新型改性竹筋混凝土偏压柱力学性能试验研究

为改善竹筋混凝土构件中原性主材存在的耐久性差、与混凝土黏结性能差、抗拉强度离散性大等不足,本文提出两种新型竹筋改性方法,并对采用不同改性处理方法、不同竹筋率的竹筋混凝土柱在不同偏心距的单调荷载作用下的力学性能及影响因素进行了试验研究.研究结果表明:竹筋混凝土偏心受压柱的破坏均为脆性破坏,混凝土压碎破坏为相对安全的破坏形式;两种改性方法均能较大程度地改善竹筋混凝土柱的力学性能,改性以后的竹筋与混凝土之间能较好地协同工作,其变形能较好地满足平截面假定的要求.     

复杂应力下大骨料混凝土与二级配混凝土强度对比试验研究

通过试验研究大骨料三级配混凝土与其湿筛二级配混凝土在单轴、双轴及三轴应力条件下的强度差别.研究发现,单轴受压和受拉条件下三级配混凝土比其湿筛二级配混凝土的强度都有所下降,分别为27%和26%.在双轴受压条件下,三级配混凝土强度增加率高于其湿筛二级配混凝土,在应力比为0.5时,相差最大,强度提高率相差21.2%.在双轴拉压和三轴拉压压条件下,三级配混凝土强度降低率也高于其湿筛二级配混凝土.给出了它们在各种条件下具体的强度对比值和复杂应力下混凝土的破坏准则.     

钢-混凝土连续结合梁的温度效应

在静定钢-混凝土结合梁温度响应的基础上,求出了单跨超静定结合梁的劲度系数和温度变化时的固端弯矩;根据力矩分配法,并考虑混凝土的受拉区开裂而不能承载的特点,分析了连续结合梁在温度作用下的响应.以京沪高速铁路三跨钢-混凝土连续结合梁为例,计算了在存在温度梯度、温差和骤然降温时的应力、挠度及剪力钉的受力情况.研究结果表明:当混凝土的温度变化大于钢梁的温度变化时,混凝土中的应力均为压应力,钢梁中的应力均为拉应力;当温度变化较大时,连续结合梁将产生不容忽视的应力;在计算连续结合梁的温度响应时若设钢和混凝土的线膨胀系数相等,则会产生较大的误差.     

多孔介质墙体热湿传递实验测试研究

建筑围护结构中的热湿耦合传递规律研究对于了解其传热性能具有重要意义。本文利用大型人工环境舱搭建多层加气混凝土墙体测试实验平台,营造了符合三种典型气候的室外舱温湿度环境并随周期性变化,室内舱控制为空气调节下恒定温湿度条件,测试并记录了多层加气混凝土墙体表面及内部不同位置温湿度变化。墙内距离外表面20 mm处测点的相对湿度在夏热冬冷夏季特征气候下降低了7.88 %,在夏热冬冷冬季特征气候降低了4.11 %,在南海极端热湿特征气候下降低了5.76 %。结果表明热传递对湿传递促进的程度大于湿传递对热传递的作用,在高热、高湿的南海地区,热湿耦合作用对墙体热工性能的影响更大。     

公路钢桁梁桥组合桥面预制板湿接缝收缩自应力计算分析

混凝土桥面板现浇湿接缝是预制装配式桥梁的常见连接方式和关键受力部位;而湿接缝与预制桥面板通常存在6个月的龄期差,湿接缝混凝土在收缩作用下容易发生开裂.为研究预制混凝土桥面板湿接缝收缩自应力特性,以某公路组合桥面简支钢桁梁桥为研究背景,利用大型有限元软件ABAQUS建立精细组合单元模型,对比研究在不同钢筋搭接形式、混凝土强度和养护条件下,湿接缝混凝土收缩自应力的变化规律.以60 d收缩应力为例,结果表明:现浇湿接缝最大收缩应力发生在预制混凝土板与湿接缝交界面处,纵向接缝的收缩应力比横向接缝大15.7％ ～25.5％;不同养护条件可显著影响收缩应力,养护条件为70％≤RH<99％时湿接缝收缩自应力比40％≤RH<70％时减少36.9％ ～46.1％;混凝土强度越高,湿接缝收缩应力越大,C45混凝土比C40混凝土的收缩应力增大2.5％ ～3.8％,C50混凝土比C40混凝土的收缩应力增大5.3％ ～16.5％;湿接缝不同钢筋搭接形式对收缩应力影响不大:U形钢筋连接湿接缝的收缩应力比直钢筋连接增大0～8.5％;在运营阶段车辆荷载局部作用下,纵向和横向湿接缝以及预制混凝土板最大主应力分别为7.8、6.1、6.7 MPa.     

基于HAM模型的竹材热湿物理性质试验研究

为获得典型竹材的材性参数,明确竹木之间以及不同竹材之间的差异,选择整竹展平板、竹集成材、竹胶合板、竹重组材、竹刨花板、大片竹材定向刨花板等6种代表性产品,系统地进行基于建筑围护结构HAM模型的热湿物理性质测试.项目包括:测定基本物理性质的密度计算和真空饱和实验;测定湿储存性质的平衡吸放湿实验;测定湿传递性质的毛细吸水实验、蒸气渗透实验和干燥实验;测定热储存性质的热分析;测定热传递性质的导热系数测试和表面光热性质测试.测试结果初步形成竹材热湿物理性质的参数基础;与18种木材产品的对比表明,竹材湿储存和湿传递性质普遍小于木材,而同时表征热储存和热传递性质的蓄热系数大于木材;6种竹材之间的对比表明,竹材改性有利于均匀性的提高,可拓展其材性频谱范围,并使区别于木材的特性得到强化.     

撞击作用下自复位RC柱损伤分析

为了探究初始应力对RC桥墩在车辆撞击作用下的损伤影响,采用LS-DYNA建立自复位混凝土柱水平撞击模型,并选取一组典型工况,分析研究自复位混凝土柱的动力响应过程.分析了撞击作用下预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土的损伤分布.通过预应力钢绞线、纵筋与箍筋、混凝土损伤形式的分析,发现自复位混凝土柱在车辆撞击作用下损伤主要集中在撞击位置及基础底部接触面,不会发生剪切破坏,这与普通混凝土柱由于剪切斜裂缝而破坏有明显不同.     

竹材及杨木单板在湿热环境下的湿膨胀性能差异

竹材杨木复合层积材在使用过程中会因环境湿度和温度的变化而产生一定的形变,甚至功能失效。对竹材和杨木的湿膨胀系数在各个方向的差异进行研究,可为竹材杨木复合材料的合理设计提供依据。笔者采用电阻应变片法,研究竹材和杨木单板在恒温条件下除湿和增湿处理不同阶段的应变,分析了竹材和杨木的不同方向湿膨胀系数。结果表明：竹材和杨木在纵横两方向上的湿膨胀有着较大差异。这种差异在常温常湿下最小;湿度下降阶段,杨木单板的纵向及横向湿膨胀系数为竹材的2倍以上,两者复合后杨木形变量较大,竹材的应变具明显的吸湿滞后。由于吸湿膨胀系数和吸湿滞后的影响,在湿度变化时,会出现除湿时向杨木方向的纵向弯曲,吸湿膨胀时会出现向竹材面的纵向弯曲现象。     

湿筛混凝土试件的静、动破坏数值模拟

基于数字图像方法重构生成与真实骨料一致的混凝土骨料模型.混凝土各相材料的本构模型采用混凝土塑性损伤本构模型,考虑材料的应变软化,对湿筛混凝土试件的静、动破坏进行研究.研究结果表明:(a)混凝土的应力-裂缝宽度模型适用于骨料、砂浆和界面等各相材料.(b)随着应变率增加,混凝土的破坏形式明显由单条宏观裂纹向多条裂纹变化.(c)材料惯性对材料破坏荷载有一定影响,当应变率达到60s-1时材料的动力增强因子明显增大,惯性影响不可忽略;当应变率达到80s-1时材料惯性对材料破坏荷载影响较大;当应变率小于207.8 s-1时由率效应引起的动力强度增加大于由惯性效应引起的动力强度增加.     

寒区预应力混凝土管桩径向冻胀损伤机理

针对寒区预应力混凝土管桩冻胀破坏问题,在病害调查的基础上,采用有限元仿真手段,建立了考虑混凝土塑性损伤本构、预应力效应和不同冻胀水平的管桩模型,初步分析了寒区预应力混凝土管桩在冻胀作用下的破坏机理.研究结果表明:管桩在寒区工程应用中会产生轴向裂缝;填充物的冻胀作用导致管桩环向应力状态改变,螺旋箍筋由构造筋转变为受力筋,而纵向筋受影响较小.填充物的径向冻胀作用是管桩产生轴向塑性损伤和裂缝的主要原因.研究结论初步探明了管桩冻胀引起的塑性损伤机理,有助于下一步管桩技术改进.     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估

考虑锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型;应用无粘结预应力钢筋应力计算方法,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型。试验结果表明：建立的承载力评估模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估。     

钢筋混凝土柱压弯承载力与刚度实用计算方法

框架柱作为竖向承重以及横向抗侧移构件,对其压弯性能研究尤为重要。利用ABAQUS软件建立三维实体模型,在与拟静力试验结果验证的基础上,进一步建立162根足尺钢筋混凝土柱有限元模型算例进行参数分析,探讨了各参数对柱的承载力、刚度的影响,提出了参数影响下的柱承载力、刚度实用计算公式。结果表明:(1)当轴压比小于或等于0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力增大,当轴压比大于0.4时,随轴压比的增大,柱的压弯峰值承载力减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能有效的增大柱的压弯峰值承载力,且提高纵筋配筋率的效果更好; (2)当轴压比小于或等于0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度增大,当轴压比大于0.2时,随轴压比的增大,柱的弹性刚度减小,提高纵筋配筋率与混凝土强度等级均能增大柱的弹性刚度;(3)提出的实用计算公式可较准确的反映有限元结果,可为实际工程中框架柱的设计作一定的参考。     

钢筋混凝土构件模型的配筋率及保护层厚度研究

运用相似性原理,对钢筋混凝土轴心受压、大偏心受压柱以及钢筋混凝土梁的强度相似条件进行推导,确定了模型试验中模型构件配筋率及混凝土保护层厚度的理论取值,并采用误差分析方法分析了模型混凝土保护层厚度取值对承载力相似性的影响.分析表明,在进行钢筋混凝土构件模型试验时,宜采用与原型相同的配筋率.对于轴心受压柱,模型保护层厚度不产生误差;对于钢筋混凝土梁,模型保护层厚度取原型保护层厚度除以0.5倍比例系数,此时误差可以控制在10%;对于大偏压柱,建议保护层厚度取原型保护层厚度除比例系数.     

混凝土结构保护层开裂时钢筋的临界锈蚀率模型

基于弹性理论与Bazant理论模型,引入拉伸损伤的概念,对混凝土保护层内环向应力进行修正,建立了混凝土保护层开裂时的临界锈胀力与钢筋临界锈蚀率模型.考虑钢筋混凝土界面间隙及锈蚀产物在裂缝中的填充效应,探讨了完全弹性、Bazant理论模型与拉伸损伤3种不同的环向应力下,钢筋直径、保护层厚度、锈胀系数对临界锈蚀率的影响.结果表明:临界锈蚀率随钢筋直径的增大而减小,随保护层厚度、锈胀系数的增大而增大.弹性下的临界锈蚀率大于Bazant理论模型与拉伸损伤下的临界锈蚀率.最后,与Morinaga的基于试验的临界锈蚀率模型比对,验证了模型的合理性.     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

结构用FRP的研究和利用现状

纤维聚合物(FRP)复合材料因其强度重量比及刚度质量比高、热膨胀系数低、各向异性、轻质、耐腐、无磁、有良好的抗疲劳性能及高耐久性等特点,可广泛应用于桥梁、纤维混凝土、补强加固材料、连续纤维筋、岩土工程和建筑工程中.本文介绍了FRP材料在新建结构、结构加固、桥梁中以及预应力FRP在混凝土结构中的研究和应用状况,并提出了结构用FRP在使用方面的一些问题和开发研究前景.     

由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁承载率神经网络模型

钢筋混凝土梁表观损伤特征与受弯承载率间存在着一定的对应关系,但这种关系极为复杂,很难用显式的数学函数表达.基于神经网络方法研究了表观损伤特征与受弯承载率之间的非线性映射关系,以裂缝宽度、裂缝相对高度、挠度、混凝土强度、配筋率、钢筋屈服强度、钢筋直径、钢筋粘结特性系数、保护层厚度为输入,以受弯承载率为输出,建立了由表观损伤特征反演钢筋混凝土梁受弯承载率的神经网络模型.网络仿真结果与试验值吻合较好,为检测评定在役钢筋混凝土梁的受弯承载率,进而评定其安全性提供了一种新方法和新思路.     

钢骨高强混凝土柱的轴压比限值

在做出基本假定的情况下,通过分析钢骨高强混凝土柱截面中钢筋、混凝土和型钢的受力,确定出影响钢骨高强混凝土柱发生不同破坏形态的界限轴力,从而得出界限轴压比·在进一步针对轴压比的研究中发现,当钢骨高强混凝土柱截面中的型钢型号、混凝土等级、柱截面尺寸变化时,其轴压比的限值也是可变的,而不是一个定值·因此,在实际结构工程设计时应根据不同的情况采用不同的轴压比限值·     

HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能及恢复力特性

为研究HRB600E高强钢筋混凝土柱抗震性能,对6根配置HRB600E高强钢筋与1根配置HRB400E普通钢筋的正方形截面混凝土柱进行低周往复荷载试验.研究轴压比、箍筋间距、纵筋强度和纵筋配筋率对高强钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立HRB600E高强钢筋混凝土柱恢复力模型.研究结果表明：配置HRB600E高强钢筋混凝土柱的滞回性能、变形能力与耗能能力良好;轴压比增大,试件延性降低,承载力与耗能能力提升;减小箍筋间距,试件变形能力与耗能能力增强;增大纵筋配筋率,试件承载力提升,耗能能力与延性降低;建立的HRB600E高强钢筋混凝土柱三线型恢复力模型与试验结果吻合较好,为工程结构弹塑性分析提供参考.     

自应力混凝土结构限制膨胀过程有限元法分析

在试验基础上,根据限制条件下自应力混凝土的变形相容和平衡条件,参照自由变形膨胀混凝土的变形曲线,给出了自应力值和有效自由变形的增量关系;建立了可考虑膨胀和徐变时间过程、可适应各种边界条件和配筋形式的配筋混凝土自应力发展过程的有限元分析模型,对若干配筋自应力混凝土试件的有限元数值计算表明,自应力发展过程的计算结果与试验结果吻合。