活性粉末混凝土局压承载力试验与分析

为了建立活性粉末混凝土(RPC)局部受压承载力计算方法,对48个RPC棱柱体试件进行了轴心局部受压试验,考察了活性粉末混凝土强度和局压面积比对其局部受压性能的影响.试验结果表明:RPC强度等级对局压强度提高系数影响较小;局压强度提高系数随局压面积比的增大而增大;在局压面积比相同时,RPC局压强度提高系数较高强混凝土低.基于试验结果分别提出了素RPC和掺加钢纤维RPC局压承载力的两类计算模式,可供相关设计标准修订时参考.     

掺钢纤维活性粉末混凝土的受压力学性能研究

通过掺加钢纤维改善活性粉末混凝土(RPC)脆性性能．进行28组不同尺寸的立方体试件、14组棱柱 体试件的受压试验,探讨钢纤维RPC在不同养护制度和纤维掺量下的立方体抗压强度及其尺寸效应、棱柱 体抗压强度、弹性模量、峰值应变等物理力学性能指标,并根据立方体试件受压破坏的现象对钢纤维作用 的机理做了初步的探讨．     

纤维增强混凝土局部抗压性能试验

基于斜向预应力混凝土道面锚固区应力复杂、混凝土抗裂性能差的特点,开展了纤维混凝土试件局部抗压性能试验,得到了纤维混凝土试件在局部荷载作用下的典型破坏模式,分析了支撑状态、纤维掺量对开裂强度和极限抗压强度的影响,揭示了纤维混凝土在局部受压条件下的破坏机理,并基于拉-压杆模型得到了带孔纤维增强混凝土局部受压承载力提高系数.结果表明试件支撑状态和纤维掺量均显著影响局部抗压承载力和破坏模式;对于相同的支撑状态,随着纤维掺量的增大,试件局部抗压能力逐渐增大;对于相同的纤维掺量,底部完全支撑时试件局部抗压承载力显著高于底部部分支撑状态下的承载力;局部受压面积比、预留孔道尺寸显著影响纤维混凝土试件的局部承载力提高系数.     

不同纤维种类及掺量的RPC抗压强度试验研究

在混凝土中添加适当的纤维可改善混凝土的强度与韧性,故研究不同纤维种类及掺量的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)在标准养护28 d条件下的抗压强度,并通过扫描电镜分析其微观形态。结果表明:钢纤维-混凝土界面存在薄弱层,当钢纤维的含量为2%时,抗压强度低于不掺加钢纤维的RPC混凝土;当聚氯乙烯纤维(polyvinyl chloride,PVC)含量为0.9%、水胶质量比为0.2时,RPC抗压强度较高。研究结果可为实验室制备掺纤维混凝土提供参考。     

圆钢管混凝土短柱局压力学性能研究

进行了12个圆钢管混凝土短柱局压试验,探讨混凝土强度等级、局压面积比对钢管混凝土短柱局压极限承载力的影响.试验结果表明,混凝土强度等级提高,极限承载力增大而延性降低;局压面积比减小,则承载力越高延性越低.采用合理的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立圆钢管混凝土短柱局压的壳-实体三维有限元模型,在试验验证的基础之上,利用ABAQUS软件及相应的有限元模型探讨局压面积比、含钢率、钢材强度和混凝土强度对短柱局压极限承载力的影响.通过拟合分析提出圆钢管混凝土短柱局压极限承载力的实用计算公式,将该计算公式、有限元计算值、其他学者提出的计算公式与笔者试验及其他学者共47组圆钢管混凝土短柱局压试验资料进行对比,分析结果表明,笔者提出的公式计算结果与试验结果相比具有较高的精度.     

掺短切碳纤维活性粉末混凝土的受压力学性能研究

通过对28组不同尺寸的立方体试件、14组棱柱体试件的受压试验,探讨碳纤维活性粉末混凝土(RPC)在不同养护制度和纤维掺量下的棱柱体抗压强度、弹性模量、峰值应变、泊松比、横向变形系数等参数,并建立了弹性模量和峰值应变的拟合公式和碳纤维活性粉末混凝土应力-应变曲线上升段方程.此外,根据立方体试件受压破坏的现象对碳纤维作用的机理做了初步的探讨;利用环境扫描电镜技术,对碳纤维RPC的微观结构进行了初步研究.     

活性粉末混凝土抗裂性能试验研究

采用自制带隔板的环形约束收缩试验装置,通过正交试验,研究砂胶比、水胶比、钢纤维掺量对活性粉末混凝土(RPC)抗裂性能的影响.研究表明:钢纤维掺量对RPC抗裂性能影响最显著,而砂胶比、水胶比对RPC抗裂性能影响不明显;随着钢纤维掺量的增加,RPC抗裂性能提高;钢纤维掺量为3%时,RPC抗裂性能最好;但当钢纤维掺量达到4%...     

部分钢纤维增强高强混凝土剪力墙正截面承载力计算

在3片剪跨比为2.03的高强混凝土剪力墙试件低周反复加载试验的基础上,对比研究了未掺加钢纤维、仅边缘构件增强以及整体增强3种不同情况下构件的破坏模式、滞回性能和承载力情况.结果表明3片剪力墙均呈现受弯破坏模式,钢纤维增强后的剪力墙滞回曲线和极限荷载均高于普通高强混凝土,但两者相差不大.在此基础上,采用ABAQUS程序研究了钢纤维掺加宽度比例、纤维体积率、轴压比等参数对该构件正截面承载力的影响,提出了考虑钢纤维掺加宽度比例、钢纤维体积率、轴压比等因素的部分钢纤维增强高强混凝土剪力墙正截面承载力计算公式.将此公式计算结果与已有试验数据进行对比,平均误差为3. 9%,证明了该公式的可靠性,可为部分钢纤维增强高强混凝土剪力墙正截面承载力计算提供依据.     

钢纤维再生混凝土动态冲击试验破坏形式研究

试验制作了一系列具有不同体积钢纤维掺量下的再生骨料混凝土试件,利用74 mm变截面分离式的霍普金森压杆(SHPB)进行了动态冲击压缩试验,研究了不同钢纤维掺量和气压值下再生骨料混凝土材料的破坏形态与模式,分析了材料的动态应变速率敏感性.结果表明,钢纤维再生混凝土的破坏形式与钢纤维体积掺量和应变速率有较高的相关性,对进一步进行深入研究具有指导意义.     

BFRP模壳不排水加固墩柱轴压性能有限元分析

在玄武岩FRP模壳(简称BFRP模壳)加固混凝土墩柱轴压试验研究基础上,通过ABAQUS有限元软件建立相应的有限元分析模型,并与试验结果进行比较分析,验证该有限元模型是可靠有效的.然后分析混凝土填充量、填充混凝土强度、 BFRP模壳约束强度及尺寸效应等参数对BFRP不排水加固混凝土墩柱轴压性能的影响.结果表明:增加混凝土填充量能提高试件的承载力,但承载力提高幅度并非随着填充量的增加而增加,而是趋于稳定;填充层混凝土强度等级越高,加固试件承载能力越高,但提高幅度随填充混凝土强度等级的提高而不断减小;增强BFRP模壳连接部分的约束强度能提高加固试件的承载力,当连接部分的强度接近非连接部分的强度时,承载力的提高幅度最大; BFRP模壳加固轴心受压柱的峰值荷载存在尺寸效应,轴压峰值荷载提高系数随墩柱尺寸的增加而减小.最后,给出BFRP模壳约束加固混凝土墩柱的轴压承载力建议计算公式,理论计算结果与试验结果及模拟结果吻合良好.     

矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压极限承载力研究

以矩形钢管截面长宽比(1、1.5、2)、含钢率(11%、16%)、陶粒混凝土中膨胀剂掺量(12%、16%)为设计变量,制作了12组(每组2根)矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱试件,进行轴压承载力测试。然后利用试验数据对几种常见的钢管混凝土承载力计算公式进行对比分析,并在统一理论公式的基础上提出了计算矩形钢管微膨胀陶粒混凝土短柱轴压承载力的修正公式。试验结果表明,试件的弹性极限可以达到其极限荷载的90%左右,同时试件表现出较明显的套箍效应,其承载力提高系数随截面长宽比的增大而减小,随含钢率的提高而增大,并且膨胀剂掺量为12%时的承载力提高系数较大。修正公式的计算结果与试验结果吻合较好,并且其更适合于工程实际应用。     

新型钢管混凝土柱板节点偏压性能研究

研究的新型钢管混凝土柱板节点,避开了以往传统节点的局限性,具有连接方便、施工简易、降低造价等优点.在对该节点的轴压研究的基础上,着重展开了对其偏心受压性能的试验研究.共设计了15个节点试件,进行了11个试件的偏压试验和4个试件的轴压对比试验.讨论了荷载偏心距、混凝土强度等级、环筋配筋率以及钢管柱横截面积等因素对该节点偏压承载力的影响,探讨了该节点偏心受压的受力机理和力学性能,并结合该节点轴压承载力计算公式和现行混凝土规范中的局压承载力公式提出了一套适合该节点偏压承载力计算的设计公式,为实际设计提供了定量的依据.     

不同活性掺合料RPC力学性能试验研究

为了研究不同活性掺合料的活性粉末混凝土(RPC)在不同养护温度条件下的基本力学性能,分别对24组不同养护温度、不同活性掺合料的RPC试件,进行抗压强度和抗折强度试验。结果表明:同一种活性掺合料替代硅灰比例相同时,高温养护条件下的RPC试件力学性能优于常温养护条件下的RPC试件;在相同温度下,不同活性掺合料替代硅灰比例为40%~60%时,RPC试件抗压强度大小依次为:粉煤灰微硅粉石英砂;活性掺合料种类和替代硅灰比例的改变对RPC试件抗折强度影响不是很大;钢纤维的掺入对RPC试件的强度有一定的提高作用。     

偏心受压桁架式钢骨混凝土柱正截面受力性能分析

为弥补钢桁架内置混凝土结构在建筑方面应用的空白,设计制作4根大偏心受压桁架式钢骨混凝土柱,通过静载试验考察破坏过程及形态,研究试件的裂缝分布、变形、开裂、屈服和极限载荷等,并利用有限元计算模型分析试验结果,通过引入强度增大系数,推导出试件柱受压承载力公式.结果表明:4根柱均发生大偏心受压破坏,随着偏心距的增加,偏心受压柱受拉区先出现横向水平裂缝,随后受拉角钢和受压角钢相继发生屈服,最终受压区混凝土破碎;构件的破坏过程与有限元模拟结果较为吻合;试件柱受压承载力计算结果与试验实测值相近.     

钢纤维混凝土桥墩抗震性能数值模拟与试验对比

基于纤维模型的有限元分析技术,采用考虑钢纤维影响的混凝土材料模型和考虑黏结-滑移效应的钢筋材料模型,建立了在反复荷载作用下普通混凝土和钢纤维增强混凝土桥墩的非线性有限元模型.采用数值分析方法得到钢纤维体积分数、配箍率和钢纤维混凝土区高度对钢纤维混凝土桥墩模型滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震能力的影响规律,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟与拟静力试验结果基本一致,呈现出相似的规律性;钢纤维可部分代替箍筋的抗震作用,在一定范围内随着钢纤维体积分数的增加,桥墩试件的抗震性能增强;在桥墩局部采用钢纤维混凝土,可达到与整体采用钢纤维混凝土相近的抗震能力.     

钢纤维高强混凝土抗冲击性能的数值仿真

采用显式动力有限元软件LS-DYNA,对钢纤维高强混凝土的霍普金森压杆冲击试验过程进行了数值仿真,混凝土和霍普金森压杆的本构关系分别采用弹塑性流体动力模型和虎克定律描述,钢纤维的增强与增韧作用则通过钢纤维高强混凝土强度与失效应变来体现.结果表明:试件内部应力趋近于均匀之前,经历了初始状态的应力震荡;试件的破坏稍微滞后于应力峰值;相同的冲击速度下,钢纤维高强混凝土试件各个时刻的破坏程度轻于未掺钢纤维的基体混凝土试件,当基体混凝土试件裂成多块时,钢纤维高强混凝土试件还基本保持整体.数值仿真结果与试验结果有较好的相似性,基本能够反映出试件受力与破坏的特征.     

利用ADINA的CSRC柱轴压性能数值模拟

通过6个核心型钢混凝土CSRC柱试件的轴压性能试验,并利用高级结构非线性及流固耦合计算系统(ADINA)进行10个试件的有限元数值模拟试验,研究不同配箍特征和配钢率对混凝土柱轴心抗压承载力及轴向变形性能的影响.试验结果表明,混凝土轴压柱试件配置的配钢率分别为1.63%,2.88%,4.02%,核心型钢的极限承载力可分别提高11.9%,26.8%,40.7%,极限变形可分别提高32.3%,52.0%,75.8%.增加试件体积配箍率可有效提高试件的轴向变形能力,并改变试件的脆性剪切破坏形态为整体压溃.采用不同的混凝土本构建立有限元模型,对比分析表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

活性粉末钢纤维混凝土受压应力-应变全曲线的研究

采用普通压力试验机附加刚性辅助架的方法对活性粉末混凝土进行了单轴压缩试验,分析和研究了不同水胶比和钢纤维掺量下的应力-应变全曲线的特征.通过对不同曲线进行比较,给出了活性粉末混凝土棱柱体抗压强度、峰值应变、弹性模量、受压韧性指数与钢纤维掺量和水胶比的关系,并在试验分析的基础上建立起RPC受压应力-应变全曲线的数学表达式.     

基于最紧密堆积理论制备活性粉末混凝土的试验研究

基于水泥基材料的最紧密堆积理论,本试验研究设计了使用本地原材料的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)基础配合比,并通过变换基础配合比参数,系统地研究了养护制度、水胶比、外加剂以及富余系数等对RPC性能的影响.结果表明:热水养护时间以3 d为宜;随着水胶比的增大RPC抗压强度下降,但是流动性增大;消泡剂的掺入可以改善试件内部结构从而使试件内部更加密实充足,但其掺量不宜过大,其最优掺量约为0.8%;配合比计算时富余系数宜取1.4;试验成功制备了抗压强度超过160 MPa的RPC.     

钢纤维增强RPC受拉应力—应变曲线试验

为得到钢纤维增强活性粉末混凝土(RPC)的受拉应力—应变曲线,采用自行设计的试验装置,完成了不同钢纤维体积掺量(Vf)时活性粉末混凝土的轴向拉伸试验,测出了Vf=1%、2%的活性粉末混凝土受拉应力—应变全曲线。试验结果表明,钢纤维增强RPC的受拉应力—应变全曲线分为上升段、峰值后应力骤降段、应力稳定段和下降段;随钢纤维掺量的增加,钢纤维增强RPC的抗拉强度、峰值应变、弹性模量增大,受拉破坏形式从脆性转变为延性。RPC的受拉峰值应变与其他混凝土相比无明显提高,其裂后延性优势应结合配筋形式发挥。