析。通过正交异性钢桥面板试验案例作为参考对焊趾处的疲劳性能进行计算,验证了有限元模型的可靠性,通过在焊接细节处插入初始裂纹进行应力强度因子计算分析,考虑不同加载位置以及UHPC层厚度对裂纹尖端的应力强度因子值的影响。研究结果表明：顶板处焊缝位置的热点应力要高于U肋处的焊缝,热点应力受荷载位置影响较为明显;增加UHPC层可有效增加正交异性钢桥面板的刚度,从而减少裂纹尖端的应力集中,增设50 mm厚的UHPC铺装层时,初始裂纹尖端的应力强度因子减小约89%,研究内容可为UHPC加固钢桥面板设计提供参考。     

聚丙烯纤维对混凝土渗透性能的影响

研究了聚丙烯纤维对混凝土渗透性能的影响,并从机理上对其影响结果进行了分析。研究结果表明:聚丙烯纤维对混凝土的渗透性能具有明显的抑制作用,但聚丙烯纤维对不同水胶比大小混凝土渗透性的影响则有着抑强扬弱的特点。最后从复合材料力学的混合定律和断裂力学基础上的纤维间距理论对其现象进行了分析。     

基于ABAQUS的整体桥UHPC桩基性能分析

以广东清远四九桥为研究背景,采用ABAQUS有限元软件建立桩基模型,分析超高性能砼(UHPC)桩的性能,并与普通钢筋砼(RC)桩进行对比。结果表明,加载位移在20 mm以下时,2种桩基的变形类似,UHPC桩基的承载能力更强;加载位移在20 mm以上,RC桩发生裂缝破坏,UHPC桩基变形良好;增大桩径会增大桩基刚度,降低其变形能力,适当减小桩径,会增大其柔性,增强其变形能力,UHPC桩基的直径不宜过大。     

UHPC中钢纤维的应用研究进展

钢纤维是超高性能混凝土（UHPC）的主要增强纤维,其在提升UHPC力学性能方面较其他纤维更好。为进一步促进钢纤维对UHPC性能的优化,加速UHPC在工程领域的推广和应用,从钢纤维的取向与分布、形状特征、掺量、改性及与其他纤维的混杂等方面出发,对UHPC中钢纤维研究的一些重要成果进行介绍和评述。结果表明：①关于钢纤维顺向及乱向分布下的力学模型、纤维取向的无损检测技术及其流变控制技术有待进一步研究;②关于钢纤维形状-加载速率对基体力学性能的耦合作用、UHPC中不同掺量骨料及其粒径与钢纤维长径比之间的匹配关系及一定纤维掺量和性能前提下,纤维长径比对该性能提升的临界点等方面还有待进一步研究;③关于纤维改性过程中的成本、改性程度控制阈值及其可能带来的副作用还有待于进一步探索;④发展有效、合理的数值方法来预测钢纤维UHPC的断裂行为等仍处于探索阶段,具有较高的研究价值;⑤钢纤维的研究主要注重于单一因素对不同性能的影响,建议按UHPC工程实际情况、性能需求、现场环境及成本划分权重,开展基于权重的纤维特性及掺量的研究;⑥关于钢-合成纤维混杂后其协同作用的定量描述、高强基体与柔性纤维的匹配问题以及基于多种不同尺度和不同性能耦合的混杂纤维组合的研究具有良好的研究价值。     

Sasobit温拌改性沥青胶结料性能试验研究

为研究Sasobit温拌改性剂对沥青性能的影响,将ES70号和PJ130号2种基质沥青分别掺2％～6％的Sasobit并制备成沥青胶结料,进行旋转粘度试验、动态剪切流变试验和弯曲梁蠕变试验,并对Sasobit改性沥青进行性能分级（PG分级）。试验结果表明：Es和PJ沥青采用Sasobit改性剂改性后,其温度转折点分别在107％和105℃附近。随着Sasobit掺量的增加,改性沥青的车辙因子和蠕变劲度模量逐渐增大,变形速率减小。在2％～6％掺量范围内,Sasobit均能较大程度地提高ES和PI2种沥青的高温性能。Sasobit会较大程度地削弱ES沥青的低温性能,但对PJ沥青低温性能只有略微不利的影响。     

基于可靠度的钢筋UHPC受弯梁材料分项系数研究

为确保规范的计算公式满足可靠度要求,对在编《公路桥涵超高性能混凝土应用规范》正截面抗弯承载力表达式中的UHPC材料分项系数进行分析与校准。基于现有文献,收集整理中国共648个UHPC抗压强度、210个抗拉强度和53根受弯梁的试验数据,得到相关变量的统计参数。随后建立4 158根UHPC受弯梁的计算空间,采用蒙特卡洛模拟对其进行可靠指标计算与敏感性分析,考察截面类型、材料强度、截面纵筋率及活恒载效应比等参数对钢筋UHPC受弯梁可靠指标的影响。基于分析,对计算空间进一步细分,以截面纵筋率为0.05、活恒载效应比为0.05~0.5的T形梁截面可靠指标均值达β_T=4.2为目标,校准钢筋UHPC梁受弯状态下的UHPC材料分项系数。研究结果表明：抗力统计参数中,UHPC抗压强度、抗拉强度以及梁抗弯承载力计算误差均不拒绝正态分布;受弯状态下UHPC梁截面可靠指标主要受活恒载效应比与截面纵筋率的影响,而材料强度影响较小;活恒载效应比越低,截面纵筋率越高,其可靠指标越低;当活恒载效应比从0.05升至1.0时,可靠指标提升幅度较大;且活恒载效应比大于0.5时,可靠指标均高于4.2。当截面纵筋率从0.005升至0.05时,可靠指标下降较为明显;而当截面纵筋率高于0.05后,可靠指标几乎保持不变;同等条件下,矩形截面梁的可靠指标要稍高于T形截面梁;建议钢筋UHPC梁受弯状态下的UHPC材料分项系数取值为1.3。     

粗骨料掺入对超高性能混凝土性能影响研究综述

用粗骨料替代部分水泥、砂浆等高成本材料是超高性能混凝土领域中的一个重要研究方向。通过梳理与分析近年来国内的相关研究成果,发现当选择玄武岩材质、粒径尺寸在5~10 mm和5~15 mm以及体积掺量在一定范围内的粗骨料时,能够改善超高性能混凝土的抗压强度、弯曲韧性等性能指标。     

不同搅拌桩现场对比试验研究

不均匀变形控制已成为路桥拼接地段桥头地基处理工程中的难点,借鉴于钉形水泥土双向搅拌桩这一新工艺,将钉形双向水泥土搅拌桩用于匝道桥与拓宽路基拼接段,从成桩质量、单桩及复合地基承载力、工期沉降量、经济效益等方面与常规双向桩及普通单向桩对比,在应用的层次上论证钉形双向搅拌桩存在较高的实用性,可为其推广及类似工况下的地基处理提供参考。     

掺加不同纤维对SMA疲劳性能的影响

根据对比,选用四点弯曲疲劳试验来评价木质纤维、聚丙烯腈及矿物纤维3种纤维对SMA疲劳性能的影响。四点弯曲疲劳试验结果表明,就初始劲度模量而言,在3种应变水平下掺加木质纤维SMA最大,而掺加矿物纤维SMA和掺加聚丙烯腈SMA则较小。就滞后角而言,3种掺加纤维SMA的粘弹性性能差别不大。疲劳寿命与应变水平表现出了较好的相关性,疲劳寿命曲线的走向大致相同。相同应力水平下,掺加聚丙烯腈SMA的疲劳寿命最长,掺加矿物纤维SMA次之,掺加木质纤维SMA较差。     

掺加不同纤维对SMA疲劳性能的影响

根据对比,选用四点弯曲疲劳试验来评价木质纤维、聚丙烯腈及矿物纤维3种纤维对SMA疲劳性能的影响。四点弯曲疲劳试验结果表明,就初始劲度模量而言,在3种应变水平下掺加木质纤维SMA最大,而掺加矿物纤维SMA和掺加聚丙烯腈SMA则较小。就滞后角而言,3种掺加纤维SMA的粘弹性性能差别不大。疲劳寿命与应变水平表现出了较好的相关性,疲劳寿命曲线的走向大致相同。相同应力水平下,掺加聚丙烯腈SMA的疲劳寿命最长,掺加矿物纤维SMA次之,掺加木质纤维SMA较差。     

聚酯纤维对SMA性能影响的研究

纤维复合材料是常用的道路工程材料之一，SMA是通过在沥青混合料中掺入纤维以提高混合料路用性能的一种典型复合材料。本研究以聚酯纤维、玄武岩以及SBS改性沥青作为原材料，对不同纤维掺量下的SMA混合料的路用性能进行试验和分析，利用多重回归分析，预测出了聚酯纤维在SMA中的最佳掺量。     

不同纤维对复合SMA路用性能的影响分析

针对沥青混合料SMA中纤维的类型进行分析,选用玄武岩纤维、路用矿物纤维和木质纤维素,分别从耐热性、吸油性能、纤维分散程度以及储存性能方面来比较其使用性能。通过马歇尔试验确定不同纤维掺量沥青混合料的最优油石比,并成型试件,开展低温弯拉试验。结果表明:应变能相较抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量,与纤维掺量的关系显著,能较好地反映沥青混合料的低温抗裂性能;得到回归应变能与纤维掺量的3次函数关系式,据此得到导函数为零时对应的纤维掺量为最优用量。