埋入式钢柱脚单调加载试验研究

进行了4个不同形式的埋入式钢柱脚试件的试验,调查埋入深度和栓钉布置方式对埋入式钢柱脚受力性能的影响.通过实验,观察试件的破坏形式、分析比较了试件的荷载-位移曲线与弯矩-曲率曲线.同时建立了有限元分析模型,对埋入式钢柱脚进行多参数的数值模拟.实验研究和数值分析结果都表明,钢柱的埋入深度对钢柱脚的抗弯承载力与抗弯刚度有较大影响,合理布置栓钉能提高埋入式钢柱脚的抗弯承载力与抗弯刚度.     

变形钢筋与铁尾矿砂混凝土粘结性能试验研究

以铁尾矿砂代替天然河砂拌制混凝土,通过拔出试验研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土之间的粘结性能.制作12组铁尾矿砂混凝土拔出试件,分析其在不同混凝土强度等级(C20、C30、C40)和不同钢筋直径(12 mm、16 mm、20 mm、25 mm)下的平均粘结应力(τ)-滑移(s)曲线,在此基础上研究变形钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能,并与普通混凝土相对应的性能进行比较.试验结果表明,钢筋与铁尾矿砂混凝土的粘结性能略优于普通混凝土,铁尾矿砂可以替代普通河砂制作混凝土,所得结论为铁尾矿砂的工程应用提供理论参考.     

轴压T形钢管混凝土芯柱试验与有限元分析

目的 研究不同钢管直径对T形钢管混凝土芯柱轴压力学性能的影响,分析试件的破坏形态及钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力分布破坏情况.方法 对3个不同钢管直径的T形钢管混凝土芯柱进行试验研究,在选择合理的材料本构模型的基础上,利用有限元软件建立3个试件的有限元模型并对其做轴压下的模拟.将3个试件的轴压极限承载力的试验值、模拟值、理论计算值进行对比.提取试件的破坏形态和钢管、核心混凝土、外围混凝土的应力、应变云图并进行分析.结果 在研究的范围内,钢管直径越大,极限承载力越大.3个试件轴压极限承载力的试验值、模拟值比较接近,试件模拟的破坏形态与试验的破坏形态较吻合,明确了T形钢管混凝土芯柱的钢管、核心混凝土、外围混凝土的破坏机理.结论 为全面研究T形钢管混凝土芯柱的力学性能打下了基础.     

先装拔出法检测配筋RPC抗压强度试验研究

本试验采用先装拔出法检测配筋活性粉末混凝土(RPC)强度.试件分为RPC120,RPC150,RPC180三种强度等级,每个强度等级包含4组配有纵筋和箍筋的RPC试件(每组RPC试件的纵筋间距不相同,分别为25 mm,50 mm,75 mm,100 mm)和1组无配筋的素RPC试件以及相应的立方体抗压试块,箍筋间距一致.采用圆环支承式的拔出仪进行试验,并利用最小二乘法进行试验数据拟合以及回归分析.试验表明,拔出力与RPC试件的强度呈良好的线性关系.当纵筋间距小于50 mm时其拔出力明显大于素RPC试件的拔出力;当纵筋间距大于75 mm,其拔出力与素RPC试件的拔出力几乎相当.本文还从破坏机理的角度分析了钢筋对拔出力的影响,为今后的试验研究和工程实践提供参考依据.     

复合钢筋与早龄期海工混凝土黏结性能研究

为研究复合钢筋与海水海砂混凝土的工程适用性,对海水海砂素混凝土以及含聚甲醛纤维（POM）的海水海砂混凝土进行同心拔出试验,考虑不同的混凝土龄期和混凝土保护层与钢筋直径比（c/d）,研究这两个变量对黏结性能的影响,以量化黏结-滑移关系。试验结果表明:复合钢筋因其良好的性能适用于海水海砂混凝土加固;早龄期混凝土与钢筋之间的峰值黏结应力τ_u受龄期影响明显,加入POM纤维的海水海砂混凝土表现为更好的延性和黏结性能;混凝土龄期对峰值黏结应力对应的滑移值s_u和上升段形状参数α的影响整体表现为龄期越大,滑移值s_u越小,上升参数α越小;混凝土龄期越大,下降段形状参数k越大;基于试验结果提出了考虑混凝土龄期影响的复合钢筋海水海砂混凝土黏结-滑移模型,该模型与试验结果具有较好的一致性。研究表明复合钢筋和纯海水海砂混凝土可以进行工程应用,且加入聚甲醛（POM）纤维改善后的混凝土具有更好的性能。     

基于转动刚度的边柱埋入式柱脚非线性有限元分析

以分离式实体建模方法,利用面-面接触命令考虑型钢与混凝土之间的滑移影响,建立了埋入式钢柱脚节点ABAQUS有限元模型,考虑材料非线性和几何非线性,模拟单调加载全过程并进行了特征值屈曲分析,有限元结果与试验结果吻合较好.在此基础上,研究了边柱埋入式柱脚U形钢筋设置,埋入深度,栓钉设置对柱脚转动刚度的影响,给出钢柱脚合理构造要求.     

轴拉水泥基复合材料中钢纤维变位约束细观桥联模型

目的 从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为,解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的断裂问题.方法 将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算.结果 提出了变位约束细观模型,推导出拉拔力与裂纹张开位移及纤维倾斜角的函数关系式,纤维拉应力与剪切应力成正比.绘制该模型下的圆直纤维混凝土σ-ω曲线与试验结果吻合性较好.结论 笔者提出的弹性模型可较好地模拟纤维破坏机理.     

再生混凝土强度对筒体耐火性能的影响

为进一步推动再生混凝土的应用,对再生混凝土构件的耐火性能进行了试验研究.设计了2个再生混凝土强度等级分别为C20和C30的全再生钢筋混凝土筒体模型,再生粗骨料及细骨料取代率均为100%.在试验炉内对筒体施加竖向轴力,并按标准曲线升温,进行了筒体模型在轴力及高温共同作用下的试验研究.对比分析了2个模型的耐火极限、温度场、破坏特征、墙体挠度及竖向位移.利用ABAQUS软件,模拟分析了筒体内部温度场并与试验结果进行了对比,两者符合较好.研究表明,随再生混凝土强度的提高,筒体的耐火性能逐渐降低,耐火极限下降,易发生高温膨胀破坏.     

泡沫混凝土力学性能研究方案的可行性分析

本文介绍国内外对泡沫混凝土力学性能的研究现状,以及其密度在800 kg/m3以上承重型泡沫混凝土,通过初步确定泡沫混凝土的干密度,探讨配合比设计,研究不同密度对应的强度、模量、材料组成等参数之间的关系.拟采用优质表面活性发泡剂、两种水泥及粉煤灰等3种掺和料制作泡沫混凝土试件,并对其进行力学性能试验,分析其可行性,为对其进一步研究提供理论依据.     

基于拉拔试验钢筋与全轻混凝土的黏结破坏模型分析

为了探讨热轧月牙肋钢筋和热轧光圆钢筋在全轻混凝土(ALWC)中的黏结滑移性能,进行了不同工况下的拉拔试验,得到了拉拔力-位移曲线(F-S曲线),并观察了破坏形态。结果表明:光圆钢筋只发生拔出破坏,而月牙肋钢筋则会出现拔出破坏或劈裂破坏2种形式;通过对2种破坏形式分析,以及对F-S曲线进行黏结应力-位移曲线(τ-S曲线)的变换分析发现,其黏结破坏机理和黏结滑移曲线特征均与普通混凝土(NWC)相似,并据此给出了全轻混凝土的τ-S拟合曲线;虽然黏结应力随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,且对于月牙肋钢筋而言,月牙肋与混凝土之间的机械咬合力对黏结应力的贡献率一般在95%以上;当直径为20 mm时,拉拔力出现倒缩现象;根据月牙肋钢筋的月牙肋特征,提出了月牙肋钢筋的物理-力学分析模型;并按不同受力阶段分别导出了相应的力学模型。最终得到了月牙肋钢筋直径与等效半径之间的关系式,并通过试验验证了模型的正确性。     

装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点抗震性能

结合装配式节点和钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁节点各自优点,提出新型装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点.为探讨该类节点抗震性能,对8个足尺劲性装配式套筒连接CFST柱-RC梁节点进行了低周往复荷载试验研究,考察了柱轴压比、梁柱连接角度(45°、90°)、梁柱位置(中间节点、边节点)对该类节点抗震性能的影响,对节点破坏形态、失效机制、滞回性能、骨架曲线、位移延性和耗能能力进行分析.采用ABAQUS程序建立节点的精细有限元模型,验证了其正确性.研究表明:该类节点具有"强钢管混凝土柱-弱钢筋混凝土梁"、"强节点-弱构件"的理想失效机制和较高承载力,试件加载至3~4.5倍屈服位移时因套筒位置附近纵筋拉断而破坏;节点耗能能力较强,变形能力较好,45°节点的平均位移延性系数3,90°节点的平均位移延性系数4.     

ECC与钢筋黏结性能试验研究

工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composite, ECC)是一种新型混凝土材料,具有应变硬化、裂缝控制等特点,将其应用于实际工程中可显著改善结构构件的力学性能。而钢筋与ECC之间的黏结性能是两者结合共同发挥协同作用的基础,因此本文通过中心拉拔试验研究锚固长度、保护层厚度、纤维掺量对钢筋与ECC的影响。试验结果表明,锚固长度的变化对于光圆钢筋和带肋钢筋的黏结性能影响不一致,不同保护层厚度的试件发生了不同的失效模式,极限黏结应力会随着纤维体积掺量的增加有显著提高。     

GFRP筋加强混凝土的粘结性能研究

采用拔出试验研究分析了玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋和呋喃混凝土、普通水泥混凝土之间的粘结性能，比较了对GFRP筋表面进行不同方法处理后的拔出强度，并对GFRP筋加强呋喃混凝土梁进行了弯曲试验分析，结果表明当对GFRP筋表面进行缠绕纤维等处理后它与混凝土之间的粘结强度将得到较大提高，相对于普通混凝土来说GFRP筋与呋喃树脂混凝土之间具有更好的粘结性能，并且在粱中使用GFRP筋代替普通钢筋可以使梁承受更高的破坏荷栽和更好的防腐性能。     

锈蚀钢筋与高强再生混凝土的黏结性能试验

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的黏结破坏形态和每个设计参数对锈蚀钢筋与高强再生混凝土间黏结性能的影响进行分析.结果表明:锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结破坏形式有3种,即钢筋拔断、钢筋拔出和混凝土劈裂;高强再生混凝土与锈蚀后螺纹钢筋间的黏结强度要明显高于锈蚀后光圆钢筋;锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结强度,随着再生粗骨料取代率的增加整体呈减小趋势,随着钢筋直径的增大而减小,随着锚固长度的增大而减小,随着钢筋锈蚀率的增大而减小,但当钢筋锈蚀率达到某一界限后这种减小便不明显.     

钢筋加速非均匀锈蚀试验方法和锈蚀形态研究

采用自主发明的通电加速钢筋非均匀锈蚀试验方法,以不锈钢丝作为辅助电极对混凝土试件进行通电加速锈蚀,利用三维激光扫描技术获得不同锈蚀率下锈蚀钢筋的三维几何模型,研究采用该方法时锈蚀钢筋的不均匀性. 研究发现,由此可以得到与实际自然锈蚀情况相似的不均匀锈蚀现象,即靠近不锈钢丝一侧锈蚀比较严重,远离不锈钢丝一侧锈蚀较少. 根据对锈蚀钢筋纵向截面积的分析,建立不均匀系数R的概率分布模型,其值满足Gumbel极值分布;将模型与实际自然锈蚀的钢筋不均匀系数R的概率分布进行比较,进一步验证该方法用于评估钢筋混凝土构件承载力的可行性.     

火灾后配筋混凝土梁受力性能试验与分析

为研究火灾后配筋混凝土结构的受力性能,对3根有粘结预应力混凝土简支梁和2根钢筋混凝土简支梁进行了抗火试验和火灾后的常温静力试验,基于试验结果,提出了火灾后配筋混凝土梁正截面承载力计算公式、裂缝宽度计算公式和刚度计算公式.从5根试验梁中取出20根普通钢筋和9根预应力钢丝进行单向拉伸力学试验,获得了火灾后HPB235级钢筋、HRB335级钢筋、1670级低松弛高强钢丝的力学性能.     

锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能试验

为研究锈蚀对钢筋与混凝土间黏结性能的影响,制作20个中心拉拔试件.通过电化学加速锈蚀得到理论锈蚀率为0%、0.5%、1%、2%、5%的拉拔试件,完成了不同锈蚀率下钢筋与混凝土的拉拔试验.从钢筋几何外形特征与混凝土强度在锈蚀过程中变化的角度分析了锈蚀率对极限黏结强度的影响,以割线刚度的方法定量研究了锈蚀率对黏结刚度的影响.阐述了锈胀裂纹、黏结刚度及试件破坏模式随锈蚀率变化的规律.试验结果表明:随着锈蚀率增大,钢筋与混凝土间的黏结强度、黏结刚度呈现先增大后减小趋势.黏结刚度的退化与锈胀裂纹的出现具有一定相关性.通过整理国内外学者黏结强度退化数据,得到了两段式黏结强度退化试验模型及一定程度上可供工程参考的黏结强度退化保守模型.最后,基于两段式黏结-滑移模型得到了不同锈蚀率下钢筋与混凝土间黏结-滑移本构模型.     

冻融环境下钢筋与粉煤灰混凝土的粘结性能

通过对内贴应变片钢筋的直接拔出试验,分析冻融作用下粉煤灰掺量对钢筋与粉煤灰混凝土间粘结性能的影响,得出冻融循环作用对钢筋与粉煤灰混凝土之间粘结性能的影响规律。试验结果表明：钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;当粉煤灰掺量一定时,随着冻融循环次数的增加,混凝土强度有所下降,钢筋与粉煤灰混凝土间极限粘结强度降低;当粉煤灰掺量较大,达到40%时,随冻融次数的增加,钢筋粉煤灰混凝土试件极限粘结强度的下降幅度明显减缓,极限粘结强度对应的滑移量增大。表明掺入较多粉煤灰可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的粘结性能得到提高。     

预制剪力墙中墩头钢筋预留孔灌浆连接锚固性能

为研究预制混凝土剪力墙结构中的墩头钢筋预留孔灌浆连接的锚固性能,考虑混凝土强度、再生混凝土粗骨料取代率、钢筋直径、锚固长度、预留孔直径等参数,制作了27个预制混凝土墩头钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件和24个预制混凝土直钢筋预留孔灌浆连接拉拔试件.拉拔试验结果表明:带墩头钢筋在高强灌浆料中锚固150mm时,其极限黏结强度为直钢筋与灌浆料黏结强度的1.8倍以上,建议此种墩头钢筋锚固长度取为0.6lab;高强灌浆料与普通混凝土、再生混凝土预留孔孔壁的黏结性能良好,预制剪力墙中的预留孔直径可选择50 mm.     

高温植筋试件拉拔试验研究

设计了直径20 mm、埋深20 cm、混凝土基材强度等级C25的植筋试件30个,并对在常温下、高温自然冷却后、高温下恒温加载和高温下恒载升温4种工况进行了拉拔试验.通过总结其破坏形态,测算其极限承载力、极限粘结应力和承载力损失,得出了高温自然冷却后和高温下恒温加载试件极限粘结应力和承载力损失规律,高温下恒载升温试件在不同预加载力下试件破坏的滑移变化规律;结合工程实际对高温条件下植筋结构的安全性进行了判定,给出了植筋结构抗火设计和维修加固依据,可为推广应用植筋技术提供参考.