树脂基碳纤维智能层检测混凝土梁裂缝

针对现行规范对混凝土结构裂缝宽度的控制要求,根据碳纤维智能层的传感特性,采用单调弯拉的试验方法,并对无预制裂缝的混凝土梁试件裂缝是否产生进行判断试验,对有预制裂缝的混凝土梁试件表面裂缝宽度进行检测试验.试验结果表明:碳纤维智能层可通过其电阻的突变感知混凝土梁初始裂缝的发生;在试件表面缝宽度为0~0.6 mm时,碳纤维智能层的电阻随试件表面裂缝宽度的增大而呈线性增大的变化规律.     

碳纤维智能层检测循环荷载下复合板裂缝

基于碳纤维智能层的力电传感特性,针对现行桥梁规范对裂缝宽度的限制,运用循环等幅试验加载方式,设置对照组,分别研究有、无预制裂缝玻璃钢板试件在不同挠度的控制下传感器电阻及试件表面裂缝宽度的变化规律。检测试验分析表明:树脂基碳纤维智能层具有良好的传感特性,可感知玻璃钢板裂缝宽度的变化;无论玻璃钢板试件有无预制裂缝,随着循环荷载的周期性变化,树脂基碳纤维智能层传感器的电阻呈现周期性变化;在小挠度的控制下传感器的峰值电阻越来越小;大挠度的控制下传感器的峰值电阻越来越大;在试件挠度控制一定范围内时传感器的电阻呈现线性变化且稳定性好,这为工程结构在循环荷载作用下的裂缝宽度检测提供试验依据。     

水泥基碳纤维智能层检测混凝土梁的试验研究

为研究水泥基碳纤维复合材料的应变传感特性,对带有预制裂缝的混凝土梁试件进行三点弯曲试验。试验结果表明:水泥基碳纤维智能层传感器可感知混凝土梁平均应变的变化;且其与弯拉荷载呈线性变化关系。在压阻效应第一阶段,短切碳纤维发生重新搭接而使得水泥基智能层的电阻变化率随平均应变的增加而急剧增加;在压阻效应第二阶段,水泥基智能层形成新的导电网络其电阻变化率基本趋于稳定;且与梁的平均应变有很好的线性一致性。因此,可通过监测水泥基智能表层电阻变化率来监测梁的平均应变,从而达到检测裂缝宽度的要求。     

反向加载条件下CFRP加固混凝土梁裂缝演化的试验研究

通过对4根存在较大宽度裂缝的混凝土梁在反向加载条件下的碳纤维(CFRP)加固试验,分析了在反向加载条件下碳纤维加固梁的力学性能及裂缝的开展规律,表明采用该方法在第二次加载过程中混凝土梁的最大裂缝的宽度也可以得到有效的控制,可以减小裂缝宽度20％～50％．试验结果及理论分析表明该加固方法对减小混凝土梁的裂缝宽度、改善梁的应力分布有显著效果．     

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。     

CFRC复合梁力学性能试验研究

碳纤维混凝土(CFRC)复合梁是在普通混凝土梁中掺入短切碳纤维,以此改善混凝土的性能.碳纤维弹性模量高,将其掺入混凝土中能改善混凝土的韧性并起到增强阻裂的效果.通过四点加载试验,研究普通混凝土梁与不同纤维层厚度、不同纤维长度的复合梁的弯曲破坏机理、荷载挠度行为、裂缝形态等.试验结果表明,在混凝土梁的受拉区掺入短切碳纤维可以有效改善其变形能力;碳纤维对混凝土裂缝扩展的抑制、裂缝形态的改善效果较好;纤维层厚75mm、纤维长度10mm的复合梁性能最优.最后提出了CFRC弯曲构件极限承载力的计算公式.     

钢筋混凝土梁裂缝分布受保护层厚度影响试验研究

通过12根保护层厚度不同的钢筋混凝土梁试验,量测了正常使用各级荷载下受拉区内不同高度梁侧面处的裂缝间距与裂缝宽度.分析了混凝土保护层厚度变化对平均裂缝间距和平均裂缝宽度的影响规律.结果表明:底面至侧面1.5as范围内,平均裂缝间距和平均裂缝宽度随保护层厚度c的增加而增加.确定了裂缝宽度最大值的出现位置:c=60～70 mm时在粱底面;c=40～50 mm时在梁底面,但梁腹处裂缝也有一定宽度;c=20～30 mm时在梁腹.研究了保护层厚度不同的钢筋混凝土梁受拉区范围内不同高度处与钢筋重心水平对应的混凝土侧表面裂缝宽度之间的比值关系,通过理论分析与试验数据拟合,提出了该比值的计算方法,比较结果表明计算值与实测值吻合较好.     

BFRP加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度计算

为了准确计算玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的裂缝间距与宽度,为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,设计了2组共计11片不同配筋率、不同纤维布加固量及不同加载方法的混凝土梁的试验方案。基于试验数据获取了各试验梁的裂缝形态分布及裂缝宽度数据,分析得出了未加固梁、1层纤维布加固梁、2层纤维布加固梁在不同初始荷载情况下的裂缝变化规律,并在此基础上给出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度的修正计算公式。研究结果表明:与实测结果相比,修正后裂缝间距与裂缝宽度公式的计算误差分别为1.85%~6.5%和3.33%~15.7%,而规范公式计算误差分别为4.73%~13.2%和8.69%~22.2%,与规范公式相比,提出的玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度修正计算公式具有更高的精确度。     

混凝土结构层间力学性能的电学表征

以由碳纤维布作为界面层的混凝土及碳纤维混凝土为例,根据混凝土层间接触电阻的变化,对剪切荷载及弯曲荷载作用下的混凝土界面粘接性能及剪切强度进行电学参数变化实验.实验结果表明:素混凝土层间接触电阻随着层间粘接松动而增大,当发生粘接破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻随着剪切强度的增大而增大,发生剪切破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻的敏感性比素混凝土层间接触电阻对界面粘接及剪应力的敏感性要好,低应力作用下,碳纤维混凝土层间接触电阻随应力明显变化.     

混凝土智能骨料及其温度和力学性能研究

针对传统混凝土智能骨料结构简单、功能单一的缺陷,提出了一种Z形结构智能骨料的设计及制备方法.利用碳纤维的阻温特性,通过等速调温的方法对该智能骨料的NTC效应和PTC效应进行了研究.研究表明纤维掺量为3%和5%时(质量分数),NTC/PTC效应转变的临界温度分别为65℃和80℃,Z形碳纤维智能骨料的NTC/PTC转化温度随纤维掺量的增大出现一定的升高;与棱柱体碳纤维骨料相比,在相同加载条件下,植入Z形结构智能骨料的智能混凝土试件的电阻率在加载中期和后期均表现出更明显的变化,其峰值出现的时间更早,且在峰值时间之后10~20s内混凝土试件出现结构性的破坏,而植入棱柱体碳纤骨料的智能混凝土试件,其电阻变化率出现峰值的时间与试件破坏的时间基本同步.该实验结果说明利用植入Z形结构智能骨料制备而成的智能混凝土能够更好地对其自身损伤破坏提前进行准确的预测,对提高结构安全,促进智能混凝土的研究应用具有重要意义.