新旧混凝土结合面剪切强度参数分析和计算研究

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题. 基于搜集、整理的新旧混凝土结合面（以下简称结合面）的剪切试验数据库（含439个试件）,对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明：在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而 Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍. 对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τexp存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τexp与夹紧力ρfy有较好的相关性. 基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正：分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.     

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

云阳寨坝滑坡滑移面剪切变形特性实验

滑坡滑移面的稳定性分析中,直接对滑移面进行抗剪性能试验是取得滑移面抗剪参数的重要手段,因此,采用简单、实用、快速测定滑移面抗剪性能的试验方法便显得非常重要。运用自制的压剪试验装置,对取自重庆寨坝滑坡体现场的含有自然滑移面的岩体试件分别进行了不同实验条件下的压剪试验,实验结果表明,滑移面的抗剪性能不仅与岩体试件所受的法向力大小有关,而且还与岩体试件中滑移面的含水量多少有关,即随着法向力的增大,岩体试件的最大剪切力增大,但随着滑移面中含水量的增大,其最大剪切力将减少。     

基于数字图像相关技术的混凝土剪切破坏实验研究

剪切破坏是工程实际中混凝土破坏的主要形式之一,而对其进行全场非接触的观测和研究却仍面临着一些困难,因而结合数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)对混凝土的直接剪切破坏问题开展实验研究。分别对旧混凝土、未凿毛新旧结合混凝土及凿毛新旧结合混凝土三种不同类型的试样进行剪切破坏时的对照实验,具体对破坏时的应力应变分布,破坏断面情况,破坏时强度大小等进行比较。实验中将混凝土边缘外表层切除,以展现出的内部纹理作为数字图像相关技术所需要的自然散斑场;采用高分辨率的数字相机对发生剪切变形的混凝土表面进行图像采集,再通过DIC技术进行后处理以获得剪切破坏过程中变形场的分布。实验结果表明在承受剪切载荷时,经过凿毛处理的新旧结合混凝土粘合面的应变范围、应变分布复杂程度、应变数值均大于未凿毛处理试件,因而确定凿毛新旧结合混凝土试件的抗剪强度大于未凿毛新旧结合混凝土试件;研究结果同时验证了DIC技术在混凝土剪切破坏测试中的有效性和可靠性,即DIC技术可以更直观和全面地获得混凝土剪切应变分布情况,适用于混凝土结构剪切破坏的监测。     

新旧混凝土粘结的断裂韧度数值模拟及分析

应用ANSYS程序对新旧混凝土粘结试件进行有限元分析.通过对不同断口深度、不同弹性模量的新旧混凝土粘结试件的断裂韧度数值模拟,得到的有限元分析结果与实测混凝土粘结试件的力学行为一致,验证了可以将高强度等级混凝土应用于新旧混凝土粘结中,且不应低于C20.     

新旧混凝土粘结的断裂韧度数值模拟及分析

应用ANSYS程序对新旧混凝土粘结试件进行有限元分析．通过对不同断口深度、不同弹性模量的新旧混凝土粘结试件的断裂韧度数值模拟，得到的有限元分析结果与实测混凝土粘结试件的力学行为一致，验证了可以将高强度等级混凝土应用于新旧混凝土粘结中，且不应低于C20。     

基于双面剪切试验的CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

界面的粘结-滑移关系是研究CFRP-混凝土界面力学性能的基础。通过7个试件的双面剪切试验,得到了各试件的破坏模式、界面承载力及不同荷载水平下CFRP表面的应变分布。分析了破坏模式与界面承载力之间的关系,得出了界面的有效粘结长度,通过对CFRP的应变进行差分和积分运算的得出了界面的粘结-滑移关系曲线。研究发现,混凝土基体拉剪破坏模式的承载力高于混合破坏模式的承载力,界面的有效粘结长度在70~100 mm之间,实测的CFRP-混凝土界面粘结滑移-关系曲线的2个控制参数的离散型较大,且很难得到界面的极限滑移量。     

C80高强混凝土与变形钢筋的粘结滑移试验

通过改进的粘结滑移试验装置 ,获得直径为 10mm和 16mm的 2种变形钢筋分别与高强混凝土 (HSC)和钢纤维高强混凝土 (FRHSC)的粘结滑移关系曲线 .在分析曲线特点基础上 ,重新定义了初始滑移量 ,提出双直线式的粘结滑移关系替代曲线 ,计算并分析了初始粘结应力、极限粘结应力、粘结滑移与混凝土强度的关系     

钢筋直径对保温混凝土冻融后粘结锚固性能的影响

钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能是二者共同作用的基础,冻融循环作用会对钢筋混凝土结构造成不可逆的影响。通过拉拔试验研究了不同直径的钢筋对冻融循环作用后保温混凝土(TIC)粘结锚固性能的影响,重点分析了钢筋直径和冻融循环次数对峰值荷载、粘结滑移曲线和峰值滑移的影响。研究结果表明:当钢筋直径不变时,随着冻融循环次数的增加,TIC的粘结锚固性能逐渐下降,峰值荷载减小,峰值滑移量增加;当冻融循环次数不变时,随着钢筋直径的增加,峰值荷载减小,峰值滑移量减小;冻融循环100次时,钢筋直径为10 mm和12 mm的TIC试件均发生拔出破坏,钢筋直径为16 mm时,破坏形式为劈裂破坏;钢筋直径12mm的NC试件破坏形式为拔出—劈裂破坏;经过100次冻融循环后,TIC试件与钢筋的粘结性略优于普通混凝土(NC)试件。     

高强混凝土新旧结合面抗剪性能试验

进行了11个标号C80和4个标号C40混凝土试件的单调推剪试验,得到了结合面破坏形态、剪力-滑移曲线和剪力-抗剪钢筋应变曲线,分析了混凝土强度、结合面配筋强度和结合面类型对结合面抗剪性能的影响.收集了32组国外试验数据,对比了高强混凝土结合面受剪承载力试验值与国内外相关标准的计算值.研究结果表明:试件出现了结合面剪切和试件混凝土冲切两种破坏模式;粗糙面C80试件的结合面受剪承载力小于C40试件,键槽面试件的结合面受剪承载力高于粗糙面试件;结合面的受剪承载力与配筋强度成正比;按照我国《装配式混凝土结构技术规程:JGJ 1—2014》公式计算的C80试件受剪承载力与试验值之比在0.33~0.72之间,且相比于国际结构混凝土协会、美国和欧盟规范,我国规程计算公式偏保守.利用试验数据,经回归分析,提出了高强混凝土新旧结合面受剪承载力修正建议计算公式.     

用碱矿渣胶凝材料粘贴FRP布加固混凝土结构的剪切性能

为解决环氧类有机胶耐火性差的问题,选择工业副产品粒化高炉矿渣为原料,水玻璃为碱性激活剂,制备了一种用于FRP加固混凝土结构的耐高温无机胶——碱矿渣胶凝材料.通过考察水玻璃模数与用量,以及水用量对胶块抗压强度的影响,优选出碱矿渣胶凝材料的最佳配比为:水玻璃模数Ms=1.0,水玻璃用量为矿渣粉质量的12％,水用量为矿渣粉质量的42％.通过面内剪切试验,研究了FRP布和胶黏剂类型对FRP布与混凝土基材的界面剪切性能的影响,建议了2种CFRP布的有效黏结长度为160和220 mm.试验结果表明:碱矿渣胶凝材料用于粘贴CFRP布加固混凝土结构效果良好,其面内剪切强度与有机胶相当,界面破坏呈现胶层下混凝土大面积剥离的理想破坏模式.     

环氧砂改善新老混凝土粘结强度试验研究

根据新老混凝土的粘结机理,提出采用环氧砂作为新老混凝土粘结的过渡层,通过劈裂试验方法,对不同粒径的砂和不同界面剂的新老混凝土粘结强度进行了试验研究.结果表明,环氧砂过渡层可明显改善新老混凝土之间的粘结劈拉强度,尤以米粒石的情况为好,同时,对环氧砂过渡层改善粘结性能的机理进行了探讨,并把该方法应用于某水利工程的修补加固中.实践表明,该方法具有良好的适用性和有效性.     

水管冷却对大体积混凝土基础温度场影响分析

用MIDAS/GEN软件建立模型,分析了水管冷却6种工况下大体积混凝土内部的温度和应力变化。结果表明:设置冷却水管可以有效控制混凝土内部的温度峰值;冷却水管的水平间距越小,水管距混凝土中部越近,管中注入水流初始温度越低,对温度的控制越有利。     

火灾下钢筋混凝土梁桥高温场形变分析

利用数值模拟程序分析了火灾高温下钢筋混凝土矩形截面简支梁任意时刻的温度场分布,研究了保护层厚度、荷载等级对火灾下的钢筋混凝土简支梁高温场时程形变的影响规律,建立了钢筋和混凝土的内力积分模型,以等比数列推导了非线性加速迭代方程.研究表明:截面温度分布与测点至梁体表面距离相关;保护层厚度对钢筋混凝土简支梁跨中挠度影响较大;火灾场钢筋混凝土简支梁跨中挠度时程曲线随荷载等级的增加呈非线性增长趋势,挠度时程曲线增大的程度随保护层厚度增加而减小;增加混凝土保护层厚度,可有效提高火灾场钢筋混凝土梁桥的耐火极限,控制其变形.     

变形温度对动态再结晶行为的影响

用改进的元胞自动机(cellular automata,CA)模型及其参数辨识方法研究变形温度对动态再结晶(dynamic recrystallization,DRX)行为的影响.模型中,以位错密度内变量描述加工硬化、动态回复以及动态再结晶形核和长大等一系列微观组织的演化过程,变形温度通过改变位错密度的累积速率影响DRX形核与长大,形核率与晶粒长大速度都是位错密度的函数,反映了变形储能对DRX行为尤其是形核行为的影响.模拟结果与实验结果吻合良好,表明在不同的变形温度下,改进的CA模型及其参数辨识方法是有效的.     

新型高强混凝土组合剪力墙受剪性能研究

为了提高高强混凝土剪力墙的延性和耗能能力,同时不削弱墙体的刚度和承载力,提出了双钢板高强混凝土组合剪力墙．利用Abaqus有限元分析软件,建立了无暗柱型与方钢管暗柱型两种双钢板高强混凝土组合剪力墙模型,分析了高宽比和轴压比对这两种组合剪力墙承载力和延性的影响,并对外侧钢板与混凝土的相互作用进行了分析．结果表明：随着高宽比的减小,这两种组合剪力墙承载力和弹性阶段刚度明显提高,破坏形态也由弯曲破坏向剪切破坏过渡．随着轴压比增大,无暗柱型组合剪力墙承载力下降,延性降低;方钢管暗柱型组合剪力墙承载力和刚度变化不大,延性呈下降趋势．设置方钢管暗柱可以加强对墙肢的约束,有效提高双钢板高强混凝土组合剪力墙的承载力和延性．     

裂纹方向对剪切损伤模量的影响

损伤力学是研究含缺陷介质损伤演化及破坏的一门学科,研究方法主要分为2种:唯象的宏观损伤力学和细观损伤力学。其中,细观力学理论更容易描述损伤过程的力学本质。对于脆性和准脆性材料,可以利用弹性力学理论来分析细观损伤机理。模拟一个受组合载荷作用且中心含一条裂纹的单元体,裂纹的方向决定了所受载荷的组合方式,其中受压剪方式作用下的裂纹还考虑了裂纹面间的摩擦效应。利用弹性力学理论的复变函数法可以分析单元体边界的位移场和应力场,通过某种平均化的方法,可得到单元体的总体平均剪应变和总体平均剪应力,进而得到与裂纹方向有关的单元体的剪切损伤模量。计算结果表明,裂纹面间的摩擦效应对剪切损伤模量的影响不可忽视。此种方法还可用来分析其他与损伤相关的力学性能。     

太阳能光伏发电应用中的温度影响

本文主要分析了温度对太阳能电池和蓄电池的电性能影响,提出了整个光伏系统设计时针对温度影响所采取的措施.     

钢纤维混凝土界面粘接的研究

基于钢纤维混凝土材料中钢纤维与混凝土基的粘接情况 ,根据混凝土物理化学和摩擦学原理 ,分析了钢纤维与混凝土基的界面并建立了界面粘接模型 ;依据现代材料测试手段研究了钢纤维与混凝土基界面的形貌和元素分布情况。研究结果表明 ,钢纤维与混凝土基的界面粘接既有物理粘接也有化学结合     

浇筑温度对大体积混凝土温度应力的影响

从大体积混凝土的温度应力对结构开裂的影响出发,分析了混凝土的浇筑温度对其施工期温度应力的影响。根据大体积混凝土在施工期裂缝发生的机理与其施工期的温度应力性能,利用数值分析方法,研究了大体积混凝土在浇筑温度变化时,大体积混凝土的温度应力对结构开裂的影响。结果表明:当大体积混凝土的浇筑温度升高时,水泥的水化速度加快,混凝土内部最高温度出现的时间提前;结构的第一主应力呈线性增大,其值为浇筑温度每提高1℃,结构的第一主应力增大2.47%;大体积混凝土的降温差和内外温差随着浇筑温度的提高而增加,且最大降温差和最大内外温差也随着浇筑温度的增大使其发生的时间有所提前。