高性能预应力混凝土梁的非线性有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取合理的混凝土、预应力筋和普通钢筋的本构关系曲线及其单元类型,对高性能预应力混凝土梁的受力全过程进行了分析计算.研究了张开裂缝剪力传递系数和单元尺寸对预应力混凝土梁受力性能分析的影响效果,通过3根实验梁受力全过程的仿真计算结果与实验结果的对比,表明所采用的ANSYS数值模型技术是合理可行的.     

30m预应力超高性能混凝土小箱梁优化设计

应用ABAQUS软件建立30m预应力超高性能混凝土（UHPC）小箱梁的有限元数值模型,计算结果与小箱梁足尺试验结果吻合良好. 应用有限元方法,对其结构进行优化设计分析. 结果表明,随着钢筋用量的减小,梁的刚度逐渐减小,极限承载能力明显降低,其中纵向受拉钢筋对箱梁抗弯承载力的提高作用明显,而箍筋与构造筋的贡献很小,大量缩减普通钢筋仍能满足抗弯承载力设计要求. 优化后,小箱梁承载力、抗裂及挠度验算结果均满足设计要求,且经济效益明显.     

超高性能混凝土组合箱梁弯曲性能有限元分析

采用有限元方法对4种超高性能混凝土(UHPC)-混凝土组合箱形截面简支梁(全截面C60、顶板替代为UHPC、底板替代为UHPC、全截面UHPC)的弯曲性能进行研究.分析前,为验证ANSYS软件对UHPC材料模型模拟的准确性,对1根矩形UHPC-混凝土组合梁开展试验对比分析.根据对比分析结果确定建模方法,得到4种组合箱梁的应力分布、受力性能,总结了相应类型结构的特点.综合考虑材料性能的利用率、裂缝发展模态、极限承载力和经济性,提出相应的设计建议.     

短焊钉布置对超高性能混凝土组合桥面板抗弯性能影响

为考察短焊钉连接件布置对钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板抗弯性能的影响,进行了焊钉间距分别为200与300 mm的2种足尺节段桥面板试件弯曲荷载试验和基于UHPC塑性损伤模型的有限元参数化分析.试验结果表明:在部分组合桥面板中,焊钉间距由200 mm变为300 mm,UHPC开裂达0.05 mm宽时对应的荷载等...     

预应力UHPC加固RC梁抗弯性能试验研究

提出了预应力UHPC加固技术,以期实现损伤RC结构更加高效耐久的加固防护.为研究该加固技术对RC梁抗弯性能的影响和作用,对加固层分别为常规配筋UHPC层、预应力 UHPC 层的 2 根损伤 RC 加固梁（Reinforced-UHPC Strengthened Beam,RUB 和 PrestressedUHPC S...     

双卧轴振动搅拌对超高性能混凝土性能的影响研究

【目的】以双卧轴振动搅拌机为研究对象,分别采用仿真和试验方式对比分析振动搅拌对超高性能混凝土材料性能的影响。【方法】首先,建立双卧轴振动搅拌机三维立体模型;然后,将其导入EDEM仿真软件进行仿真分析,在保证所建模型能使物料充分混合的前提下,设计了一组非振动搅拌与振动搅拌的对比研究,利用EDEM的后处理功能,对搅拌结束的物料运动轨迹及材料的均匀度随时间的变化规律进行分析;最后,通过现场试验测试了成品混合料的力学性能。【结果】仿真结果证明：在转速相同的情况下,搅拌结束时振动搅拌方式下混合料的离散系数为0.186,非振动搅拌混合料的为0.247,振动搅拌使混合料的匀质性提高了25%。预混料与非预混料的工程试验结果表明：与非振动搅拌相比,振动搅拌后混合料的延展性提高了7.4%～16.2%,塌落度增大了3～5 mm,匀质性提高了21%。【结论】整体而言,对于超高性能混凝土的制备,振动搅拌效果更好。     

新老桥间超高性能混凝土拼接接缝性能试验

依托上海市济阳路高架新老桥拼接项目进行了基于高应变强化超高性能混凝土(UHPC)材料的拼接缝试验.试验采用非对称加载,目的是模拟新老桥的不均匀沉降.试验结果表明,UHPC拼缝整个受力破坏的过程大致可以分为3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.在UHPC板下缘首先出现裂缝,之后UHPC板侧面出现大量微小裂缝,裂缝均以微裂缝簇的方式呈现,裂缝宽度发展缓慢,且沿着板高向上发展.UHPC转角为1.2%时裂缝宽度仅为0.16 mm,具有出色的裂缝控制能力.最终,UHPC板底出现主裂缝,横向钢筋和门筋屈服,钢筋布置方式满足试件破坏形态要求,说明试件的配筋合理.结合有限元模型对试验进行模拟,吻合度较高.利用有限元进行参数分析,发现增加接缝自由长度和减小接缝厚度可以有效增强接缝弯曲性能.由于UHPC材料进行接缝施工具有方便、快捷、性能优越等优点,提出基于上下部构造不连接类型的接缝形式,并给出具体配筋方案.     

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。     

高强钢筋UHPC梁抗弯性能试验研究与理论分析

为研究将高强钢筋用于超高性能混凝土(UHPC)的可行性,通过6根梁的正截面抗弯试验,研究了配筋率、截面形式(矩形与T形梁)等对抗弯性能的影响规律.试验结果表明,HRB500级钢筋与UHPC适配良好,可充分发挥两者高强性能;配筋率对开裂荷载影响小,但可显著提高梁的极限承载力;为防止梁发生斜截面破坏,需要按计算配置箍筋;UHPC梁裂缝细而密,考虑受拉区UHPC塑性变形而建立的开裂弯矩公式与实测值吻合良好;据简化的UHPC本构模型建立的正截面极限承载力公式,预测精度较高.     

超高性能混凝土剪力墙抗剪承载力分析

对超高性能混凝土UHPC(Ultra-High Performance Concrete)剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析.重点分析了轴压比、剪跨比、暗柱纵筋配筋率、暗柱箍筋配箍率、分布钢筋配筋率等因素对UHPC剪力墙抗剪承载力的影响.结果表明:UHPC混凝土剪力墙抗剪承载力高,延性较好,值得在工程领域应用.随着轴压比的增大,承载力先增大后减小,延性大幅下降,应该严格控制轴压比;随着剪跨比增大,破坏形态发生变化,承载力减小;随着暗柱纵筋配筋率的增大,承载力增大;暗柱箍筋体积配箍率及分布钢筋的增大对承载力的影响不很明显.     

后结合预应力组合梁负弯矩区混凝土开裂性能试验

为了研究后结合预应力技术改善混凝土桥面板组合梁在负弯矩作用下的受力性能,特别是混凝土的开裂性能,设计制作了2根组合梁(一根是常规混凝土桥面板组合梁,另一根是后结合预应力混凝土桥面板组合梁),进行了2根组合梁的静力试验.测试了在不同荷载作用下组合梁的变形、不同截面上构件的应变分布、混凝土的裂缝、钢与混凝土之间的相对滑移以及极限承载力等.试验结果表明:后结合预应力混凝土板连续组合梁的初始开裂荷载和正常使用状态的极限荷载分别是普通连续组合梁的3.87倍和5.38倍,说明采用后结合预应力混凝土桥面板能够大大提高组合梁负弯矩区混凝土的抗裂性能.     

高应变强化超高性能混凝土T形梁抗弯承载力

为探究配筋高应变强化T形超高性能混凝土(UHPC)梁的抗弯承载力计算方法,对5根梁试件进行了三分点加荷纯弯试验,试件变化参数为配筋率和配筋强度.绘制了钢筋与高应变强化UHPC的荷载-挠度曲线,将T形梁破坏过程分成3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段.与普通混凝土梁不同的是,在高应变强化UHPC梁体达到极限承载力时,受拉区UHPC对抗弯承载力有贡献作用;同时,受压区UHPC应力-应变依然为线性关系.在考虑受拉区UHPC开裂后抗拉强度的基础上,提出了受拉区UHPC等效矩形应力系数,在平截面假定基础上推导出了配筋高应变强化T形UHPC梁抗弯承载力计算公式,并与国外提出的计算方法进行对比,分析各计算方法的准确性.结果表明,所提出方法的计算值与试验值有较高的吻合度,可为配筋高应变强化T形UHPC梁理论分析和设计提供参考.     

氧化石墨烯对超高性能混凝土力学性能的影响研究

通过掺入氧化石墨烯对UHPC进行增强,研究了蒸汽养护与标准养护下GO-UHPC的力学性能.研究表明:掺入氧化石墨烯会降低UHPC的工作性能,在两种养护制度下均能提高强度;掺入0.02％氧化石墨烯UHPC抗压强度与抗折强度提升幅度最为明显,为GO-UHPC的发展及可能工程应用进行了探索.     

纤维协同效应下超高性能混凝土的弯曲性能

为研究钢-聚丙烯粗纤维对超高性能混凝土（UHPC）的弯拉性能影响,采用四点弯曲试验,得到不同掺量（钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%）组合下的荷载-挠度曲线,从试件破坏形态、抗弯强度、弯曲韧性等方面进行阐述,并且利用单掺纤维拟合公式引出一个可行性较高的评价模型,并利用该模型对混杂纤维的协同效应进行分析,最后结合扫描电子显微镜（SEM）对混杂纤维UHPC微观结构进行观测。试验结果表明：钢-聚丙烯粗纤维的掺入显著提高了UHPC的抗弯强度,提高幅度为17.8%～101.2%;同时利用提出的模型发现混杂纤维的协同效应在总纤维掺入体积分数为1.5%～2.0%时呈现正协同效应,并在钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%时取得最好的正协同效应;另外,与不掺纤维的试件相比,钢纤维与聚丙烯粗纤维的加入分别使基体试件的初裂韧度提升了51.8%～98.2%与33.9%～48.2%,同时在钢纤维掺入体积分数为1.0%和聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%的搭配比例下,对UHPC弯曲韧性的改善效果最优,进一步验证了纤维协同效应评价模型;最后在微观层面揭示了纤维混杂产生的协同...     

预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力参数分析

利用有限元分析软件ABAQUS对预应力离心钢管混凝土直杆(简称PSC杆)进行抗弯性能模拟分析,与离心钢管混凝土直杆(简称SC杆)抗弯性能对比,以钢管壁厚、混凝土壁厚、预应力钢棒配筋率三个因素作为分析参数,表明截面含钢率是影响PSC杆抗弯承载能力的主要因素,杆件抗弯承载力与截面含钢率正相关.经过线性拟合,推导预应力离心钢管混凝土直杆抗弯承载力的计算式,在设计生产中具有一定的参考价值.     

部分预应力混凝土圆形柱的非线性分析

本文提出了一种能够较精确地计算在大变形塑性领域的多次重复荷载作用下的部分预应力混凝土圆形柱的弯矩－曲率滞回曲线的非线性分析方法，该法的计算结果和试验结果吻合较好。     

超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪性能,采用不同厚度的超高性能混凝土对梁侧面进行加固,并对其进行单点静载试验。观察梁的破坏过程和破坏模式,并根据梁的荷载-应变曲线,分析超高性能混凝土加固层对钢筋混凝土梁承载力和刚度的影响;同时,采用数字图像相关方法对试验梁的裂纹发展进行了对比分析。结果表明：与未加固梁相比,加固梁的破坏形态由脆性剪切破坏转变为延性弯剪及弯曲破坏;随着加固层厚度的增加,加固梁开裂荷载、峰值荷载和变形能力明显提高;通过数字图像相关方法,可以直接从试验梁表面获取细微变形和应变分布情况,并进一步预测试验梁表面微裂缝位置及破坏形式。最后,建立了超高性能混凝土加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行了对比,结果吻合较好。     

预应力混凝土超静定结构的初内力预应力度法

讨论按预应力度法设计超静定结构的计算过程，提出初内力预应力度法而不引入主弯矩，次弯矩概念，并给出工程实例的计算，本方法具有计算简捷、概念明确的特点。