橡胶混凝土断裂性能试验研究

开展了橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,获得了不同试件尺寸和橡胶掺量下的裂缝断裂全过程曲线,对橡胶混凝土断裂能GF及裂缝扩展K-R阻力曲线进行研究。基于数字图像相关方法,获得了橡胶混凝土试件垂直于裂缝扩展方向的全场位移和应变信息,对裂缝扩展的损伤断裂演化过程进行研究。结果表明:随试件尺寸增加和橡胶掺量提高,断裂能均呈现出上升趋势;K-R阻力曲线随试件尺寸变化表现出明显尺寸效应,橡胶掺量在0%~14%设计范围内时,K-R阻力曲线与橡胶掺量无关。     

震后建筑废物再生混凝土梁力学性能分析

为合理利用震后建筑废物,研究再生粗骨料混凝土的基本物理和力学性能,进行了钢筋再生混凝土梁的抗弯性能研究。分析了再生粗骨料取代率和配筋率对其受力性能的影响,比较了试件的载荷-位移曲线和承载力计算结果,得到了试件的裂缝扩展与试件参数间的对应关系。结果表明:再生粗骨料取代率越大,混凝土内部缺陷越复杂,钢筋再生混凝土梁刚度越低,试件破坏时裂缝数量越多,变形能力越强但仍符合平截面假定。根据再生混凝土的应力-应变关系,利用数值计算方法对钢筋再生混凝土梁的变形过程进行分析,建立了试件承载力的理论计算公式,其结果试验结果符合较好,且其分析方法安全可行,研究成果可为再生混凝土的工程应用提供参考。     

土工模型试验数字摄影变形量测新方法

数字摄影变形量测新方法,主要是针对在短螺旋挤土灌注桩成桩挤土效应模型试验中非接触量测桩周土体变形的技术难题而开发的。该方法的核心是,在数码相机位置、摄影参数、光源位置及强度变动的情况下,通过应用自行开发的投影坐标变换程序VPCC和绘图程序CCM,同时利用Windows系统所提供的画图功能,实现了变形的非接触量测。经过在模型试验中的应用,验证了这一新方法能够提供高精度的土体位移场云图和等值线图,从而解决了目前商用数字摄影变形量测软件在模型试验中无法解决的技术难题,为土工模型试验的非接触量测提供了一种有效、可靠且成本低廉的量测手段。     

基于数字散斑法研究碾压混凝土的有效裂纹扩展量

阐述了数字散斑相关方法的基本原理。通过数字散斑相关方法观测了不同尺寸碾压混凝土楔入劈拉试件的裂纹扩展过程及裂缝尖端区域位移场和应变场的变化,得到了不同尺寸试件在不同荷载条件下的裂纹开口位移曲线及有效裂纹扩展量。试验结果表明,有效裂纹扩展量随尺寸的增加而增加,尺寸越大,试件的延性越好,数字散斑相关方法操作简单,测量准确,可有效的测定碾压混凝土表面的裂纹发展过程,其在混凝土损伤断裂方面具有重要的科学意义和工程应用价值。     

PSRC梁底部预制构件受力性能试验研究

为研究PSRC梁底部预制构件施工阶段受力性能,以混凝土强度、型钢类型、剪跨比为研究参数,设计了6根预制梁试件,并对其进行了单调静力加载试验,研究其承载力、裂缝和变形发展规律,以及截面应变分布规律。结果表明,试件的裂缝发展规律与普通钢筋混凝土梁类似,且试件具有较好的延性。混凝土强度和型钢类型对试件的承载力影响很小。剪跨比是影响试件破坏形态和承载力的最主要因素,随着剪跨比的增大,各试件依次发生斜截面受剪破坏和正截面受弯破坏。     

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.     

玄武岩纤维掺量及掺入方式等对混凝土 抗压强度及破坏形态的影响

为了研究纤维掺入方式和快速养护方式对玄武岩纤维混凝土(BFRC)抗压强度的影响规律,采用对照试验方法,每种方式设计五组配合比,并将试件养护7 d和28 d后进行抗压强度试验,得出最佳掺量值和最佳掺入方式。同时在最佳玄武岩纤维(BF)掺量下,对BFRC试件7 d和28 d试块裂缝出现及发展过程进行数据采集记录;基于素混凝土试件的破坏模式,对BFRC试件破坏形态进行描述。根据试件裂缝出现、发展及破坏时对应的荷载进行对比分析,得出6 kg/m~3玄武岩纤维可以有效改善混凝土抗压强度及受压破坏变形。     

基于CT图像的环氧沥青混凝土压裂损伤的演化分析

针对如何合理的利用CT图像获取数据来评定环氧沥青混凝土压裂损伤的演化过程问题,本研究利用万能材料试验机对环氧沥青混凝土试件进行单轴压缩试验,运用CT断层扫描技术获取试件的CT图像,采用图像处理技术得到断面的以灰度值显示的二维CT图像,基于二维CT图像重构生成不同加载阶段试件的三维数值模型,并通过超声波环氧沥青混凝土损伤检测获取损伤值,得到压缩位移与损伤、裂缝体积与损伤的变化关系。研究结果表明:随着压缩位移和裂缝体积的增大,损伤逐渐增大,当损伤快速增大时,则预示着环氧沥青混凝土试件临近破坏。     

用巴塞罗那试验法分析混凝土中钢纤维的分布规律

为研究混凝土基体中钢纤维的空间分布情况,利用巴塞罗那(BCN)试验所推荐的局部受压法对钢纤维掺量分别为20,35,50kg/m~3的混凝土立方体试件在局部受压时的开裂后韧性进行了测试;根据钢纤维混凝土试件在不同方向上局部受压的荷载-位移全曲线,对钢纤维在试件中的分布情况进行了分析及预测,并与利用电磁感应法测得的钢纤维空间分布情况进行了对比.研究表明:在BCN立方体局部受压试验中,混凝土的开裂后韧性随着钢纤维掺量的增加而显著提高;测试方向不同时,钢纤维掺量相同的混凝土立方体试件中纤维限制裂缝扩展的作用不同,从而表现出不同的力学性能,进而可以预测不同方向上的纤维分布情况;采用BCN试验与采用电磁感应法所测得的纤维分布规律相近.     

高速数字图像相关法在化学螺栓混凝土拉拔试验中的应用

提出了一种基于高速数字图像相关方法对混凝土中化学螺栓进行拉拔的试验方案,可用于捕捉和分析化学螺栓与混凝土间的变形发展和破坏形态。为实现直接观测化学螺栓与混凝土界面位移和应变场,采用半模试件进行试验研究。为证明其可行性,将半模试件与全模试件的粘结-滑移响应进行对比。结果证明,半模试件与全模试件具有一致的粘结-滑移响应,可以用来研究化学螺栓与混凝土界面的粘结机理。最后,利用高速摄像机捕捉混凝土破坏时刻的图像,通过数字图像相关法技术对采集的图像进行分析,直接测量了化学螺栓从混凝土中破坏时界面的位移和应变。     

加筋地基承载力特性及破坏模式的试验研究

利用自制的模型试验设备,做了一系列加筋地基的模型试验,应用数字照相变形量测技术,结合地基土压力和基础的沉降的量测来研究加筋地基的加筋机理和变形破坏模式。基础荷载作用下的地基变形场用连续的数码相片记录,然后用数字照相变形量测技术分析得到地基的增量变形场和地基的破坏面。试验结果表明,无加筋地基的破坏模式和经典的地基破坏模式吻合较好,加筋地基的破坏模式会因为加筋体的存在而发生一定程度的改变。文中模型试验所揭示的加筋地基的变形破坏机理可作为加筋地基的极限分析的基础。     

岩土工程数字照相量测软件系统研发与应用

为便于数字照相变形量测(DPDM)技术在岩土工程中的应用与推广,研究开发一套完整的数字图像分析与结果可视化后处理软件包。首先,根据观测目标上是否使用人工量测标志点,将DPDM分为两大类:标点法和无标点法,针对岩土类材料局部化变形特性,提出旋转加平动的图像相关分析三步搜索算法;然后说明基于等参四边形单元的坐标转换与变形解释方法,并介绍DPDM软件包的主要功能,讨论图像采集、量测精度、适用范围等应用关键问题。软件系统可为砂土、黏土、钢筋混凝土、岩石等岩土工程常用材料的数字照相变形全程观测、演化过程以及局部化分析提供有力支持。最后,给出一个应用实例——侧向受荷桩模型试验。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能，进行了6根大尺寸方形截面(600mm×600mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验，包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱，对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明：钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度，有效防止混凝土保护层脱落，减小柱的残余变形，提高柱的震后恢复性能；HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好，随着钢纤维掺量的增加，高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大；基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好；该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求，宜于推广应用。     

纤维混凝土隧道衬砌地震动力响应特性的振动台试验研究

 为研究纤维混凝土隧道衬砌在地震动力作用下的动响应特性,对普通混凝土隧道衬砌与纤维混凝土隧道衬砌开展大型振动台模型试验,分析隧道衬砌的震害特征、地震动应变、结构内力和应变基线响应规律。试验结果表明：水平地震荷载及地层压力共同作用下,2种隧道衬砌均为仰拱最先开裂,其次为拱腰开裂,衬砌结构破坏模式主要为开裂、掉块和裂缝两侧挤压破坏;素混凝土隧道衬砌出现开裂破坏早,裂缝易贯通,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移大;纤维混凝土隧道衬砌出现开裂破坏晚,裂缝两侧混凝土基体在振动过程中相对位移小,裂缝呈挤压破坏状;纤维延缓衬砌结构裂缝的产生和阻碍裂缝的扩展;地震波加速度峰值从0.1 g增大到1.0 g时,素混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度显著增大,而纤维混凝土隧道衬砌动应变极值和裂缝宽度先在一定范围内缓慢增长然后迅速增大,但最终2种衬砌动应变极值和裂缝宽度大致相等,说明纤维混凝土隧道衬砌在一定地震荷载范围内可以有效避免开裂和减小裂缝宽度;纤维混凝土隧道衬砌压缩变形率较小,当输入地震波加速度峰值为0.1 g和0.4 g时,纤维混凝土隧道衬砌结构动弯矩极值较低,受力更均衡,能有效地抵御地震荷载。     

型钢高强高性能混凝土框架拟动力试验研究

采用基于位移控制的多点地震记录输入的拟动力试验方法,进行了一榀1/4比例的两跨3层型钢高强高性能混凝土框架拟动力试验。研究了地震作用下该结构的动力反应、层间位移和楼层耗能的分布方式、结构破坏机理及裂缝形态,测试了结构在不同阶段的频率与阻尼比。试验结果显示型钢高强高性能混凝土框架具有良好的耗能能力和变形能力,框架实现了较为理想的梁铰屈服机制,楼层变形呈倒三角形分布,结构阻尼比略低于普通型钢混凝土框架结构的阻尼比。最后,基于考虑损伤退化的型钢高强高性能混凝土框架滞回模型对试验模型进行了弹塑性时程分析,并分析了计算与试验结果产生差异的原因。     

GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验

制作了尺寸为2300mm×1000mm×150mm的混凝土板,分别配有GFRP筋及直径相同的钢筋。对两种板做弯曲试验,并监测板的应变及变形情况。监测结果表明,混凝土开裂前板截面上的应变较小,截面变形符合平截面假定,并且,混凝土开裂荷载较为接近。当混凝土开裂之后,GFRP筋混凝土板的挠度增长速度远比钢筋混凝土板快。GFRP筋混凝土板受弯变形发展分为两个阶段,而钢筋混凝土板受弯变形发展分为三个阶段。最后,GFRP筋混凝土板的破坏表现为GFRP筋被拉断;钢筋混凝土板的破坏表现为受压区混凝土被压碎。     

节理密度对围岩变形及破坏影响的试验研究

采用相似模型试验和岩土工程数字照相变形量测软件,研究了深埋应力场中不同断续节理密度的岩体在开挖条件下巷道围岩破裂区的产生与扩展机理,分析了围岩破坏和碎胀变形的发展规律及其对巷道稳定性的影响。研究表明:岩体中节理密度对岩体的承载能力影响很大。与节理岩体相比,完整岩体在破裂前可以承受较大的弹性变形;节理岩体即使与完整岩体具有相同的承载能力,但其稳定性及变形量却有区别,完整岩体的变形量更小、稳定性更好。产生相同的围岩破裂区,岩体中节理越密集需要的应力越低,反之亦然;在相同的应力作用下,岩体中节理越密集,表明岩体越破碎,产生的围岩破裂区就越大,围岩碎胀变形也越大,导致工程的稳定性越差;因此,岩体中断续节理的密度控制着围岩的稳定性。     

梯度温差对防水板混凝土开裂机理的影响

基于混凝土浇筑时防水板内外温度差异导致的温度应力对早期裂缝开展的影响,研究了防水板混凝土在施工期的温度应力性能,结合实际工程,总结了当防水板内外温度差异变化时混凝土裂缝损伤的情况。为了深入研究防水板混凝土开裂机理,用ANSYS进行数值模拟,根据防水板主拉应力计算分析公式得到梯度温差下的应力和变形云图。基于ANSYS云图分析结果,研究了混凝土结构的变形趋势、温度应力演变及裂缝分布情况。结果表明:在该联合基础过渡区域混凝土抵抗应力能力较弱,在云图中该处裂缝最早产生,裂缝蔓延速度更快; 防水板的第一应力值随着温差增大而增大,当浇筑温度越高时,混凝土结构所产生的温度应力越大; 在进行防水板施工阶段混凝土浇筑时,大温差导致防水板的大变形, 25 ℃左右为混凝土防水板结构开裂的临界温差。     

方钢管混凝土暗柱内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

以某超高层建筑核心筒剪力墙结构为原型,对两端为方钢管混凝土暗柱的内嵌钢板 高强混凝土组合剪力墙进行了拟静力试验研究。试验设计了3个剪跨比为2.0、设计轴压比为0.5的1∶7模型试件,主要变化参数为混凝土强度等级和含钢率。试验结果表明：试件的破坏形态主要为暗柱钢板竖向焊缝开裂、暗柱内混凝土压溃和底部外包钢板局部屈曲,墙中部混凝土的弯剪斜裂缝发展不明显;3个试件的滞回曲线都较为饱满,具有较高的耗能能力,承载力极限状态时的等效黏滞阻尼系数约为0.22;3个试件的屈服位移角平均值为1/214,极限位移角平均值为1/58,延性系数平均值为3.77;在整个加载过程中,弯曲变形和剪切变形对顶点位移的贡献比例基本保持不变,由剪切变形产生的顶点位移约占总顶点位移的20%。     

基于PIV技术的T形截面RC剪力墙变形性能研究

为了解决剪力墙变形全过程解耦问题,基于3个T形截面RC剪力墙的拟静力试验,采用高精度无干扰测试手段——粒子图像测速(PIV)技术对塑性铰区内的变形进行了全过程测量和筛分,并据此计算出了剪力墙顶点弯曲位移、剪切位移和滑移位移,结合试件的损伤演化过程分析了各变形分量在加载过程中的变化规律,根据莫尔圆理论讨论了各变形分量对总变形的贡献。结果表明：对于弯曲破坏为主的T形墙,翼缘受拉方向剪切变形所占比重普遍小于翼缘受压方向;在受剪钢筋未达到屈服以及混凝土斜压杆未严重软化的情况下,顶点剪切位移与总位移之比在整个塑性阶段基本保持一定值,该比值可达15%左右,而滑移位移基本控制在总位移的3%以内。因此,在T形截面RC剪力墙变形能力计算时应计入剪切变形而忽略滑移变形的贡献,并合理考虑剪切刚度的退化。