树脂基碳纤维智能层电测混凝土表面裂缝宽度

针对国内现行建筑和路桥规范对混凝土结构表面裂缝宽度的控制要求,根据碳纤维智能层的力电传感特性,采用单调三点弯拉静力加载制度,以试件梁的挠度进行加载控制,对带有预制裂缝的混凝土梁试件表面裂缝宽度变化进行检测试验.研究结果表明:树脂基碳纤维智能层传感器可感知混凝土粱裂缝宽度的变化;随着荷载的增大,裂缝宽度增大,碳纤维智能层的电阻也发生相应变化,而在混凝土裂缝宽度0～1.0 mm时,碳纤维智能层的电阻随裂缝宽度的增大呈线性增大趋势;树脂基碳纤维智能层对裂缝宽度变化的敏感性存在差异,但是,混凝土表面裂缝宽度在0～0.5 mm之间变化时,碳纤维智能层的电阻在2～4Ω之间变化,其离散性不大,且线性关系好,可满足国内现行规范允许混凝土表面无害裂缝宽度0～0.3 mm的检测要求.     

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。     

混凝土裂缝宽度和深度对裂缝表面碳化的影响

为研究混凝土裂缝宽度和深度对裂缝表面混凝土碳化的影响,制作了带裂缝的钢筋混凝土试件并进行了碳化试验研究。研究采用碳化时未开裂的试件、裂缝近似贯通的试件、裂缝未贯通的试件的横断面,其中裂缝近似贯通试件、裂缝未贯通试件的横断面即为裂缝开裂断面。对于裂缝近似贯通和未贯通的试件,通过对比裂缝的宽度、深度和裂缝表面混凝土的碳化情况,并与未开裂试件断面混凝土碳化情况进行对比分析。研究结果表明,裂缝宽度对于混凝土裂缝表面的碳化几乎没有影响,表面碳化主要与裂缝深度有关。本文对混凝土开裂部位的耐久性研究仅以裂缝表面宽度为依据进行的方法提出了不同看法,建议将混凝土裂缝宽度和深度列为同等重要的研究依据。     

高温后高强混凝土剪切裂缝与拉剪箍筋销栓作用

为研究高温后高强混凝土的剪切裂缝和拉剪箍筋销栓作用,浇筑了两种强度高强混凝土Z形试件.分别对试件进行了200,400,800°C的高温试验,通过高温后试件的直剪试验,研究了温度和混凝土强度对剪切裂缝的影响.基于弹性地基梁理论建立了箍筋销栓作用模型,结合实测的剪切裂缝宽度和裂缝滑移,计算得到高温后高强混凝土与箍筋之间的销栓剪应力.研究结果表明:除200°C以外,高强混凝土的裂缝峰值位移(裂缝峰值宽度和裂缝峰值滑移)随温度的升高而增大;无论经历多高的温度,混凝土的强度越高,裂缝峰值位移越小;箍筋的销栓剪切应力与裂缝滑移呈线性关系,销栓剪切刚度随温度的升高而降低,随混凝土强度的增大而增大;销栓剪切应力随温度的升高而增大,随混凝土强度增大而减小.     

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．     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性的试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

含Ⅰ型裂纹的普通混凝土梁断裂特性试验研究

通过三点弯曲梁试验方法,采用电阻法测定混凝土梁的起裂、失稳荷载,分别对不同尺寸、不同预制裂缝的普通混凝土梁进行断裂试验研究。结合双K断裂韧度计算方法,计算不同尺寸混凝土三点弯曲梁试件的起裂韧度和失稳韧度。分析研究缝高比及梁高对起裂和失稳韧度、断裂能等断裂参数的影响。试验结果表明:试件的初始缝高比及梁高对混凝土的起裂荷载、失稳荷载、断裂韧度均有一定程度的影响。     

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.     

混凝土梁智能自修复试验与研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应和受限回复产生较大驱动力的特性以及胶粘剂对裂缝的填充、修复特性,研究了一种智能自修复混凝土梁.通过试验验证了智能混凝土梁的自修复能力,并对智能混凝土梁的修复机理进行了分析.试验结果表明:裂缝产生后,胶粘剂从修复纤维管中渗入裂缝;通电加热改变形状记忆合金温度而使其对梁施加回复力,裂缝闭合.修复后的试样再次加载时,其开裂荷载提高,修复后的裂缝未再次开裂,而在试件中出现了新的裂缝.     

以ECC作为保护层的RC梁耐久性试验研究

针对海洋工程混凝土结构存在的耐久性差的问题,提出采用具有拉伸应变硬化特征和裂缝分散能力的高韧性纤维增强复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)作为海洋工程混凝土结构的保护层,以提高结构的耐久性.为验证ECC作为钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)梁保护层时抗氯离子侵蚀的有效性,本文设计了4个含ECC层的RC梁,以及3个普通RC梁试件,开展梁试件的电化学加速锈蚀模拟对比试验,并在锈蚀损伤的基础上对梁进行四点抗弯对比试验,分析了各试件锈蚀前、后以及抗弯试验过程中的破坏形态,锈蚀后的承载力等方面.试验结果表明:ECC与混凝土交界面在养护过程中易产生开裂,且加速锈蚀过程中裂缝宽度继续增加,对试件耐久性不利;含ECC层的RC梁试件承载力及初始刚度大于普通RC梁,但试件变形能力低于普通RC梁试件.     

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.     

保护层厚度及配筋参数对混凝土裂缝宽度的影响研究

混凝土保护层厚度和配筋参数是影响钢筋混凝土构件裂缝宽度的两个主要因素.本文通过设计配筋混凝土单轴拉伸试验,探究配筋混凝土的开裂过程,重点研究保护层厚度和配筋参数对配筋混凝土试件的裂缝宽度、裂缝间距的影响.试验结果分析表明,裂缝宽度随着钢筋应力的增大而增大;保护层厚度、配筋参数均为平均裂缝间距和平均裂缝宽度的主要影响因素...     

局部配CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的设计方法

对局部(跨中受拉区2m范围内)配碳纤维增强塑料预应力混凝土棱柱体(CFRP-PCPs)复合筋的钢筋混凝土梁进行受力性能试验研究.基于局部配CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的受弯试验与理论分析,对其理论设计进行较系统的研究.试验共设计5根试件,其中4根混凝土梁在受拉区居中配CFRP-PCPs复合筋,1根混凝土梁通长配CFRP筋作为对比试件.通过已有理论公式与本次试验的结果推出CFRP筋预应力损失以及局部配CFRP-PCPs混凝土梁抗裂度的理论计算方法.用截面极限状态分析法,分别推出受弯承载力在界限破坏、受压破坏和受拉破坏模式下的理论计算公式.此外,在CFRP复合筋的基础上,对普通钢筋混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法进行修正,得出局部配CFRP-PCPs复合筋混凝土梁裂缝宽度和挠度的计算方法.对比理论公式计算值与试验结果值,结果基本吻合.     

粘贴形式对CFRP布约束柱轴压性能影响试验研究

为研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)的不同粘贴方式对于约束加固柱轴心受压性能的影响,文章设计了6个试件进行静力轴心受压试验。结果表明:当CFRP布用量相同时,单层纤维全包形式对柱的约束效果较弱,改为2层条带式加固后柱承载力明显增大;对于不同条带参数的试件,当条带宽度和间距越小时,加载过程中试件混凝土表面裂缝越密集,条带断裂时破坏范围越大,试件加固后承载力增长越大,但变形能力增长有所降低。最后通过试验结果分析给出使柱获得较高加固效率的CFRP布条带参数。     

受力筋搭接钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究钢筋搭接接头对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,验证现有钢筋搭接长度修正系数是否能满足《混凝土结构设计规范》（GB?50010—2010）的正常使用极限状态限值要求,以钢筋搭接长度和搭接百分率为变量,完成了16根两点集中荷载作用下受力钢筋搭接钢筋混凝土简支梁受弯性能试验. 对试件的裂缝发展、裂缝宽度、裂缝间距、破坏形态、受弯承载力和跨中挠度等进行了观测. 试验结果表明：搭接百分率及钢筋搭接长度对试验梁的承载能力及变形有较大影响,钢筋搭接长度较大的梁试件均能满足承载能力要求;在使用阶段荷载下,试验梁的跨中挠度均满足限值要求,但钢筋搭接长度较小的梁裂缝宽度不满足限值要求. 基于试验数据并考虑搭接百分率及钢筋搭接长度两个参数,给出了钢筋搭接梁最大裂缝宽度与钢筋无搭接梁最大裂缝宽度的关系,并提出了钢筋搭接长度修正系数的建议值,以此为基础对我国混凝土结构设计规范及美国ACI 318规范的合理性进行了探讨.     

预应力碳纤维布加固效果试验研究

通过预应力碳纤维布加固试验梁试验,模拟预应力混凝土旧桥加固方法,试验过程采用分级加载方式,对试验梁加固前后各级荷载作用下控制截面的应变、位移和裂缝宽度进行详细加载测试。试验结果表明,预应力碳纤维布加固方法兼具体外预应力和普通碳纤维布两种主、被动加固方法的优点,能够有效降低开裂结构控制截面的应变、挠度和裂缝宽度,提高结构刚度和耐久性,延长桥梁使用寿命。     

体外预应力加固混凝土简支梁的反拱挠度分析

为了在施加预应力阶段准确地计算混凝土梁的反拱挠度,在计算过程中将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度.试验采用6根体外预应力加固混凝土简支梁进行研究,先将混凝土梁加载至一定裂缝宽度,再进行体外预应力加固.在试验过程中发现,从张拉预应力初始阶段到张拉预应力结束,由于混凝土梁裂缝的逐渐闭合,混凝土梁的抗弯刚度是逐渐增大的.通过对混凝土梁的截面分析,将混凝土梁的抗弯刚度分为有裂缝抗弯刚度和裂缝闭合抗弯刚度,提出了体外预应力加固混凝土简支梁反拱挠度的计算方法,并用试验结果与计算公式的计算值进行了对比分析,结果表明,计算结果与试验结果吻合较好.     

钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土抗裂性能试验

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对于配筋混凝土裂缝生发的影响,设计并开展了钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土轴心拉伸试验.通过分析试件裂缝的形成过程、试件的初裂荷载以及平均裂缝宽度,得到不同应力水平下混杂纤维掺量对于基体混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:掺入混杂纤维可以明显改变有效配筋率在2%以下的混凝土的裂缝形态;混杂纤维能显著提高试件的初裂荷载并且减小试件的平均裂缝宽度;随着钢筋应力的增大,混杂纤维表现出了不同的阻裂效应;在同等纤维体积掺量下,配筋率越大则试件平均裂缝宽度越小.