基于基因表达式编程的NSM FRP-混凝土粘结强度预测模型

纤维增强复合材料（fiber-reinforced polymer,FRP）已被广泛应用于混凝土加固工程中。FRP与混凝土界面间的粘结性能是影响加固效果的重要因素之一,为准确预测FRP嵌入式加固（near-surface-mounted,NSM）NSM FRP-混凝土的粘结强度,运用基因表达式编程（gene expression programming,GEP）方法,选取混凝土抗压强度、粘结长度、槽深宽比、FRP轴向刚度、FRP抗拉强度及环氧树脂抗拉强度等6个参数作为粘结强度的影响因素,建立了NSM FRP与混凝土粘结强度的预测模型,提出了具体的计算公式。通过比较粘结强度预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该模型具有一定的可靠性。对该模型进行敏感性分析,发现其可以反映粘结强度与单因素之间的内在关系,即粘结强度随着粘结长度、混凝土抗压强度、槽深宽比及FRP轴向刚度等因素的增大而增大。将该GEP模型与经验模型及小波神经网络模型进行比较,并选取6个统计指标对模型进行评价。结果表明,GEP模型与小波神经网络模型的精度较高,各项误差指标均较小,决定系数分别为0.793和0.787。总体而言,GEP模型的精度略优于小波神经网络模型,二者的精度均远高于经验模型。     

基于基因表达式编程的NSM FRP–混凝土粘结强度预测模型

纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于混凝土加固工程中。FRP与混凝土界面间的粘结性能是影响加固效果的重要因素之一,为准确预测FRP嵌入式加固(near-surface-mounted,NSM)NSM FRP–混凝土的粘结强度,运用基因表达式编程(gene expression programming,GEP)方法,选取混凝土抗压强度、粘结长度、槽深宽比、FRP轴向刚度、FRP抗拉强度及环氧树脂抗拉强度等6个参数作为粘结强度的影响因素,建立了NSM FRP与混凝土粘结强度的预测模型,提出了具体的计算公式。通过比较粘结强度预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该模型具有一定的可靠性。对该模型进行敏感性分析,发现其可以反映粘结强度与单因素之间的内在关系,即粘结强度随着粘结长度、混凝土抗压强度、槽深宽比及FRP轴向刚度等因素的增大而增大。将该GEP模型与经验模型及小波神经网络模型进行比较,并选取6个统计指标对模型进行评价。结果表明,GEP模型与小波神经网络模型的精度较高,各项误差指标均较小,决定系数分别为0.793和0.787。总体而言,GEP模型的精度略优于小波神经网络模型,二者的精度均远高于经验模型。     

自应力钢管混凝土界面粘结性能的非线性有限元分析

采用有限元分析软件ANSYS对钢管与核心自应力混凝土界面粘结性能进行分析,对混凝土施加温度作用模拟自应力混凝土的特性,建立了钢管自应力混凝土推出试验的分析模型.将模型分析所得的界面粘结强度和粘结强度-滑移曲线与20组试验数据进行对比研究,结果表明数值分析结果与试验结果吻合良好.在此基础上,探讨了不同自应力、核心混凝土强度及含钢率对钢管自应力混凝土界面粘结强度的影响,结果表明,钢管自应力混凝土的界面粘结强度受核心自应力混凝土强度的影响不明显,随含钢率的增大而略有增大,随自应力值的增大而显著增大.     

RC类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型

通过22组活性粉末混凝土中心拔出试验,分析了混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋与RPC粘结长度对变形钢筋与RC类活性粉末混凝土粘结性能的影响,总结了钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏以及钢筋拔出与混凝土劈裂破坏同时发生等3种破坏模式的发生条件,结合试验数据拟合得到RC类养护模式下各粘结锚固特征值计算公式,建立了RC类活性粉末混凝土钢筋平均粘结应力-滑移本构模型,并利用该模型与试验结果进行验证,效果较好;通过钢筋内贴应变片中心拔出试验,分析粘结应力分布规律,拟合得到粘结位置函数。试验结果表明:变形钢筋与活性粉末混凝土粘结强度随混凝土抗压强度的增大而增大;随着钢纤维掺量增加,极限粘接强度τu和残余粘接强度τr呈增大的趋势;随着钢筋直径的增大,初始粘接强度τ0先减小后增大,τu和τr减小;随着钢筋粘结长度的增大,τ0和τr增大,而τu呈减小趋势;随荷载增加,粘结应力峰值从加载端向自由端移动;粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀;结合平均粘结应力-滑移本构模型和粘贴位置函数得到的公式能较为充分地反映RC类活性粉末混凝土与变形钢筋的粘结应力-滑移本构模型。     

应变率对混凝土抗压特性的影响

在MTS伺服疲劳机上对混凝土试件进行动态受压试验，系统地分析和研究了混凝土屈服强度与内变量及混凝土极限抗压强度与内变量变化率之间的关系，混凝土抗压强度与变形特性与应变率之间的关系，试验结果表明：随着塑性应变的增加，混凝土屈服强度增加，达到极限抗压强度后，屈服强度开始降低；随着塑性应变率的增加，混凝土极限抗压强度发生了明显的增加，但随着塑性应变速率的增加，强度的增加值变小；随着应变率的增加，混凝土的弹性模量增加；但混凝土泊松比随着应变率的增加没有明显的改变。     

施工期混凝土力学性能的试验研究

通过测试施工期混凝土材料的力学性能参数(立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变本构关系曲线),研究了混凝土力学性能随龄期的变化规律,参照相关文献考虑龄期的影响建立了施工期混凝土各力学性能参数的计算模型.研究表明:随着龄期的不断增长,混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线的峰值应力逐渐增大,而应力-应变曲线的峰值应变逐渐减小;前7d混凝土各力学性能指标变化速度较快,7d后变化速度逐渐变缓.     

再生混凝土粘结性能试验研究

为进一步在实际工程中推广应用再生混凝土,通过再生混凝土拔出试验,研究再生粗骨料、细骨料取代率,水灰比及锚固条件对再生混凝土抗压强度、粘结性能的影响.结果表明:再生混凝土的粘结强度随再生粗骨料取代率增加而增加,在粗骨料取代率约为60%时取得最大值,随后降低;再生混凝土的粘结强度随再生细骨料取代率增加而降低;再生混凝土的粘结强度优于普通混凝土;过多掺入再生粗、细骨料会降低再生混凝土抗压强度;降低水灰比可提高再生混凝土抗压强度及粘结强度,水灰比变化对再生混凝土抗压强度的影响较普通混凝土小;适当增加保护层厚度(≤3 d)及锚固长度可以提高再生混凝土粘结强度.     

玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆粘结性能的影响因素分析

通过对国内外大量拉拔试验和梁式试验得到GFRP筋与混凝上粘结性能试验结果的调查分析,探讨了GFRP筋的表面形状与表面处理方法,GFRP直径、GFRP埋入长度、混凝土强度等级与使用环境等因素对GFRP筋粘结强度的影响,指出了FRP筋的粘结滑移关系模型与粘结长度计算公式的特点与应用条件.分析表明：①粘结强度随着肋间距的增大先增加后下降,随着肋高度的增大也是先增加后下降,随着肋宽度的增加而增大;GFRP筋的粘结强度随着埋入长度的增加而降低,随着混凝土强度的提高而增加;GFRP筋在使用环境中性能的劣化使得其与混凝土粘结强度降低.②试验方法与试件没有统一标准,GFRP锚杆粘结性能研究缺少大量实验数据的支撑.     

乌审旗地区风积砂混凝土的强度特性试验研究

为研究乌审旗地区风积砂混凝土的强度性能,对不同强度等级的风积砂混凝土进行对比试验,研究风积砂混凝土在强度等级相同时风积砂砂率对其抗压强度的影响,以及在风积砂砂率相同时其抗压强度的变化规律.结果表明:采用乌审旗地区的风积砂作为混凝土细骨料,其在强度上均满足C30、C35、C40强度等级的要求,但其抗压强度均在不同程度上低于采用普通机制砂配制的混凝土.当强度等级为C40时,风积砂混凝土的抗压强度随着砂率的增大而减小;当强度等级为C35、C30时,风积砂混凝土的抗压强度随砂率的增加而先增大后减小;砂率为30%时抗压强度达到峰值.在砂率相同的情况下,混凝土强度的抗压强度随强度等级的增加而增加.     

真三轴加载条件下混凝土的力学特性

采用真三轴设备对100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块进行静态加载。首先,保持三个轴向的应力相同,施加应力到设计值p。然后,在保持最小主应力(Z轴)恒定并且X轴应变速率与Y轴应变速率之比也恒定的条件下,单调地增加Y轴应变。通过这种复杂加载试验,研究了混凝土的强度和体积特征。结果表明:在应力-应变混合路径加载的真三轴试验下,混凝土的抗压强度随着最小主应力的增大而增大,随着加载应变速率比的增大而线性递减,都大于单轴抗压强度,最高可达单轴抗压强度的3.4倍;混凝土试块在只经历静水压的加载历史时,初始剪切模量不受影响,不同组剪应力-剪应变关系曲线初始段都存在重合现象。峰值体积应变随着最小主应力和应变速率比的增大而增大,体积先减小后增大,出现扩容现象;当最小主应力为10MPa时,混凝土的峰值强度和峰值体积压应变几乎同时出现,并随着最小主应力的增大,两者出现的时间间隔增大,峰值体应变滞后。