腐蚀老化对聚乙烯丙纶卷材搭接区抗拉性能的影响

针对腐蚀环境下聚乙烯丙纶防水层搭接薄弱区所存在的抗力性能退化问题,本文开展了聚乙烯丙纶卷材单片及搭接试件的人工加速腐蚀与静力拉伸试验,基于材料力学与损伤力学基本原理,分析了腐蚀老化作用对搭接区黏结强度、有效变形及抗拉能力的影响,并构建了考虑搭接尺寸、工艺以及环境氧化侵蚀综合作用的聚乙烯丙纶防水卷材搭接区的有效变形计算模型。研究结果表明:腐蚀对聚乙烯丙纶搭接试件抗拉性能的影响远大于单片试件;腐蚀持续时间越长,试件搭接区黏结强度退化越显著;腐蚀引起搭接区黏结强度退化,造成其抗拉承载能力退化,引起其有效伸长率降低,最大降幅可达75%;通过对比理论与试验值发现,预测模型能够实现搭接区有效伸长率的精确预测。     

含缺陷盒段类T型结构单元剪切失效分析

界面脱胶或弱胶接是复合材料整体化结构制造过程中出现的主要缺陷形式,对此目前还缺乏成熟的分析手段,从而严重制约了复合材料整体化结构在飞机上的应用。本文首先开展了含界面缺陷/损伤的盒段类T型结构在剪切载荷作用下的失效分析,建立了相应的失效判据和失效分析方法,研究了损伤起始和扩展的过程,以及界面缺陷类型、尺寸对结构性能的影响。最后通过人为制造不同类型和尺寸的界面缺陷试验件的试验,验证了分析方法的有效性。     

装配式地铁车站侧墙-顶板节点抗震性能试验研究

针对装配式地铁车站结构,提出了一种新型的车站顶板与侧墙连接节点.该节点通过车站侧墙顶部伸出的竖向U形钢筋与预制顶板两端伸出的水平U形钢筋搭接连接,从而实现侧墙与顶板间的内力传递.结合实际工程,设计制作了3个U形筋搭接构造形式各不相同的装配式足尺节点试件.通过拟静力试验,研究了节点试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、变形性能以及耗能能力.结果表明,装配式节点试件的破坏形态包括U形筋弯弧内侧混凝土的局部受压破坏和侧墙剪切破坏.节点试件的位移延性系数为2.7-3.4,试件顶板端部的极限转角为1/22～1/27.增加节点中受拉钢筋的搭接长度,可以有效确保U形筋搭接连接在往复荷载作用下的有效性.     

钢棒/环氧拔出试件界面端奇异应力场强度表征及其试验测试

传统复合材料界面强度细观试验采用界面端部脱粘时的剪切应力作为界面剪切强度的表征,而理论分析表明双材料界面端应力场存在奇异性。在分析拔出试件界面端应力奇异性的基础上,对钢棒/环氧复合材料在宏观尺度进行断裂韧性的试验测试,所得结果与压入试件界面端试验结果比较,表明不同类型界面端断裂韧性也不相同,其中原因有待深入研究与分析。     

典型复合材料整体化壁板结构刚度研究

由于复合材料耦合作用及结构中材料的不连续,复合材料整体化壁板在面内拉伸和剪切载荷作用下会发生面外的变形,从而影响壁板面内变形的测试。采用数值分析和试验的方法研究了三种复合材料整体化壁板的刚度,建立整体化壁板面内刚度测试方法,提出了壁板描述面内变形的表征参数。结果表明:三种壁板中带筋条的壁板剪切刚度最大,普通的层压板拉伸刚度最大。     

考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式剪力墙拟静力试验

通过4个剪跨比为1.39、考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式混凝土剪力墙试件的拟静力试验,从试验结构试件的承载力、延性和耗能能力等方面,分别研究波纹管内钢筋搭接长度对装配式混凝土剪力墙的抗震性能影响.试验结果表明:4个试件的破坏模式表现基本相同,试件边缘竖向钢筋首先受拉屈服,墙体两侧底部混凝土受压破坏;各试验工况下试验结构试件的承载力试验值高于《高层建筑混凝土结构技术规程》中公式计算值的1.57~1.71倍,延性系数均大于4,弹塑性层间位移角大于1/120.     

整体化壁板桁条截止端损伤监测的试验研究

复合材料结构整体化设计时,由于设计要求或设计限制条件,机翼壁板的长桁常常在翼肋、机翼的前后梁附近、机翼的油箱附近等部位终止。在长桁截止端处应力集中水平较高,极易引起缘条/蒙皮界面脱胶分层。设计4种不同构型的截止端试件,并开展相应的拉伸试验研究。结果表明,B组试件的截止端斜削构型最优,应力集中水平最低且损伤扩展最小的截止端构型;试验中采用A超检测损伤的发法是可行的,能够直观地呈现出损伤扩展的历程。     

铺层拼接层合板抗拉强度研究

针对复合材料结构设计中会遇到含铺层拼接的层合板强度预测问题, 设计了含铺层交错拼接区的碳/双马复合材料层合板试件,采用简单拉伸试验方法测定了该材料的力学性能,得到了不同拼接长度下层合板的抗拉强度.试验结果表明,铺层拼接状态差异将会对层合板的承载能力有显著影响.根据试验结果建立了铺层拼接层合板的抗拉强度随拼接长度变化的经验公式,可为复合材料层合板结构的铺层设计和强度分析提供理论依据.     

搭接长度对套筒灌浆搭接接头反复拉压力学性能影响试验

为研究高应力反复拉压时搭接长度对套筒灌浆搭接接头（APC接头）力学性能的影响,进行了32个APC接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明：经过高应力反复拉压,试件承载力有所提高,而钢筋与灌浆料间的裂缝进一步发展,试件延性变小;随着搭接长度的增加,试件残余变形u0（单拉）和u20（高应力反复拉压）均减小;在单拉及高应力反复拉压结束后再单拉时,极限荷载下套筒中部截面近钢筋侧纵向压应变、环向拉应变随着搭接长度的增大而减小;基于灰色关联理论得出接头含钢率与极限黏结强度相关性最大。最后,引入灌浆缺陷系数ω,提出极限黏结强度、临界搭接长度计算式。     

钢绞线搭接锚固性能试验

针对目前钢绞线网片-聚合物砂浆加固技术中存在搭接,提出相向搭接和对扣搭接两种搭接方式,通过对拉试验研究这两种搭接方式的搭接锚固性能,包括搭接方式、钢绞线直径和涂抹聚合物砂浆.试验结果表明:1)采用配套铝扣锚固不会造成锚固位置钢绞线的局部损伤,所有试件的破坏位置均不在铝扣锚固位置;2)两种搭接方式均具有良好的搭接效果,但由于局部锚固导致钢绞线应力不均匀现象等影响,试件承载能力有10%~20%的损失量,因此,搭接位置应避开内力最大处;3)涂抹聚合物砂浆的试件和对扣搭接的试件钢绞线未出现相对滑移,而相向搭接试件出现一定的相对滑移.     

Kevlar布层间及钢板单搭接黏结性能的试验研究

为了研究Kevlar纤维布层间以及纤维布与钢板单搭接的黏结性能,利用MTS微机控制电子万能试验机,分别对双层Kevlar 49纤维布和Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头的力学性能进行测试.结果表明,双层Kevlar 49纤维布、Kevlar 49纤维布/钢板单搭接剪切接头试样的有效黏结长度分别为25mm和50mm.在有效黏结长度范围内,两种单搭接接头的黏结力均随着黏结长度的增加而增加,但增加幅度逐渐减小,当达到有效黏结长度时,黏结力达到最大值;黏结应力随着黏结长度的增加逐渐降低.本研究结果为土木工程结构补强所用Kevlar纤维布的合理黏结长度提供参考数据.     

新型K型弯管锥头节点与传统管桁架节点的力学性能对比研究

新型K型弯管锥头节点在超大跨度结构中具有节约材料、便于施工等优势,为了使该节点能应用于工程实践中,本文将其与普通管桁架弯管节点、变截面管桁架弯管节点进行了对比研究.通过有限元计算软件ANSYS进行参数化分析,对比了三类节点的破坏模式、极限承载力、强屈比和延性系数.分析表明,K型弯管锥头节点的承载力明显优于其余两类节点,该节点也表现出与另外两类节点同样良好的强屈比与延性系数,可知该节点同样具有充足的安全储备和耗能性能.     

碳纤维布加固铝合金连接试验

铝合金材料的可焊性较差,焊接热影响区强度降低显著,用碳纤维布加固铝合金是一种有效的措施.为此探究了碳纤维布与铝合金间的黏结性能,完成2批共计37个碳纤维布加固铝合金双搭接节点试验,研究了碳纤维布黏结长度、宽度、层数、碳纤维布材料以及黏结构造等对黏结效果的影响.总结了碳纤维布加固铝合金双搭接节点的破坏模式和破坏机理,得到碳纤维布的应力应变分布规律,提出了双搭接节点的有效黏结长度和承载力实用计算公式.     

不同界面剂对湿接缝混凝土黏结性能影响

为了研究界面剂对湿接缝粘结性能的影响,首先通过力学性能试验,确定硅灰水泥净浆界面剂中硅灰的最佳掺量,再通过劈裂抗拉强度试验、三点弯曲试验和抗剪强度试验,探究普通水泥净浆、硅灰最佳掺量下的水泥净浆、环氧树脂作为界面剂,对湿接缝粘结性能的影响效果。结果表明:硅灰最佳掺量为8%,此时水泥净浆力学性能最优,从抗拉角度和抗剪角度进行分析,不同界面剂对湿接缝粘结性能的影响,由大到小排序均为:环氧树脂界面剂＞掺8%硅灰水泥净浆界面剂＞普通水泥净浆界面剂＞无界面剂,其中普通水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升较小,而环氧树脂界面剂和掺8%硅灰水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升效果较为明显。     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

异种材料胶铆混合接头力学性能与耐蚀性研究

为研究异种材料在不同连接方式下的失效特点和耐蚀性能,以碳纤维(CFRP)/铝合金/钢为基板的单搭接接头为研究对象,对胶接、铆接和胶铆混合连接接头腐蚀前后的静态拉伸力学性能开展试验研究,揭示了胶铆接头的交互作用。对比分析了氯化钠浸泡前后接头的抗老化性能及胶粘剂的增强作用。结果表明,胶粘剂对铆接接头具有增强作用,且能够有效保护基板免受腐蚀,延缓混合接头力学性能衰退。     

开口永久柱模板结合方式对叠合柱力学性能影响

为研究开口预制柱模板结合方式对混凝土柱力学性能的影响,使用带肋纤维混凝土预制模板制作了不同拼接方式和不同接缝方式的3类、12种、24根混凝土短柱进行抗压性能试验,并与同期制作的同规格、同配筋、同配比的2根普通柱进行对比,结果表明,使用预制模板的混凝土柱的抗压能力均高于普通柱,其中,同时使用铅丝及环氧树脂接缝的错缝拼接整块模板柱的开裂荷载和极限荷载分别比普通柱高59.04%和62.98%。不同模板拼接方式试件的承载力由大到小的顺序是错缝整块模板试件、对缝整块模板试件、错缝分块模板试件;不同模板接缝方式试件的承载能力由大到小顺序是铅丝环氧树脂接缝试件、环氧树脂接缝试件、铅丝接缝试件、干接缝试件。研究成果可为该种模板推广应用提供依据。     

L形T形柱节点承载力影响因素分析

L形T形柱节点为非对称结构,且核心区混凝土体积较小,钢筋密集,节点处受力情况复杂,作为异形柱结构最薄弱又非常重要的环节目前对此研究较少。通过对13个L形和T形柱节点进行非线性有限元分析,研究了在单调荷载作用下,节点核心区箍筋、混凝土强度等级、梁柱纵筋配筋率、梁柱配箍率对L形、T形节点破坏荷载的影响。计算表明,同样条件下,L形节点的破坏荷载仅有T形节点的60%左右。节点核心区箍筋成为影响异形柱节点破坏荷载大小的最主要因素,节点核心区箍筋的数量、面积、以及箍筋强度等级的提高都可以提高节点的破坏荷载,而节点箍筋的数量起主导作用。提高混凝土的强度等级,增加梁柱纵筋配筋率,增加梁柱的配箍率在一定程度上都可以提高节点的破坏荷载,但对不同类型节点的影响程度不同。     

CFRP/Al胶接接头形貌特征对连接性能影响

为解决汽车轻量化设计与制造中的异质材料间的连接问题,基于内聚力模型模型,对碳纤维增强复合材料（CFRP）/铝合金单搭接胶接接头,建立了接头有限元分析模型,并对有限元模型的有效性进行了试验验证.构建了3种具有不同形貌特征的CFRP/Al胶接接头结构方案,以单向拉伸载荷下的极限破坏载荷和破坏吸能量作为性能指标.结果表明:相对于普通单搭接接头,弧形接头破坏载荷和吸能量分别降低11.3%和9.88%;矩形槽接头失效载荷虽有所降低,但由于能更有效地发挥胶层中部区域的作用,在接头吸能特性方面有较大提升,接头抗冲击性能提升了91.63%.      

双马来酰亚胺树脂增韧改性研究进展

 综述了双马来酰亚胺树脂的基本性能,分析了增韧改性的意义。目前双马来酰亚胺树脂增韧改性的主要方法包括与烯丙基化合物共聚、二元胺增韧、环氧树脂增韧、热塑性树脂增韧、氰酸酯增韧、合成新型双马来酰亚胺树脂单体、橡胶增韧改性、无机填料增韧改性、液晶增韧改性、纳米材料增韧改性及柔性材料增韧改性等。双马来酰亚胺树脂增韧改性的机理包括加成反应、Diels-Alder 反应、齐聚反应、Michael 加成反应、共聚反应、裂纹钉锚机制及半互穿网络机制等。论述了国内外对于双马来酰亚胺树脂增韧改性的研究现状,探讨了该方向的研究趋势。