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.     

温度对新旧混凝土粘结面剪切变形的影响

通过大量新旧混凝土粘结试件在高温后的剪切试验,研究了温度(常温到900℃)、冷却方式和粗糙度等主要因素对新旧混凝土粘结面剪切变形的影响,给出了相应的粘结面剪切滑移曲线,阐明了影响机理;为新旧混凝土粘结的数值模拟计算提供了参考。     

HRBF500钢筋与混凝土粘结滑移本构关系研究

在分析HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结试件的拔出试验的基础上,通过粘结应力与粘结滑移的定量观测,建立HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结滑移本构关系模型,并利用该模型探讨了HRBF500钢筋与混凝土τ-s曲线的变化规律,最后比较了不同基体间τ珋-s珋曲线的差异,为HRBF500钢筋与混凝土粘结试件的有限元分析提供依据.     

钢筋肋外形对粘结锚固性能影响的研究

为了研究带肋钢筋外形对钢筋混凝土粘结锚固性能的影响,分析了不同试件的受力特性及平均粘结-滑移关系.利用ABAQUS仿真分析,建立了中国标准的月牙肋钢筋、名义直径20mm的竹节肋钢筋、韩国标准的竹节肋钢筋的有限元模型,与实验结果对比验证了仿真模型的合理性,并确定了不同情况下的粘结应力、滑移值和混凝土应变等.分析表明:试件越靠近钢筋处混凝土应变变化率越大;其肋前混凝土受压也更严重.月牙肋与竹节肋钢筋外形对粘结强度、刚度、延性的影响与混凝土强度差异关系不大.在肋间距一致情况下,名义直径20mm竹节肋钢筋较月牙肋钢筋粘结强度更高、刚度更大.韩标竹节肋钢筋因拥有较大的相对肋面积,其粘结强度也较高;但试件的刚度、延性主要受肋间距控制,肋间距越大其刚度、延性越差.     

随机凿毛与切槽法新老砼粘结性能比较

人工随机凿毛法与切槽法是新旧混凝土粘结面粗糙度两种处理方法。运用此两种处理方法制作了两批新老混凝土立方体粘结试件,并进行了剪切试验。通过对剪切强度的分析可以看出随机凿毛和切槽法可以达到等效的力学性能,但沟槽法宜于控制施工质量。     

考虑粘结滑移性能的表面内嵌CFRP板混凝土梁受力性能影响因素分析

目的为深入了解表面内嵌CFRP板混凝土梁的受力性能,对表面内嵌CFRP板混凝土梁进行有限元模拟.方法运用ABAQUS有限元分析软件对混凝土、钢筋和CFRP板进行建模,引入Spring2非线性弹簧单元来模拟CFRP板与混凝土之间的粘结-滑移关系,考虑各材料及Spring2弹簧单元的本构关系,进行计算分析,并同试验结果进行对比.在验证模拟结果正确的基础上,考虑不同粘结长度和不同CFRP板数量两个影响因素,进行考虑粘结滑移性能的加固梁有限元分析.结果将模拟结果与试验对比表明,试件的荷载-挠度曲线吻合较好.CFRP板的应变分布曲线自跨中至自由端呈现下降趋势,粘结应力的分布呈现先增大后减小的趋势,且在中间较长的粘结区域均匀分布.粘结应力峰值点从自由端逐步向跨中靠近,且整个粘结区域的粘结应力分布逐渐趋于均匀;加固梁的极限荷载值的提升与粘结长度和CFRP板数量有较大关系.结论运用ABAQUS有限元软件中所提供的Spring2非线性弹簧单元能够较好地模拟CFRP板与混凝土之间的粘结滑移作用,粘结应力分布及影响因素的分析可以为表面内嵌CFRP板粘结-滑移本构关系提供理论依据.     

关于混凝土结合面的受力分析

人们对新旧混凝土结合面的粘结强度达不到相应整浇混凝土的原因还不十分清楚,需要探索。显然,对于新旧混凝土粘结问题的根本解决需要从混凝土材料微观结构的角度阐明其粘结机理,建立微观结构的分析和宏观力学性能之间的联系,将有助于我们从本质上认识新旧混凝土粘结问题,从而找到解决问题的途径。     

新老混凝土粘结的劈拉受力数值模拟及分析

采用Super91程序对双材料粘结试件和整体试件的劈拉受力进行数值模拟．从应力分析角度研究在劈拉荷载作用下，新老混凝土粘结的应力分布规律．研究结果表明新老混凝土粘结劈拉强度计算公式可近似采用整体混凝土劈拉强度计算公式．     

保护层厚度对受拉与受压粘结强度的影响

针对不同混凝土保护层厚度,分别进行了12个拔出试验和18个推出试验,并对试验结果进行了对比与分析.结果表明：当保护层厚度较小时,无论是拔出试件还是推出试件,均发生劈裂破坏;当保护层厚度较大时,推出试件钢筋被缓缓推出,混凝土没有开裂;增加混凝土保护层厚度既可以提高钢筋的受拉粘结强度,也可以提高钢筋的受压粘结强度;混凝土保护层厚度在一定限值范围内对钢筋受拉粘结强度影响较大.     

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.     

自密实混凝土与老混凝土粘结面的抗剪试验研究

以自密实混凝土为新混凝土,选取Z形试件作为新老混凝土粘结面抗剪性能试件和整体伴随试件.在万能压力机上进行直剪试验,对自密实混凝土与老混凝土粘结面的抗剪性能进行研究.对照前人有关普通混凝土的试验结果,比较自密实混凝土和普通混凝土与老混凝土的粘结面的抗剪性能.研究表明,具有优良工作性能的自密实混凝土与老混凝土的粘结面的抗剪承载力优于普通混凝土.     

冻融循环作用下普通混凝土断裂能试验

为了研究冻融循环对普通混凝土断裂性能的影响,依据相关规范进行混凝土快速冻融循环试验,对4组C20普通混凝土进行了冻融次数分别为0次,10次,20次和30次的试件的断裂能测试.试验结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土断裂能呈逐渐下降趋势,断裂能损失与相对动弹模损失率的变化规律基本一致.这说明断裂能也可作为衡量混凝土冻融损伤的一个重要指标.     

纤维混凝土构件在温缩荷载作用下的非线性随机有限元分析

为研究纤维对混凝土构件的抗温缩能力,利用Moelands-Reinhardt(M-R)软化本构关系,采用非线性随机有限元法,即Monte-Carlo法分别对素混凝土和纤维混凝土构件的温降收缩过程进行分析.分析结果表明:纤维的存在可提高混凝土抗拉极限状态温降值,掺加超细纤维对混凝土的增强效果不明显;超细纤维依靠其韧性提高了混凝土的抗拉极限温降值和构件薄弱区域的抗拉能力,减小了由材料性质不均而造成脆断的可能性,在整体上延缓了构件到达抗拉极限状态的过程.     

再生块体混凝土的单轴受压试验

首先,将抗压强度分别为26.7,45.0,87.6 MPa的3种旧混凝土块体与普通商品混凝土进行混合浇筑,制作18个再生块体混凝土立方体试件和18个棱柱体试件.然后,进行立方体试件和棱柱体试件的单轴受压试验,研究旧混凝土的取代率及新旧混凝土的抗压强度差对再生块体混凝土受压力学性能的影响.结果表明:在添加低抗压强度(26.7,45.0 MPa)旧混凝土的试件中,新旧混凝土结合良好,界面难以辨别;在添加较高抗压强度(87.6 MPa)旧混凝土的棱柱体试件中,新旧混凝土的结合界面出现分离现象;试件的破坏形态似2个对顶的角锥形状;在新旧混凝土抗压强度差不变的情况下,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变随旧混凝土取代率的增加而降低,取代率对抗压强度影响较大,但对弹性模量、峰值应变的影响较小;在新旧混凝土抗压强度差不同、取代率相同的情况下,随着旧混凝土块体抗压强度的增大,再生块体混凝土的抗压强度、弹性模量、峰值应变均呈一定的上升趋势;再生块体混凝土的泊松比变化不明显,平均值约为0.212.     

混凝土初始损伤细观结构特性数值试验研究

细观结构特性是混凝土材料最重要的特性之一,细观结构参数的改变直接影响混凝土弹性模量、抗拉抗压强度等宏观力学性能变化.首先采用混凝土随机骨料模型进行混凝土细观数值试验,将混凝土看成由骨料、水泥砂浆以及两者之间的界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并在水泥砂浆中引入不同孔径、孔隙率的孔隙,使用有限元分析软件MSC.Marc,通过数值试验研究了孔径、孔隙率对混凝土抗拉抗压强度和弹性模量的影响规律.试验结果表明:混凝土弹性模量在同一孔径下随着孔隙率的增长呈线性下降,在同一孔隙率下随着孔径增大呈对数下降;混凝土抗拉抗压强度随着孔隙率和孔径增大呈对数下降.其次,将数值试验结果与经验公式进行了对比,验证数值试验结果的正确性.最后,根据数值试验结果,建立了混凝土初始损伤与孔隙率和孔径之间的关系,描绘了细观尺寸下混凝土的初始损伤面,为建立混凝土细观结构参数和宏观力学特性之间的联系,改善混凝土的力学性质打下了基础.     

冻融作用对环氧沥青混凝土复合梁抗裂性能的影响

在中国北方季节性冰冻地区,反复的冻融作用对环氧沥青混凝土的抗裂性能影响较大。本文分别对7组环氧沥青混凝土试件进行0到30次冻融作用,研究了冻融作用对弯曲劲度模量及复合梁平面应变断裂韧度（KIC）的影响,分析了不同冻融重复作用下带裂缝的复合梁发生裂缝扩展时的横向应力应变响应和层间粘结状况。研究结果表明:弯曲劲度模量随冻融循环作用的升高而降低;复合梁平面应变断裂韧度（KIC）、裂缝尖端最大横向拉应力/应变随着冻融重复作用的增加先降低后增高;不同冻融重复作用下带裂缝复合梁断裂不会发生在环氧沥青粘结层。     

混凝土压缩损伤参数的尺寸效应分析

浇筑标准及非标准尺寸混凝土试件,以掺入引气剂模拟初始损伤,研究混凝土压缩损伤参数的尺寸效应,当非标准尺寸试件在m(引气剂)∶m(水泥)=0、0.001、0.002和0.003时,其弹性模量随引气剂量的增加而减小,分别为32.76、28.77、26.80和26.29 GPa,经由损伤理论对实验数据的拟合分析,得出混凝土的无损弹性模量为36.38 GPa,初始弹性模量为32.76 GPa,峰值弹性模量为26.7 GPa。拟合分析结果可验证损伤参数尺寸效应的一般规律,并可导出大尺寸试件的损伤参数。     

断裂力学方法分析钢筋混凝土的抗裂度

采用断裂力学的方法,通过有限元分析,提出钢筋普通砼和钢筋陶粒砼受弯构件抗裂度计算公式。该方法全面考虑了砼强度等级、配筋率、受拉钢筋位置、试件尺寸效应对钢筋应力的影响,对大尺寸试件用Weibull尺寸效应反映,既考虑截面高度又考虑截面宽度的影响,计算更为合理。用此抗裂度计算公式对33根梁的计算结果与试验符合良好。本文公式不仅能解决一般受弯构件的抗裂度计算问题,同时可对带有较大显著裂缝(包括构造缝)的剩余截面进行抗裂度计算。     

基于横观各向同性的沥青路面加铺层力学分析

考虑到沥青混凝土呈现一定的横观各向同性特性,采用有限元数值分析方法,建立沥青加铺层路面三维有限元模型;将沥青加铺层及旧沥青面层视为横观各向同性体,并考虑了加铺层温度场特性和沥青混合料模量随温度变化的特性以及层间接触状态,研究了不同温度条件下沥青加铺层路面的力学行为,分析了沥青混合料的横观各向同性对加铺层路面的变形和应变等的影响.研究结果表明,沥青混凝土的横观各向同性及模量梯度特性和层间结合条件对加铺层受力状况都有较大影响.