钢筋混凝土高墩多水准抗震性能试验

对4个钢筋混凝土箱形高墩模型开展了拟静力试验研究,并重点研究结构在不同损伤状态下的性能及相应的变形指标.采用夹式引伸计监测了裂缝开展全过程,指出采用卸载至位移零点时的裂缝宽度会严重低估结构的残余裂缝损伤,同时允许震后结构产生不需要修复的残余裂缝比完全基于弹性响应可以多出10%~30%的强度折减空间.试验中还观测了混凝土压溃、严重剥落等损伤,并基于美国太平洋地震工程中心(PEER)数据库等相关试验结果进行了对比验证,结果表明发生混凝土压溃时的各样本墩顶偏移率分布较为集中,约为2.39%,试验结果与样本统计结果符合较好.各试件的最终破坏均表现为纵筋断裂,分别采用Priestley和Berry的等效塑性铰长度计算公式进行了对比,结果表明Berry公式对高墩极限位移的符合性相对较好.     

基于混凝土残余应变的CFRP布与钢板复合加固RC梁疲劳损伤研究

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)与钢板复合加固钢筋混凝土(RC)梁,并对其开展疲劳性能试验,分析梁压区边缘混凝土的疲劳总应变和累积残余应变随循环次数的发展规律,根据实测数据提出梁压区边缘混凝土累积残余应变演化方程,最后利用压区边缘混凝土累积残余应变定义损伤变量,计算获得损伤变量演化曲线.结果表明:随着荷载幅的提高和疲劳循环次数的增加,复合加固的RC梁压区边缘混凝土疲劳总应变和累积残余应变增大,且其发展均呈现明显的三阶段规律;利用压区边缘混凝土累积残余应变所建立的损伤模型,可以较好地反映这种复合加固梁的疲劳累积损伤.研究结果为CFRP布与钢板复合加固梁的剩余疲劳寿命预测和损伤评价奠定了理论基础.     

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.     

基于损伤理论的混凝土构件裂缝的扩展研究

根据已有的资料和试验参数,分别采用三点弯曲梁和楔入式紧凑拉伸试件,利用有限元方法分析了混凝土裂缝尖端的应力、应变之间关系,以及裂缝口张开位移与试验结果进行对比分析,数据比较吻合,验证了模拟计算的合理性.根据以上结果,计算了带裂缝混凝土构件的损伤场,得到了裂缝发展中缝端的起裂损伤和失稳损伤.     

拟静力作用下钢筋混凝土桥墩残余位移分析

为揭示拟静力作用下钢筋混凝土桥墩残余变形的机理,提出精度更高的残余位移计算方法,借助OpenSees软件,采用纤维梁柱单元建立钢筋混凝土桥墩的计算模型,调查了轴压比、剪跨比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋强度硬化系数、纵筋与混凝土强度比等参数对墩顶残余位移延性指标的影响规律,通过残余位移延性指标拟合出残余位移影响系数随单个参数变化的曲线.在此基础上建立了残余位移影响系数随以上参数变化的预测公式,并通过残余位移预计值与试验值的对比检验了公式的精度.结果表明:预测公式对残余位移的预计值与试验值偏差小于10%,可用于基于性能抗震设计时初步估算拟静力作用下钢筋混凝土桥墩的残余位移值.     

混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱抗震性能研究

为改善钢筋混凝土十字形短柱的抗震性能,将高延性纤维混凝土用于十字形短柱底部。通过对混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱（R/ECC）和普通钢筋混凝土十字形对比柱（RC）进行拟静力试验,分析其裂缝开展模式、破坏形态、滞回性能、延性、耗能能力和刚度退化等,研究混掺高延性纤维混凝土对十字形短柱抗震性能的提升作用。结果表明,在十字形短柱底部采用混掺高延性纤维混凝土,可有效控制裂缝的开展,减小裂缝宽度,改善柱底混凝土的压溃剥落状态;短柱的延性和耗能能力明显提高,刚度退化缓慢,承载力有一定提高。相比RC柱,R/ECC柱位移延性系数、峰值点和极限点时累积滞回耗能分别提高7.3%、225.5%和44.6%,受剪承载力提高9.5%。     

钢筋混凝土桥墩地震损伤破坏分析方法

本文以桥墩混凝土最大裂缝宽度、残余位移、保护层混凝土脱落及纵筋屈曲为主要损伤破坏指标,建立了联系地震动类型、强度和桥墩各损伤破坏指标之间的关系,并以此为基础提出了钢筋混凝土桥墩的地震损伤破坏分析方法.最终以一个实际桥墩为例,通过增量动力分析手段获得了其在不同地震作用下峰值位移、残余位移、混凝土裂缝宽度、混凝土保护层脱落、纵筋屈曲等地震损伤指标,对桥墩地震损伤破坏分析方法进行了说明.结果表明:所建立的数值分析方法可较为准确的模拟桥墩的震后残余变形、混凝土开裂等损伤破坏,且近断层地震动输入下桥墩的地震损伤破坏远大于远断层地震动.     

腐蚀混凝土单轴受压力学性能研究

对分别受酸、无机盐、有机物和微生物等腐蚀作用的混凝土试块进行了单轴受压试验,采用等应变率加载得到了混凝土的应力-应变全曲线.试验结果表明:受腐蚀混凝土由于腐蚀介质的物理化学作用,内部存在较一般混凝土更多、分布更不均匀的初始缺陷,导致弹性模量、峰值应力和残余变形能力降低,降低程度受腐蚀程度影响.腐蚀越严重的混凝土,加载过程中剥落现象越严重,且主裂缝发展迅速,发育显著,而其他裂缝发展不明显.引入初始损伤因子表示腐蚀作用,应用损伤力学理论和概率统计方法建立了腐蚀混凝土单轴受压本构关系模型,所建模型与试验结果基本一致.     

超高韧度水泥基修复剪力墙试验的数值分析

采用扩展有限元方法(XFEM)与内聚力裂缝模型相结合,模拟超高韧度水泥基(ECC)修复震损剪力墙中混凝土和ECC材料内部的裂缝开展,以及界面裂缝在ECC与混凝土界面之间开展的力学行为,并在此基础上数值再现了原有钢筋混凝土墙体及修复后墙体在侧向荷载作用下的反应.结果表明:将扩展有限元方法与基于界面的内聚力模型相结合,可较好地模拟有黏结界面的修复后剪力墙的受力行为,有限元模拟计算结果的极限承载力和相应位移与试验结果吻合良好.     

基于损伤理论的钢筋混凝土结构裂缝分析

依据裂缝开展与受拉损伤演化之间的内在联系,提出了基于损伤变量估计裂缝宽度的基本方法.将模型与损伤本构关系以及非线性有限元方法结合,可以精细地描述钢筋混凝土构件在外力作用下的非线性行为,特别是裂缝开展规律.与试验结果的对比表明,该方法不但具有良好的精度,而且能够描述构件非线性发展全过程中裂缝产生和扩展的规律.基于该方法精细分析混凝土结构中裂缝产生和发展的过程,可以为实际工程的分析和设计提供有力的依据.     

劲性钢筋轻骨料混凝土梁正截面受弯数值模拟

为研究劲性钢筋轻骨料混凝土构件的抗裂性能,采用跨中集中荷载的加载方式,通过数值模拟,分析劲性钢筋轻骨料混凝土梁受弯构件变形与荷载的关系。模拟结果表明:劲性钢筋轻骨料混凝土梁刚度较大,但破坏时挠度很大,有很好的延性。当受压区混凝土压碎破坏时,试验梁仍具有很大的承压能力。随着跨中荷载的增大,梁的位移变形也随之增多。跨中荷载增加到40 t时,梁的位移变形开始大幅度增大,导致混凝土开裂。混凝土开裂后,试件截面刚度退化,裂缝宽度增幅显著,裂缝宽度逐渐加宽。试件梁开裂后,裂缝宽度随荷载变化的增长趋于稳定,抗裂性能较好。模拟结果与试验值相符。     

负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete, UHPC）燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明：预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.     

环向约束条件下高强混凝土早期开裂

为研究环向约束条件下高强混凝土早期开裂趋势,在单面干燥条件下应用非接触式混凝土收缩变形测定仪测试了水灰比为0.26,0.31和0.40试件的早期自由收缩变形.通过静压试验测试了试件早期弹性模量发展,通过改进环向约束试验观测了环向约束条件下各试件内部的收缩应力及应力梯度.结果表明,水灰比越小,单面干燥条件下受约束高强混凝土早期开裂危险性越高,开裂发生时间越早;开裂时间、开裂时弹性模量在很大程度上决定了早期开裂特点.     

角区钢筋非均匀锈蚀引发混凝土保护层开裂全过程研究

综合考虑氯离子的扩散过程、钢筋锈蚀的质量守恒以及钢筋锈蚀引起的混凝土保护层开裂力学过程,以角区钢筋为研究对象,在钢筋周围施加随时间变化的非均匀径向位移,对氯离子侵蚀引起的混凝土保护层开裂全过程进行数值分析,得出了裂缝发展的分布规律、裂缝出现以及裂缝贯穿保护层所需的时间。并与实验结果进行对比,验证了模型的准确性。探讨了钢筋直径、混凝土保护层厚度以及混凝土强度的变化对混凝土保护层开裂行为及开裂时间的影响。结果表明,混凝土保护层厚度对开裂全过程影响最大,其次是钢筋直径,混凝土强度对其影响较小。     

混凝土灌芯纤维石膏板组合墙体的恢复力试验

对2片混凝土灌芯纤维石膏板进行水平往复荷载作用下的恢复力试验，初步探讨这种抗侧力构件的破坏特征、变形能力和延性等受力特性．试验结果表明，混凝土灌芯纤维石膏板受力时作为一个整体共同工作，结构通过纤维石膏板的开裂耗散能量，提高了结构的抗震性能，使结构具有较好的延性．借助ADINA软件建立实体模型分别对混凝土芯柱和纤维石膏板以及组合墙体进行数值模拟，有限元计算结果和试验吻合较好，有限元模型正确合理，可以较真实地模拟结构的受力性能．     

CFRP加固素混凝土拱压缩性能数值模拟

为增强素混凝土拱的工程抗力,发挥碳纤维增强复合材料(CFRP)性能优势,基于ABAQUS对不同CFRP加固形式的混凝土拱进行了数值模拟.通过建立混凝土损伤塑性模型和引入CFRP与混凝土的粘聚力界面关系,得到了不同的加固形式下复合拱结构静力破坏模式,并与试验结果进行了对比分析,获得了混凝土拱在压缩载荷下的损伤扩展情况和界...     

再生混凝土早期抗开裂性能试验研究

采用刀口约束法试验,研究了再生粗骨料取代率及粉煤灰、矿粉的掺量对再生混凝土早期抗开裂性能的影响.以单位面积平板上的总开裂面积为主要指标评价了试件的抗开裂性能.研究表明,随着再生粗骨料取代率的增加,试件总开裂面积逐渐增大;取代率为100%的再生混凝土试件的总开裂面积是普通混凝土试件的1.5倍左右.掺入粉煤灰可以有效改善再生混凝土的抗开裂性能,当粉煤灰掺量达到30%时,试件的总开裂面积相比不掺矿物外加剂的对照组下降了72.1%.矿粉对于再生混凝土开裂面积的抑制作用不及粉煤灰有效,但其有助于减小裂缝分布的离散性.     

Determination of Concrete Fracture Parameters from a Three-Point Bending Test

The mechanical behavior within the processing zone of concrete material can be well described by the crack bridging performance. The material properties related to the crack bridging are cracking strength, tensile strength, and the stress-crack width relationship. In general, the cracking strength is lower than the tensile strength of concrete. Crack propagation is governed by the cracking strength. This paper presents a method to determine the above material parameters from a three-point bending test. In the experiment, a pre-notched beam is used. Corresponding values of load, crack mouth opening displacement, and load point displacement are simultaneously recorded. From experimentally determined load-crack mouth opening displacement curves, the above-mentioned crack bridging parameters are deduced by a numerical procedure. The method can be used to evaluate the influence of coarse aggregate and cementitious matrix strength on the stress-crack width relationship, tensile strength, and fracture energy of concrete.     

锈蚀钢筋混凝土粘结强度试验

通过对配筋混凝土试块的实验室快速锈蚀,研究了锈蚀钢筋混凝土粘结强度的变化规律,并采用ICT技术观测了混凝土锈蚀裂缝。研究表明,混凝土保护层锈蚀裂缝沿钢筋径向的发展具有明确的方向性,且随着锈蚀率的增大,锈蚀试块呈现显著的脆性劈裂破坏特征,粘结强度与极限滑移量的衰减受锈蚀量、混凝土保护层厚度以及混凝土抗拉强度等影响,建立了以锈蚀产物厚度、混凝土相对保护层厚度与抗拉强度为独立参数的锈蚀钢筋混凝土粘结强度经验公式,与国内外实验结果的对比验证了模型的合理性。     

节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁受弯性能试验

为充分发挥超高性能混凝土（UHPC）和普通钢筋混凝土（RC）材料在箱梁桥应用中的力学性能,开展了节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁的静载试验,研究其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况。结果表明：组合箱梁经历了弹性变形、裂缝开展和结构破坏三个不同受力阶段;裂缝首先由梁跨中节段接缝张开逐步发展至顶板翼缘,梁底板和腹板均未见明显裂缝,开裂的受拉区应力主要由预应力筋承担,最大裂缝宽度随荷载增加分阶段线性增大,试验梁最终以RC顶板混凝土压溃破坏而失效;受力过程中,UHPC U型梁和RC顶板能够保持良好的协同工作;组合箱梁存在一定的剪力滞效应。