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.     

纤维品种和掺量对混凝土性能的影响

纤维混凝土是用纤维来增强或改善混凝土某些性能的复合材料.纤维的掺入,对混凝土产生增强、增韧、阻裂等效应,从而增加了混凝土的强度和抗冲击、抗疲劳等性能,改变了混凝土脆性易开裂的破坏形态,在疲劳、冻融等因素作用下,提高了混凝土的耐久性,延长了混凝土的使用寿命.研究了耐碱玻璃纤维、钢纤维和聚丙烯纤维的掺量对抗渗抗裂混凝土拌合物性能及物理力学性能的影响,分别得出各种纤维在混凝土中的最佳掺量,并总结了各自的特点.     

冲击荷载作用下钢纤维混凝土配筋梁性能试验

为探讨冲击荷载作用下掺有端钩型钢纤维的配筋混凝土梁的抗冲击性能,对6根简支的有不同钢纤维体积掺量和不同配箍率的试件进行了落锤冲击试验,冲击点为跨中.分析了不同钢纤维体积掺量和不同配箍率对钢筋混凝土梁的抗冲击能力的影响,并采用高速摄像机记录了各试件的开裂形态.详细分析了试件的开裂形态、跨中位移时程曲线、试件中纵筋和箍筋应变时程曲线的特征.结果表明:在相同冲击荷载作用下,配箍率较高的试件中钢筋发生屈服乃至失效的几率相对较小,随着配箍率的增加,试件承受冲击荷载时产生的最大裂缝宽度减小;在冲击荷载作用下,提高钢纤维体积掺量对构件混凝土基体强度的影响相对不大,但对于试件刚度的影响较为明显;同时,钢纤维含量的增加,会减少梁中箍筋的应变,使得钢筋混凝土梁中钢筋发挥更好的作用;钢纤维体积掺量的增加,可以明显减少试件在冲击荷载作用下裂纹的发生与开展,并改变梁本身的开裂形态,使得裂缝发生的区域相对集中,形成主要集中在试件跨中的竖直裂纹,而支座附近裂纹相对减少.     

钢纤维轻骨料混凝土抗冲击性能试验研究与统计分析

对5组钢纤维体积掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维轻骨料混凝土圆饼试件进行了自由落锤冲击试验.试验结果表明:钢纤维的掺入可以提高轻骨料混凝土的抗冲击性能,而且钢纤维的体积掺量越多,提高效果越明显.由于试验结果具有较大的离散性,借助数理统计的方法对试验结果进行分析,研究随着钢纤维掺量的改变,铜纤维轻骨料混凝土抗冲击性能的变化规律.采用对数正态分布和两参数的威布尔分布分别对5组钢纤维轻骨科混凝土的抗冲击性能进行概率分布拟合,拟合结果表明,对数正态分布和两参数威布尔分布均能很好地描述不同掺量钢纤维轻骨科混凝土的抗冲击性能.最后,采用两种分布拟合了钢纤维轻骨料混凝土的抗冲击性能方程.     

基于ABAQUS对不同角度和位置钢纤维混凝土力学性能的研究

基于有限元软件ABAQUS,首先研究钢纤维网格角度分别为30°,45°,60°,90°四种工况下钢纤维混凝土的承载力和抗弯性能,研究结果表明:当夹角为30°时,在相同荷载作用下,混凝土构件底部所受的应力和挠度值最小,其原因为钢纤维网格角度的改变,使得受拉方向上钢纤维的有效长度变大,从而提高钢纤维的利用率,可以有效地阻止混凝土构件裂纹的发展。研究钢纤维网格距混凝土构件底部分别为8,10,12 mm三种工况下混凝土的力学性能,研究结果表明,钢纤维网格的位置会对混凝土的力学性能产生关键影响,在保证钢纤维保护层厚度的前提下,钢纤维网格设置的位置与混凝土试件底部距离越小,钢纤维混凝土的性能越好。     

钢纤维混凝土抗冲击性能的数值模拟研究

为研究不同钢纤维体积分数与不同钢纤维长径比对混凝土基体抗冲击性能增强作用的影响,利用ANSYS/LSDYNA3D有限元计算软件,采用损伤材料模型,数值模拟了钢纤维混凝土圆柱体撞击素混凝土靶板的过程.分析了不同初速条件下靶板破坏体积与冲击动能的关系,并将数值模拟结果与试验结果比较.结果表明:钢纤维体积分数越大,钢纤维长径比越大,钢纤维混凝土基体的抗冲击性能越好;同时也说明,损伤材料模型能够很好地模拟混凝土类材料在冲击作用下的破坏情况.     

CFS/GFS层间混杂加固纤维混凝土梁抗弯试验研究

对采用杜拉纤维和钢纤维混杂改性的混凝土梁外贴碳纤维布和玻璃纤维布（CFS／GFS）进行混杂加固抗弯试验，对构件的开裂及发展情况以及构件加固后刚度的变化进行了对比分析研究．试验结果表明，掺入杜拉纤维和钢纤维，可以延缓混凝土构件微裂缝的出现，控制裂纹扩展，提高混凝土材料的强度，这种混杂纤维混凝土梁在试验过程中表现出比单一纤维混凝土梁更为优良的材料性能．采用不同形式的纤维布加固混凝土梁得到的加固效果有较大的不同，按试验方案采用CFS／GFS层间混杂加固纤维混凝土梁是一种有效的加固方法，在保证提高承载力的前提下，既提高了纤维混凝土构件的延性，又可降低加固成本．     

不同制备工艺对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

钢纤维混凝土可起到减少混凝土开裂、提高结构韧性等作用,已逐渐被应用于隧道衬砌支护。但制备工艺决定了钢纤维在混凝土基体中的分布,从而严重影响钢纤维混凝土性能,因此亟须开展针对钢纤维分布与制备工艺之间关系的研究。本研究从实际工程出发,选用六种钢纤维混凝土制备工艺,浇筑了18根梁试件,开展钢纤维混凝土抗弯性能试验。试验结果表明,使用MT1制备工艺的端钩型钢纤维混凝土在破坏位置、钢纤维分布、钢纤维外露角度、外露长度、抗弯强度等方面均表现出良好性能。     

内置不同型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击性能

在ABAQUS软件中建立了内置型钢的钢管混凝土组合构件横向冲击数值模型,通过已有横向冲击试验对模型的正确性进行了验证.对比了三种不同内置型钢对钢管混凝土构件横向冲击性能的影响,分析了组合构件冲击过程中的跨中挠度、冲击力和截面弯矩,讨论了型钢参数对构件抗冲击性能的影响.结果表明:内置型钢可以减小钢管混凝土构件在横向冲击荷载作用下的整体变形,提高其抗冲击性能;当型钢含钢率相同时,内置工字形型钢组合构件的抗冲击性能最好;内置型钢的截面形式对组合构件的弯矩分布影响显著;当型钢含钢率一定时,构件的抗冲击能力随着型钢腹板高度的增加逐渐提高,开展的型钢截面形式对抗冲击性能更有利;角钢的分布位置对构件的抗冲击性能有一定影响,构件的抗冲击性能随着型钢含钢率的增加而增强.     

浅谈钢纤维混凝土在桥面铺装施工中的应用

近年来，随着钢纤维混凝土在工程中的推广使用，尤其是在桥面铺装混凝土中的应用，其改善混凝土先天结构、分散裂缝的优点得到充分的体现，下面笔者结合自己的工程实践，就钢纤维混凝土在桥面铺装施工中的应用谈几点看法。1．钢纤维在混凝土中的作用在水泥混凝土中掺入钢纤维能使水泥混凝土的性能得到极大的改善：可以改善水泥混凝土的脆性，提高水泥混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击和抗爆、抗震性能。大型桥面的铺装用钢纤维混凝土，对增强桥面的整体性、耐久性、抗裂性、抗震性、柔性都有很大的益处。钢纤维与玻璃纤维、聚丙烯纤维相比，除施工较麻烦外，抗拉、抗压、抗剪、抗拆强度均较高，且抗紫外线、抗老化性能均较高。钢纤维掺入桥面铺装混凝土，理论依据及施工经验都比较成熟。     

近爆冲击波和破片复合作用下预应力钢筋混凝土空心板梁的损伤效应分析

通过数值分析研究预应力钢筋混凝土空心板梁在近爆冲击波和预制破片复合作用下的损伤情况。通过非线性有限元软件ANSYS/LS_DYNA模拟预应力混凝土板的爆炸试验和炸药驱动预制破片的试验,验证本文所采用的材料本构模型及技术路线的合理性与可靠性,研究爆炸波、破片荷载及二者复合作用下预应力空心板梁的动态响应的差异,同时运用参数化分析方法,研究张拉控制应力、预应力损失水平、混凝土强度、普通钢筋纵筋配筋率及箍筋间距对空心板梁动力响应的影响。研究结果表明:随着张拉控制应力增大,构件的抗爆性能显著增强;在相同张拉控制应力作用下,即使构件有不同水平的应力损失,其抗爆性能也基本相同;提高混凝土强度对构件的抗爆性能的提升作用并不明显;普通钢筋纵筋配筋率的提升在一定范围内可以小幅度提高构件的抗爆性能;随着箍筋间距增加,构件的抗爆性能明显减弱。     

配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱形截面纯扭构件全过程分析

在配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱形截面纯扭构件试验研究的基础上,应用空间软化桁架理论,结合钢纤维高强混凝土本构关系及其软化系数方程,编制了软化桁架模型分析程序,并对试验构件进行了全过程分析.在考虑钢纤维高强混凝土抗拉强度作用时,能较好地模拟试验构件的荷载-变形全过程,不仅能较准确地得到极限扭矩,而且可以获得开裂扭矩,其结论也得到相关钢纤维高强混凝土纯扭构件试验结果的证实.     

边框钢纤维混凝土剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙约束边缘构件受力复杂、施工困难的特点,提出了在剪力墙约束边缘构件中采用钢纤维局部增强的方法来改进其抗震性能,并将其命名为边框钢纤维混凝土剪力墙.结合试验结果和有限元数值模拟,研究了钢纤维体积率和剪跨比对边框钢纤维混凝土剪力墙承载力、位移和延性的影响,并与整体钢纤维混凝土剪力墙相应的抗震性能进行了对比分析.结果表明,在剪力墙约束边缘构件内掺加钢纤维对于剪力墙结构的承载力和延性均具有一定的提升效果,其中位移延性最大可提升约102.8%.相对于整体钢纤维混凝土剪力墙,采用边框钢纤维混凝土剪力墙具有较大的经济优势,而且并未牺牲整体钢纤维剪力墙太大承载力和位移延性.     

多壁碳纳米管与钢纤维对混泥土抗压强度与抗冲击性能的影响

研究了掺碳纳米管、钢纤维、碳纳米管及钢纤维混掺时对混凝土抗压强度和抗冲击性能的影响。结果表明：掺入碳纳米管和钢纤维均能提高混凝土抗压强度;单掺碳纳米管的最优质量分数为0.1%、单掺钢纤维的最优体积分数为2%;单掺或混掺纤维对钢筋混凝土的抗冲击性能的提升更为明显,同时当混掺两种纤维时对试件抗压强度和抗冲击性能均表现为正混杂效应。     

钢纤维增强钢丝网混凝土T形梁的抗弯试验研究

钢纤维增强钢丝网混凝土(FC)是一种新型的高强复合材料.为了解FC受弯构件的抗弯性能,文中进行了12根复合材料T形梁的抗弯试验,对构件的开裂及发展情况以及正截面抗弯承载力进行了对比分析.在此基础上,给出了T形梁正截面承载力的计算公式,并对影响FC受弯构件抗弯承载力的因素进行了分析.试验结果表明,钢纤维与钢丝网的复合能起到显著的增强效果,有效地提高钢筋混凝土受弯构件的抗裂性能和抗弯承载力.     

受弯钢筋混凝土构件裂缝开展规律的试验研究

为研究弯矩作用下混凝土构件的裂缝形状及发展规律,制作了48组混凝土构件组,对构件跨中部位裂缝的发展规律进行试验研究.构件制作时分别考虑了预埋钢筋的数量、钢筋表面形状以及钢筋保护层厚度这三种因素.研究结果表明,在弯矩作用下,混凝土构件裂缝的横断面形状近似为楔形.同时,根据构件两侧表面的裂缝形状和深度,可以近似地推断出结构内部裂缝的形状和深度,从而可对构件内部裂缝对耐久性和受力性能的影响进行研究.对混凝土的开裂控制螺纹钢要好于圆钢,对裂缝的控制效果双根钢筋要好于单根钢筋,因此在一定范围内,钢筋布置较密比钢筋布置稀疏更有利于混凝土开裂的控制.     

建筑工程中钢纤维混凝土技术刍议

钢纤维混凝土是近年来迅速发展起来的一种新型复合材料,以其良好的抗裂性、弯曲韧性和抗冲击性能,正广泛地应用于各类工程建设领域。本文通过介绍钢纤维混凝土在工程中的应用,为这一新型混凝土材料在建筑结构工程中的设计与施工提供了一些可资借鉴的经验。     

钢纤维对钢筋混凝土梁受弯承载能力的影响

以单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力计算为例,介绍了钢纤维混凝土受弯构件的截面设计方法;通过与普通混凝土构件进行比较,证明混凝土中掺加钢纤维,可显著提高钢筋钢纤维混凝土梁的正截面承载力.     

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。     

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.