纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土受弯梁的抗裂性能研究

采用纤维编织网增强混凝土(TRC)这种新型材料对结构进行修补加固不仅可以改善结构的性能,而且可以几乎不增加结构的截面尺寸。为了评估TRC增强钢筋混凝土构件的抗裂能力,分别对14根不同情况的梁进行弯曲试验。结果表明,在钢筋混凝土梁配筋率一定的情况下,提高TRC层中的配网率可以有效地延缓梁上主裂缝的发展,减小裂缝的宽度和间距;纤维编织网的表面粘砂处理能更好发挥纤维编织网的约束能力,从而有效减小梁受拉区底面的最大裂缝宽度。精细混凝土中掺加聚丙烯纤维有助于提高梁的起裂荷载和减小梁正常使用阶段的裂缝宽度,有助于改善精细混凝土的韧性。新老混凝土界面植入U型抗剪销钉可以提高增强后梁的整体刚度,从而提高其抗裂性能;而涂抹界面剂的作用不明显。最后,基于钢筋混凝土结构的裂缝间距和宽度计算理论,定性地分析了纤维编织网对钢筋混凝土结构裂缝计算中控制参数的影响。     

TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能初探

为研究纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,简称TRC)加固偏心受压水工结构的抗裂性能,对6根偏压短柱进行试验,研究了配网率和前期受力对TRC控制偏心受压结构裂缝的影响,在此基础上,建立了TRC加固下的偏心受压结构的裂缝扩展理论,进一步分析了裂缝的扩展规律。研究结果表明:对于一次受力结构,以基体材料开裂、受拉钢筋屈服为界限点裂缝呈现出3个扩展阶段;对于二次受力结构,滞后应变(前期受力历史造成)小于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、基体材料开裂和受拉钢筋屈服为界限点呈现出4个扩展阶段,而当滞后应变大于基体材料开裂应变时,裂缝扩展以加固点、受拉钢筋屈服为界限点呈现出3个扩展阶段;在扩展阶段转变处,裂缝扩展速率(偏压荷载与裂缝扩展深度的比值)突增,但是在同一阶段内裂缝扩展速率逐渐减小;采用TRC可以有效地控制偏心受压结构主裂缝的发展,配网率越高,裂缝分布越均匀,条数越多,间距和扩展速率越小;前期受力对采用TRC抑制裂缝深度扩展的影响明显,而对抑制裂缝宽度扩展的影响较轻,总体而言前期受力历史越大,效果越差。     

疲劳荷载下纤维编织网增强混凝土加固RC 梁的弯曲性能

为了研究纤维编织网增强混凝土(TRC)加固方式、配网率、梁的损伤程度对TRC加固RC梁疲劳性能的影响,对7根梁进行了弯曲疲劳试验。其中,1根梁不加固、3根梁采用三面加固(U型加固)、3根梁采用单面加固。试验结果表明:TRC加固梁在疲劳荷载作用下与其在静载作用下有着不同的破坏形态。加固梁的疲劳寿命与配网率的大小有关,当配网率较低时,加固梁的疲劳寿命与未加固梁的几乎相当;当配网率大于某一值时,加固梁的疲劳寿命随着配网率的增大而提高。同样配网率下,单面加固方式对疲劳寿命的提高、纯弯段弯曲裂缝的控制优于U型加固,而U型加固对斜裂缝的控制优于单面加固。TRC对损伤梁有较好的加固效果,损伤程度的大小会影响梁加固后的疲劳寿命。     

预应力CFRP加固再生混凝土梁裂缝分析

以7根预应力CFRP加固钢筋再生混凝土梁为研究对象,对再生混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式进行参数修正,提出预应力CFRP加固再生钢筋混凝土梁最大裂缝宽度的计算公式,结果表明计算值与试验值误差较小,吻合良好。     

预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的受力试验

采用预应力碳纤维布(CFRP)、非预应力CFRP加固钢筋混凝土梁与未加固对比梁进行受力试验,分析了预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏特征,研究CFRP预应力和混凝土预裂对加固钢筋混凝土梁的裂缝、挠度、混凝土和CFRP应变、开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的影响。结果表明:对CFRP施加预应力可充分发挥其高强的特性;预应力CFRP可明显增强加固钢筋混凝土梁的抗弯性能,提高开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,提高截面抗弯刚度,增大极限破坏时的挠度和延性,减小裂缝宽度和延伸长度;混凝土预裂将在一定程度上降低预应力CFRP对加固梁抗弯性能的增强作用。     

干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值分析

对于海洋浪溅区或潮汐区的混凝土结构,水分主要以气相和液相两种形式存在于混凝土内部孔隙结构中。基于混凝土毛细吸水的非饱和流体理论,建立了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的一维非线性方程。考虑水分在干燥与湿润阶段传输的滞后性,分别建立了干燥和湿润两阶段单条裂缝处水分的传输速度模型。在细观层次上,将混凝土看作由粗骨料、砂浆、界面过渡区(ITZ)以及裂缝所构成的四相复合材料,利用含单条裂缝的二维格构网络模型,开展了干湿交替下开裂混凝土中水分传输的细观数值仿真分析。通过与已有文献中的试验数据对比,验证了所建立的干湿交替下开裂混凝土中水分传输模型的正确性。利用以上数值模型,进而分析了干湿循环机制(干湿循环时间比、循环次数)以及裂缝宽度对水分分布的影响规律。结果表明:对于给定裂缝宽度,干湿循环时间比和循环次数决定着裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量分布;当裂缝宽度介于0.05~0.3 mm时,裂缝处和垂直裂缝方向的水分含量随着裂缝宽度的增大而减少。     

钢筋对混凝土早期干燥收缩裂缝影响的实验研究

文章通过混凝土板干燥实验,观测在配筋率与钢筋直径变化时混凝土板因干燥收缩产生的裂缝特征,分析钢筋对混凝土干燥收缩抗裂性能及最大裂缝宽度的影响规律。认为配筋能明显提高混凝土的抗裂能力,有效抑制混凝土早期干燥收缩裂缝的产生与发展,但钢筋对混凝土早期干燥收缩裂缝的影响规律与其对荷载裂缝的影响规律有明显差异。基于荷载裂缝的极限拉伸应变及最大裂缝宽度的计算式不能适用于钢筋混凝土早期干燥收缩裂缝的计算。     

地震荷载作用下裂缝内水压变化规律研究

在地震荷载作用下,混凝土重力高坝含水裂缝快速张开闭合导致水体压缩,产生附加水压,极易引起裂缝失稳。为了探究地震荷载作用下裂缝内水压变化规律,假定裂缝形状为椭圆形,推导出裂缝在地震荷载作用下附加水压计算公式。通过实例分析地震荷载作用对裂缝内附加水压及裂尖应力强度因子在不同方向、不同尺寸以及不同排水率条件下的影响。研究表明:在地震荷载作用下,计算实例的最大附加水压达到初始水压的7.55倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压和裂尖附加应力强度因子快速减小,且初始裂缝宽度越小,排水率对附加水压的影响程度越大;裂缝倾斜角度对裂尖附加应力强度因子影响不显著。研究结果可为进一步研究地震荷载作用下重力高坝中裂缝的稳定性提供理论基础。     

TRC加固水工偏心受压结构的抗裂性能研究

探究TRC加固水工偏心在实际工程中的抗裂性能,并通过试验分析配网率以及前期压力与TRC加固偏心产生裂缝之间的关联,并以此为基础研究TRC加固偏心在裂缝扩展上的规律。根据研究结果显示,结构一次受力中的表现是以基体发生裂缝及受力钢筋发生屈服为发展起始的3种扩展阶段;在二次受力中,使用TRC加固的试件裂缝宽度及深度的扩展过程较为相似;在结构的裂缝扩展阶段,疲劳裂纹扩展速率增幅较大,但是同一个裂缝扩展阶段其扩展速率却呈现衰减的趋势;使用TRC可有效的制约偏心结构在压力作用下的裂缝扩展,并且配网率数值较大,其产生的裂缝越均匀、裂缝条数越多、裂缝的间距与扩展速率数值就越小;结构前期所受应力与TRC制约裂缝扩展的联系较大但对于裂缝宽度的扩展则不具有直接联系。     

干湿循环作用下黏性土堤坝裂缝形成机制研究

干湿循环是引起黏性土裂缝发育的重要因素之一,裂缝形态和张裂深度是影响堤坝稳定的主要因素。本文基于国内外室内试验和理论研究成果,通过干湿循环作用对黏性土裂缝形态和张裂深度的研究,揭示出干湿循环作用下黏性土堤坝裂缝的形成机制。研究表明：干燥过程中黏性土的基质吸力增大,逐渐由饱和状态进入非饱和土状态;黏性土基质吸力受土体含水率影响非常大,脱湿过程中形成较大张拉应力,当非饱和土的含水率达到临界值就会引起土体开裂;干湿循环会使黏性土堤坝形成网格型裂缝,堤坝顶部裂缝带较深,底部较浅;干湿循环对黏性土堤坝裂缝张裂深度影响是一个动态过程,裂缝带主要受到气候和地下水深度的影响。研究成果可以为堤坝的安全运行管理提供理论支撑,具有较强的现实意义。     

截面高度对钢筋混凝土梁裂缝分布影响的试验研究

为建立混凝土结构裂缝验算的统一公式，通过试验研究了截面高度对钢筋混凝土简支梁裂缝分布形态、裂缝间距和裂缝宽度的影响规律。根据裂缝的产生机理、延伸发展特征和宽度变化规律提出了分型统计的原则，进行各类型裂缝数量、平均裂缝间距、平均裂缝宽度及最大裂缝宽度分布规律的分型统计分析。明确了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征的物理意义，即该裂缝为在后续各级荷载作用下，因开裂截面钢筋拉应力和混凝土受拉区高度的持续增大而得以持续延伸到中和轴附近的主裂缝。提出了以纵向受拉钢筋直径为变量的有效受拉截面高度的计算方法，提出了考虑截面高度与有效配筋指数耦合影响的平均裂缝间距计算模式。     

水工混凝土构件配置高强钢筋后裂缝计算研究

为了研究水工混凝土构件配置高强钢筋后裂缝计算公式,从而对《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)中裂缝计算公式修正提供参考,本文对32根高强钢筋混凝土梁进行了受弯试验研究,分析其裂缝发展性能,结合收集到的其他研究者同类试验裂缝数据共计167组,从水工角度对该类构件的裂缝宽度计算进行了统计分析。结果表明:此类高强钢筋混凝土构件裂缝发展规律同普通钢筋混凝土构件相同。但是,构件短期效应下最大裂缝宽度实测值大于2008水工规范计算值。为此,本文基于以上试验数据给出了与试验数据符合良好的裂缝宽度计算公式。这些公式不仅可以用于配置高强钢筋水工混凝土构件的裂缝计算,而且还可以作为《水工混凝土结构设计规范》修订参考。     

钢筋钢纤维混凝土深梁抗裂度的计算方法

通过对28根深梁的试验研究，探讨了钢纤维混凝土层厚、钢纤维体积率和剪跨比等因素对钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的影响，以及达到全截面加入钢纤维对抗裂度增强效果的钢纤维混凝土层厚。试验表明：深梁的抗裂度随钢纤维体积率的增加而增大，当钢纤维体积率ρf=20%时，正截面可提高80%左右，斜截面抗裂度可提高50%左右，当钢纤维混凝土层厚达到深梁高度的0.6倍时，可 达到全截面加入钢纤维对抗裂度的增强效果。提出了与普通钢筋混凝土深梁和钢筋钢纤维混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的计算公式。     

CFRP外包膨胀混凝土组合梁的抗弯性能

预应力混凝土结构在抗裂和抗渗方面都有着天然的优势,然而复杂的张拉工艺和严格的锚具制作制约了其在实际工程中的应用和发展。为研究出新型预应力结构,提出了CFRP外包膨胀混凝土组合梁技术,并对5根膨胀混凝土组合梁(SHCC)和5根普通混凝土组合梁(PCC)进行了抗弯性能试验研究。试验主要考虑了混凝土的种类、CFRP片材的层数和布置形式。试验结果表明,在CFRP增强方式相同的情况下,SHCC试件比PCC试件表现出了更好的延迟开裂、控制裂缝宽度和承受荷载的能力。组合梁的承载力随CFRP配筋率的增加而增大,然而过大的配筋率会使组合梁的破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变。在配筋率相同的条件下,相比CFRP对称布置,偏心布置CFRP组合梁试件表现出的抗弯性能更加优越。     

考虑隧洞充水过程的衬砌裂缝宽度计算

分析压力隧洞实际充水过程中的衬砌工作性态,给出稳定渗流状态下的裂缝宽度方程以及考虑充水过程的衬砌裂缝宽度计算方法,以此大体反映钢筋应力(sσ)和裂缝宽度(2a)的发展史,认为其最大值与充水过程有关,其长期稳定值与过程无关。实例计算表明:稳定渗流、衬砌、围岩分开工作状态下的最大钢筋应力σs′及2a值与不透水衬砌常用公式的计算值相比差别很大,而两者联合工作时差别不大。     

玻璃纤维聚合物筋混凝土梁裂缝和挠度的特点及计算方法

通过62根玻璃纤维聚合物筋混凝土梁和钢筋混凝土梁的弯曲试验，探讨了玻璃纤维聚合物筋混凝土梁的正截面受力性能。以这些试验结果为基础，本文重点分析了玻璃纤维聚合物筋类型、配筋率对裂缝间距、宽度以及梁挠度的影响，建议了适合于玻璃纤维聚合物筋混凝土梁特点的裂缝宽度和挠度的计算方法。     

钢筋混凝土梁裂缝相似性与计算方法

 结合结构仿真模型试验相似理论,依据裂缝宽度计算理论与试验数据统计分析,分别推导出钢筋混凝土梁平均裂缝间距与最大裂缝宽度的相似比计算公式。通过二组二维相似及 1 组 3 维相似的钢筋混凝土原型梁与模型梁实测平均裂缝间距与最大裂缝宽度的对比试验,研究了本文计算方法的适用性。实现了由模型钢筋混凝土梁的裂缝分布和宽度反演到原型梁的目的,为钢筋混凝土变态仿真模型试验设计提供了科研依据。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm×100 mm×300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明:在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

微弯弧形钢筋混凝土结构裂缝控制验算方法研究

为了解微弯弧形钢筋对裂缝分布和宽度的影响,对配置微弯弧形钢筋的受弯板和某上闸首结构进行了空间有限元计算,并与配置直钢筋的受弯板和上闸首结构进行对比分析。根据分析结果给出了配置微弯弧形钢筋与直钢筋的受弯板、上闸首结构最大裂缝宽度之间的关系,建议在布置微弯弧形钢筋时应避开应力最大部位。结合受弯板试验结果,提出在进行微弯弧形钢筋结构件裂缝控制验算时,可将微弯弧形钢筋换算成直钢筋,并给出裂缝控制标准。     

圆形截面钢筋混凝土构件裂缝宽度试验研究

对大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉圆形截面钢筋混凝土试件进行了试验，测定了不同荷载下的钢筋应变、裂缝宽度、裂缝宽度-荷载曲线和钢筋应力-荷载曲线，研究了各种试件的裂缝发展规律．结果表明，各种试件的裂缝发展规律基本一致，即荷载很小时不出现裂缝；从混凝土出现第一条裂缝到钢筋屈服，裂缝宽度随荷载基本呈线性增长；钢筋屈服后，裂缝随荷载增大而迅速增长．最后对裂缝宽度进行了统计分析，给出裂缝宽度的概率分布．