U型锚固对BFRP加固混凝土梁作用效果研究

目的研究端部U型锚固和沿全梁U型锚固对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁的作用效果.方法以两种U型锚固方式的BFRP加固钢筋混凝土试验梁为研究对象,采用扩展有限元模拟混凝土裂缝扩展,利用界面粘结单元计算BFRP与混凝土之间的界面应力,分析两种U型锚固形式下BFRP加固混凝土梁的裂缝扩展、界面应力、BFRP应力以及加固梁的失效机理.结果端部U型锚固下BFRP加固梁的极限承载力高于全梁U型锚固的加固梁,随着荷载的增加,裂缝位置的局部高应力向两侧移动,界面应力和BFRP布的拉应力沿全梁分布更均匀,加固梁易产生界面剥离破坏;而全梁锚固的加固梁U型箍间裂缝位置处的BFRP局部应力增加迅速,易发生局部BFRP布拉断破坏.结论当BFRP加固混凝土梁只产生剪切裂缝时,全梁U型锚固的加固效果好于端部U型锚固方式,全梁U型锚固下BFRP加固混凝土梁的承载力更高、变形更小.     

弯曲裂缝引起FRP混凝土界面剥离的数值分析

目的找出混凝土裂缝扩展对纤维增强材料FRP与混凝土界面粘结性能的影响规律.方法基于断裂力学理论,采用商业软件ANSYS中的界面单元模型(Cohesive Zone Model CZM),模拟素混凝土梁跨中I型裂缝扩展以及FRP与混凝土界面II型裂缝的扩展过程.结果随着混凝土裂缝的扩展,加固梁承载力出现两个峰值:第一个峰值出现在混凝土宏观裂缝扩展的起始点,此时FRP布的应力低于500 MPa,FRP与混凝土界面切应力在混凝土裂缝附近较大,其余部分切应力及界面滑移量基本为零,界面处于完全粘结状态.第二个峰值出现在FRP与混凝土界面发生剥离时刻,之后界面剥离从混凝土跨中裂缝位置向梁端部扩展,加固梁的承载力保持在第二个峰值上,FRP布应力达到1 480 MPa,界面粘结切应力及滑移量向FRP端部移动,跨中完全剥离的界面,切应力降为零,滑移量保持不变.结论计算得到的荷载随混凝土开裂的变化趋势及峰值荷载与试验值吻合较好,说明笔者提出的数值模拟方法能较准确地预测CFRP加固带缝混凝土梁的承载力.     

钢衬钢筋混凝土管道开裂机理及模拟技术研究

钢衬钢筋混凝土管道在设计上允许外包混凝土开裂,确定其裂缝发展规律和结构的承载特性是评估管道能否长期安全稳定运行的前提,但现有的解析公式多是半理论半经验公式,不同的公式计算结果误差较大,有限元法成为了主要的分析方法.以往的有限元模型多基于损伤或者断裂理论,较少考虑二者的耦合作用,本文结合三峡水电站大比尺试验模型,建立了基于黏聚裂缝模型的有限元模型,在管道混凝土中插入内聚单元综合模拟了混凝土开裂过程中的损伤和断裂特性,得到了管道结构开裂前后的钢材应力变化规律、裂缝扩展形态以及裂缝宽度,进一步系统地讨论了内聚参数和网格尺寸的影响.有限元模拟裂缝扩展形态与模型试验时裂缝宽度中间宽、两侧较小的结论一致.管腰和管顶典型部位的裂缝宽度值与模型试验误差在10%以内,且钢材应力起伏与裂缝位置相呼应.更改内聚参数和网格尺寸发现,在合理的取值范围内,混凝土裂缝扩展、钢材承载规律与试验结果基本一致,但内聚刚度取值过小会导致混凝土开裂提前,黏结系数取值过大或者单元尺寸过大会使计算结果的精度降低.因此在采用黏聚裂缝模型模拟管道混凝土开裂时,应在保证计算收敛的前提下,尽可能取较小的黏结系数和足够大的内聚刚度,以提高...     

细观损伤理论的非均质混凝土梁开裂模型

针对传统等效裂缝模型无法与细观损伤理论联系起来,多尺度分析裂缝开展的问题.采用以挠度为自变量的三点弯曲梁损伤计算方法,依据宏观断裂力学和细观损伤理论,根据两参数的Weibull分布理论,将细观损伤本构模型运用描述宏观断裂力学行为,并建立改进的混凝土梁开裂模型.并结合三点弯曲梁试验数据,同时利用ANSYS分析软件对开裂过程进行数值模拟.研究结果表明:采用改进的混凝土梁开裂模型数值模拟结果和试验数据吻合良好,表明该模型能准确描述混凝土梁的开裂,可以作为评价混凝土梁开裂与否的理论判据.     

FRP加固RC梁界面裂缝力学参数有限元分析

由于FRP具有高强质轻和施工便捷的特点,粘贴FRP加固钢筋混凝土梁的技术在桥梁工程领域得到了大量的应用,FRP-混凝土之间粘结界面的力学性能是这一技术的关键问题.文章基于ABAQUS的数值模拟,分析FRP加固RC梁界面的开裂,确定界面裂缝的断裂力学参数及关键因素的影响规律,并据此给出了界面裂缝的应变能释放率和应力强度因子的理论表达式,为FRP加固混凝土结构的技术提供技术支持.     

高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.     

碾压混凝土断裂试验分析与静动态断裂韧度关系研究

碾压混凝土开裂破坏是一个＂损伤——开裂——裂缝扩展——断裂失稳＂动态演变过程,为摸清其损伤断裂理与规,本文完成了12根实际坝体材料碾压混凝土三点弯曲梁试验,分析了强度等级、缝高比对碾压混凝土断裂特性影响.以材料静态断裂试验为础,通过研究声发射信号参量与动态荷载下裂缝扩展关系,到了动静态断裂韧度转化关系.最后利用有限元对武都重力坝裂缝在地震作用下开裂破坏进行分析,为实际坝体混凝土裂缝安全评价提供科学依据.     

BFRP网格-PCM薄面黏贴加固钢筋混凝土板抗弯性能

针对老旧桥梁桥面板出现结构损伤与材料老化,结合玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)网格与聚合物砂浆(PCM)提出一种新的加固技术以提升钢筋混凝土板的抗弯性能。首先,采用双剪试验研究BFRP网格与混凝土界面的黏结荷载,共制备18个试件,试验变量包括网格种类、网格厚度、PCM种类以及界面剂;其次,浇筑6块钢筋混凝土板,通过四点弯曲试验系统地分析网格种类、网格厚度、网格布置方式以及PCM种类对加固板抗弯性能的影响。研究结果表明:界面剂能有效提高BFRP网格与混凝土之间的黏结荷载;当BFRP网格与混凝土表面的黏结长度大于有效黏结长度时,BFRP网格强度利用率达到90%以上,黏结荷载高于相同情况下玄武岩纤维布/BFRP板与混凝土的黏结荷载;BFRP网格与PCM形成的薄面加固层能显著提高钢筋混凝土板的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载,同时减小最大裂缝宽度并改善裂缝分布;在整个加载过程中,BFRP网格-PCM薄面加固层与混凝土板协同变形,加固板最终发生混凝土压碎或FRP网格断裂破坏,并未出现剥离破坏;传统钢筋混凝土构件抗弯承载力计算方法适用于预测BFRP网格加固后板的抗弯承载力。     

钢筋混凝土受弯构件的断裂有限元分析

将混凝土线弹性断裂力学用于钢筋混凝土结构，对五种不同含钢率的钢筋混凝土梁的裂缝扩展问题，分别进行了以应力为判据的钢筋混凝土非线性有限元计算和以应力强度因子为判据的断裂有限元计算，同时对两组不同配筋率的钢筋混凝土梁进行了试验研究．其结果表明，配筋率对裂缝的扩展有很大影响；用有限元法分析具有较低配筋率的钢筋混凝土构件时，按断裂力学的开裂准则要比按应力σｍａｘ≤σｌ的开裂准则更客观     

BFRP筋纤维混凝土梁抗弯试验

针对传统BFRP筋梁挠度、裂缝较大的特点,提出在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,并完成了3种纤维体积掺量和3种配筋率下的BFRP筋纤维混凝土梁的抗弯试验。在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,可提高梁的开裂荷载,当纤维体积掺量为0.4%时,其开裂荷载提高了60%;掺入短切玄武岩纤维对梁的极限承载力影响不大,极限承载力只随配筋率的增大而增大;掺入短切玄武岩纤维不能有效改善BFRP筋梁的挠度。     

从混凝土渗透性评价混凝土耐久性

渗透性是混凝土耐久性研究中重要的内容。文章探讨了混凝土渗透性对混凝土耐久性的影响。指出可以通过混凝土的渗透性来评价混凝土的耐久性，并给出一些提高混凝土抗渗性的有效技术措施。     

混凝土桥水泥混凝土铺装荷载应力

为了研究混凝土桥混凝土铺装层病害机理，用有限元法分析不同桥型在车辆荷载作用下水泥铺装层的不同受力特征；着重分析了铺装层拉应力、接触层间剪应力及层间法向分离拉应力。针对典型箱梁，分析了铺装层和桥面板间完全连续、完全光滑和滑动摩擦3种不同接触类型；连续铺装和划缝、带裂缝配筋工作状态；分析应力对铺装厚度的敏感性。结果表明，水泥铺装应以铺装层上表面抗拉强度、层间抗剪强度和法向分离强度作为设计指标，不同桥梁采用不同的铺装厚度。     

混凝土及纤维混凝土材料特性曲线

混凝土及纤维混凝土压缩试验的载荷变形关系曲线和裂纹载荷张开位移关系曲线分别具有两类不同的形貌特点。根据混凝土及纤维混凝土材料的弯曲和轴压特性曲线与混凝土断裂特性试验结果，建立了能够反映其曲线特征和材料性能变化的两类函数表达公式，提出了确定两类曲线方程中待定参数的计算方法，给出了公式在多种情况下材料特性表达中的应用和分析讨论，材料特性理论曲线与实验结果吻合较好。     

钢管混凝土和钢筋混凝土力学性能探析

利用ANSYS有限元方法对钢管／钢筋混凝土的轴压性能及偏压性能进行三维模拟分析,评价钢管混凝土的质量。     

自密实混凝土与老混凝土的粘结滑移关系研究

以自密实混凝土(SCC)为新混凝土材料,通过设计推出式剪切试验装置进行了新老混凝土粘结面的单剪试验,研究自密实混凝土与老混凝土的粘结滑移关系,并考察了新混凝土强度、粗糙度、界面剂以及粘结长度等主要因素的影响.试验结果表明,新老混凝土粘结滑移曲线的发展主要经历初始刚性阶段、弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性破坏阶段这四个部分.在实验结果的回归分析基础上,提出了自密实混凝土与老混凝土结合面粘结滑移本构关系的基本模式.     

混凝土结构的新发展—组合混凝土结构

首次提出组合混凝土结构的基本概念,其基本思想是在不同的层次上(材料、构件、结构)组合不同种类的混凝土,对混凝土材料以及结构进行优化设计,从而使其性能提升,更好满足安全性、适用性和耐久性,实现可持续性.围绕这一创新思路,针对组合混凝土梁、柱、板以及框架结构等,对组合混凝土结构的设计与施工原理进行了阐述.最后对组合混凝土结构存在的科学问题及其发展趋势,包括界面设计、3D打印施工与可持续性评价进行了分析与展望.     

自密实混凝土与老混凝土粘结抗剪性能试验研究

对9组27个山形试件的自密实混凝土与老混凝土粘结面进行抗剪试验,考察刻槽密度、粘结面积、植筋对自密实混凝土与老混凝土粘结面抗剪强度的影响.试验结果表明,粘结面的不同处理方法对其抗剪强度影响较大,增大刻槽密度效果远好于增加新老混凝土的粘结面积,植入抗剪钢筋效果不如增大刻槽密度明显.通过试验分析,得出自密实新混凝土与老混凝土粘结抗剪强度计算式,为实际加固工程提供参考.     

纤维自密实高性能混凝土在结构补强中试验研究

按照国际标准测试了纤维自密实高性能混凝土（FRSCHPC）的工作度、强度及韧性，研究了FRSCHPC在混凝土结构加固与补强中的应用．分析对比了不同纤维含量的FRSCHPC作为补强材料与原结构共同工作的性能．试验结果表明，低收缩率、徐变率及较高强度、韧性的FRSCHPC与原构件具有相同受荷性能，是一种行之有效的结构补强材料．     

填芯与非填芯预应力混凝土管桩抗弯性能的比较

普通预应力混凝土管桩在水平地震作用下抗弯能力较差;试验结果表明,设置填芯混凝土可以大幅度提高其抗弯承载力和延性性能;通过实验,推导出填芯混凝土抗裂弯矩和抗弯承载力的计算公式,可为工程计算和设计提供一些参考。