离心成型钢筋钢纤维混凝土电杆设计方法研究

采用离心成型技术制作钢筋钢纤维混凝土电杆，对提高电杆在荷载作用下的横截面抗裂能力和环境作用下纵截面的抗裂能力具有明显效果，对截面开裂后裂缝宽度发展具有显著抑制作用，并提高电杆的承载变形能力及增强破坏时的延性特征，具有良好的工程推广应用前景．在离心成型钢筋钢纤维混凝土锥形杆和等径杆受力性能试验成果基础上，通过理论推导分析提出了钢筋钢纤维混凝土电杆正截面承载力和抗裂度、裂缝宽度、变形设计计算方法，计算结果与试验结果符合良好，可用于此类电杆的工程设计．     

内水压下钢衬钢纤维混凝土压力管道截面应力计算

钢纤维混凝土是控制钢衬钢筋混凝土裂缝的一个有效途径，但钢纤维加入到混凝土中使结构计算变得复杂，现有的钢衬钢筋混凝土压力管道的计算方法不再适用，因此根据结构的受力特点以及钢纤维混凝土的特性提出了钢衬钢混凝土压力管道的计算方法，该方法是受力全过程分析；并着重进行了混凝土裂后的非线性计算。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验与计算

为研究预应力技术对钢纤维混凝土抗裂性能的增强效果,通过无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂性能试验,建立了无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面抗裂承载力的计算公式;分析了钢纤维含量特征值与剪跨比等因素对无粘结预应力钢筋钢纤维混凝土简支梁斜截面开裂裂缝形态的影响;探讨了钢纤维含量特征值、剪跨比与有效预压力对预应力钢筋混凝土梁的影响程度与规律.研究表明,预应力与钢纤维可以有效提高钢筋混凝土梁的抗裂承载力.一定范围内,斜截面抗裂承载力随钢纤维体积分数和长径比的增大而提高;预应力可延迟剪跨区梁底弯曲裂缝的出现,减小斜裂缝的倾角,增大剪压区高度.     

反复荷载作用下等径离心成型预应力钢纤维混凝土电杆试验研究

通过试验研究了等径离心成型预应力钢纤维混凝土电杆在反复荷载作用下的裂缝的开展与闭合,变形性能和极限承载力等受力性能.结果表明:电杆的抗裂度和卸载系数比较高,表现出良好的裂缝闭合性能和变形回复性能,裂缝呈短细非贯通分布状态,并呈现出一定的延性破坏性质.研究成果将为计划采用此类杆段的漯河~淮阳220 kV线路工程建设提供科研依据.     

钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土足尺梁抗弯性能

为了使钢纤维水泥砂浆这种新的加固材料能早日在土木工程领域得到应用,对采用此材料加固的梁的抗弯性能进行了试验研究.试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁,试验梁采用三面U形加固形式,量测主要项目为试验梁裂缝分布形态,荷载-挠度曲线,钢筋、混凝土及加固砂浆的应变发展规律等.通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响.试验结果表明:采用钢纤维水泥砂浆对足尺钢筋混凝土梁进行抗弯加固,能较大幅度地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和刚度;钢纤维水泥砂浆中的钢纤维能有效地抑制裂缝的产生,使试件具有良好的抗裂性能.     

等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆受力性能试验研究

通过试验研究了等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆的受力性能,主要包括抗裂度、裂缝的分布形态与裂缝宽度、跨中挠度和极限承载力等.试验证明:由于预应力和钢纤维的双重增强作用,电杆的抗裂度提高,在标准检验荷载作用下电杆截面混凝土处于抗裂的弹性工作状态;当荷载达到标准检验荷载的130%—160%后,截面混凝土出现初始裂缝,卸载后初始裂缝闭合,变形回复.在截面开裂荷载至承载力检验荷载范围内,裂缝延伸和裂缝宽度发展较慢,裂缝呈短细非贯通性分布形态,抗变形能力有所提高,截面极限承载破坏呈现出一定的延性性质.研究成果为此类电杆在河南省漯河—淮阳220kV线路工程建设中应用提供了科研依据.     

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究,分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距,截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响;建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式,结合试验资料的统计分析,提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式。     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

钢纤维局部加强框架顶边节点抗震性能的试验研究

通过在节点区掺有钢纤维的框架顶边节点与普通钢筋混凝土框架节点试件的对比试验，分析钢纤维对钢筋混凝土框架节点的增强作用，并从抗震角度讨论了此类节点区通过钢纤维混凝土增强后的受力性能     

局部钢纤维混凝土梁腐蚀后弯曲性能试验研究

为了研究海洋防腐蚀结构工程耐久性,采用局部钢纤维混凝土制作了9根试验梁,通过模拟海洋环境中进行干湿交替的循环腐蚀作用,进行腐蚀电位测试.对不同钢纤维体积率、不同钢纤维铺设厚度、不同腐蚀程度的钢纤维钢筋混凝土梁进行四点弯曲静力试验研究.结果表明:混凝土中的分布于钢筋周边的钢纤维,改变了含水腐蚀介质中离子的汇聚方式,阻止了内部钢筋的腐蚀.钢纤维的加入对于提高钢筋混凝土梁的开裂载荷和耐久性具有重要作用.当钢纤维体积率为1.25%、钢纤维混凝土厚为50 mm时效果最为显著.采用钢纤维作为主动防止钢筋锈蚀的工程技术具有广泛的应用前景.     

层布式钢纤维混凝土梁抗裂性能研究

通过7根层布式钢纤维混凝土(layer steel fiber reinforced concrete,LSFRC)梁的正截面抗弯承载力试验,研究了钢纤维的掺量以及钢纤维混凝土层的布置厚度对LSFRC梁的抗裂性能,挠度以及承载能力的影响。试验结果表明,LSFRC梁的抗裂性能明显优于普通钢筋混凝土梁,而且钢纤维混凝土层的厚度是提高LSFRC梁的抗裂性能的主要因素。基于已有研究和试验数据,对LSFRC梁的抗裂度的计算公式做出简单论述。     

一种混凝土结构钢筋腐蚀的光纤传感监测装置

钢筋的腐蚀逐渐成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素.腐蚀后的钢筋体积膨胀,保护层逐渐开裂,进而降低结构的使用性能、影响结构的耐久性.基于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀膨胀原理与光纤光栅应变传感技术原理,提出一种新型钢筋腐蚀监测装置.根据推导出的FBG波长与钢筋锈蚀率的关系,制作钢筋混凝土试件并进行加速试验.最后利用ABAQUS有限元软件结合试验结果进行数值模拟,模拟结果与试验结果相吻合.试验结果表明,设计出的新型钢筋腐蚀传感装置能有效的监测钢筋的腐蚀程度,可实现混凝土保护层开裂过程的全程监测.     

聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土板抗弯性能试验研究

对67组共201块聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板进行了抗弯性能试验,研究了无配筋和有配筋聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板在不同开裂状态下的抗弯性能及其影响因素.建立了供设计应用的无配筋和有配筋聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板抗弯承载力计算公式.试验结果表明,聚丙烯纤维的最佳掺率是0.07%;聚丙烯纤维的掺入廷缦了薄板的开裂过程,提高了薄板的抗裂性能;钢丝网对提高聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土薄板抗弯承载力起主要作用;聚丙烯纤维与钢丝网的复合,能起到显著的增强效果,有效地提高薄板的抗弯承载力和抗裂性能.     

纤维硅灰水泥基复合材料渗透性与腐蚀行为

利用试验法探讨钢纤维与硅灰的混合添加对于水泥基复合材料渗透性与腐蚀行为的影响,采用开路电位法与直流极化法来评估水泥基复合材料中钢筋腐蚀程度;并通过快速移动试验与浸盐试验推求氯离子扩散系数来评估水泥基复合材料的渗透性,并与快速氯离子试验、压汞试验与电阻率试验相比较.试验结果显示,使用钢纤维除可抑制裂缝成长外,还能降低水泥基复合材料氯离子的渗透性及提高材料耐久性.当钢纤维用量达2%并混合10%硅灰的双重增强效应下试体有最佳的抗腐蚀能力,从快速移动试验与浸盐试验可知纤维硅灰水泥基复合材料的氯离子扩散系数为控制组的1/10,显示纤维与硅灰混合使用能有效减少氯离子渗透性.     

钢筋钢纤维混凝土板受冲切承载力计算

通过对现有试验结果的系统统计分析,研究了钢纤维类型和钢纤维含量特征值对钢筋钢纤维混凝土板抗冲切承载力的影响规律,分析了钢纤维对混凝土抗拉强度的增强效应与钢纤维对钢筋混凝土板抗冲切承载力的增强效应之间的相关关系。提出了钢筋钢纤维混凝土板抗冲切承载力计算建议,供修订我国的《纤维混凝土结构技术规程》及工程设计与施工参考。     

基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土界面过渡区力学性能研究

为探究数值模拟中界面过渡区不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其损伤、破坏过程的影响，基于统一相场理论和内聚力模型，针对含单根钢纤维的混凝土拉伸试验，采用2种方法建立钢纤维混凝土界面过渡区的数值计算模型，对比分析不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其破坏形态的影响，并考察不同因素对含单根钢纤维的混凝土极限抗拉强度的影响。结果表明，对混凝土基体部分采用相场断裂模型、界面过渡区采用内聚力模型，无论是计算结果还是细观破坏形态，都具有较好的准确性和可靠性；初始裂缝位置取30 mm和35 mm的钢纤维混凝土抗拉强度比取25 mm时分别提高30.8%和75.7%,钢纤维埋置角度为15°,30°和45°时的钢纤维混凝土抗拉强度比0°时分别降低12.2%,30.8%和48.9%,钢纤维增强作用受初始裂缝位置及钢纤维埋置角度影响较大，受钢纤维直径影响相对较小。采用统一相场理论可降低分析的难度、保证较高的计算精度，为研究钢纤维混凝土的损伤、断裂过程提供了理论参考。     

利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性

为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体发生脆性断裂,从加载到试件破坏P-WCMOD曲线一直呈线性;高强(钢纤维)混凝土和钢纤维、玻璃纤维水泥基复合材料发生半脆性断裂,P-WCMOD曲线在峰值荷载附近有较小的非线性区;而在PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)中观察到韧性断裂,在P-WCMOD曲线中出现明显的假应变硬化现象;脆性和半脆性材料的试件从起裂到破坏,预制缝端部仅出现一条裂缝,且最终沿这条裂缝贯通,对于PVA-FRCCs,预制缝端出现多条细小裂缝,并最终沿着主裂缝贯通.比较几种材料的水平外力总功值可知,PVA-FRCCs韧性最好,钢纤维混凝土次之,钢纤维水泥基复合材料稍差,玻璃纤维水泥基复合材料最差.     

钢纤维增强自应力混凝土连续叠合梁的弯曲性能

基于钢纤维自应力混凝土优异的抗裂性能,将其作为叠合层铺筑于普通混凝土两跨连续T梁翼缘,制成连续叠合梁研究其抗裂性能和整体的弯曲性能.试验表明,钢纤维自应力混凝土叠合层可大幅提高连续叠合T梁支座负弯矩区的开裂荷载和跨中极限挠度,延缓支座处上部裂缝的发展速度,显著改善连续梁的弯曲性能.建立了钢纤维自应力混凝土连续叠合梁开裂荷载的计算方法,并对连续叠合梁的弯曲性能进行了有限元模拟;理论值、试验值与数值模拟结果吻合较好,表明该计算方法可用来计算此类弯曲构件的开裂荷载.