RC/UHTCC复合梁的弯曲与界面性能试验研究

超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为一种高性能纤维水泥基复合材料,具有拉伸应变硬化特征和优异的裂缝分散能力。本文采用UHTCC局部替代受拉区混凝土,试验研究集中荷载作用下钢筋混凝土/UHTCC(RC/UHTCC)复合梁的弯曲性能。以纵筋配筋率和UHTCC层厚度为试验参数,对比RC梁与RC/UHTCC复合梁以及不同UHTCC厚度的RC/UHTCC复合梁间的破坏机理、弯曲行为、界面性能以及裂缝形态等。试验结果表明,配筋率为0.67%的RC/UHTCC复合梁表现为延性的弯曲破坏或纵筋屈服后的弯剪破坏模式,其屈服荷载较RC梁显著提高,而配筋率为1%的RC/UHTCC表现为脆性的剪切-界面黏结破坏,其承载能力基本与RC梁相当。对于RC/UHTCC复合梁,混凝土层中的单一宏观裂缝转化为UHTCC层中的多条细密裂缝,而且在界面裂缝端部UHTCC层中呈现出多条细密斜裂缝形态。此外,脆性剪切-界面脱黏破坏是由贯穿剪跨区的界面裂缝以及受压区混凝土的压碎所导致,而不是由初始的界面开裂引起。     

UHTCC加固混凝土梁断裂行为分析

超高韧性水泥基材料(UHTCC)在结构加固改造中具有巨大潜力,运用断裂力学方法研究了UHTCC加固混凝土梁的开裂行为,其中混凝土以及UHTCC的开裂采用虚拟裂缝模型模拟。通过引入裂缝扩展准则以及裂缝口张开位移的协调条件,建立整体控制方程;通过叠加原理计算得到裂缝尖端净应力强度因子,最后得到荷载-裂缝口张开位移曲线。断裂力学方法计算结果与试验结果吻合良好,为UHTCC加固混凝土梁的设计提供了一种有效的计算手段。     

喷射UHTCC与混凝土界面的Ⅱ型断裂试验研究

使用喷射超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,UHTCC)加固和修补水工混凝土结构具有广阔的应用前景。为评估加固效果,采用喷射UHTCC和既有混凝土制备成的两端无切口剪切型断裂复合试件,开展单边加载剪切型断裂试验,测试两种材料的界面剪切型断裂韧度。对既有混凝土表面分别采用高压水枪冲洗、人工凿毛和涂抹界面剂三种不同的处理方法,并对比研究喷射UHTCC和浇筑UHTCC两种施工工艺,探究不同因素对复合试件界面剪切型断裂韧度的影响。试验结果表明:喷射UHTCC与既有混凝土之间黏结性能良好;界面粗糙度对界面剪切型断裂韧度无显著影响;涂抹界面剂会使界面剪切型断裂韧度显著下降;喷射UHTCC制备的复合试件其界面剪切型断裂韧度高于浇筑UHTCC制备的复合试件。喷射UHTCC技术可对水工混凝土结构进行有效的加固和修复。     

基于MCFT理论的超高韧性水泥基复合材料简支梁抗剪性能研究

简要介绍了全新的抗剪分析方法——修正压力场理论(MCFT),并将该理论应用于超高韧性水泥基复合材料梁抗剪性能研究分析中。在此基础上建立了钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)梁在弯剪复合作用下的截面分析模型;根据计算模型编制了程序,并利用该程序对UHTCC材料梁进行抗剪承载力的理论计算;同时对UHTCC梁试件进行加载试验,并将理论值与试验值进行了对比,结果显示两者较为吻合,表明MCFT理论能够较好地分析超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能。进一步研究表明:UHTCC材料简支梁中的箍筋一般能够达到屈服状态,能够承担裂缝间的应力;MCFT理论计算值能反映箍筋受力的实际情况,该理论可用于对UHTCC材料梁抗剪承载力的理论计算。     

氯盐侵蚀下TRC加固承载RC受弯梁抗裂性能

进一步完善对纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)加固受弯梁的研究,考虑了干湿循环及其与弯曲应力耦合作用对TRC加固承载RC梁抗裂性能的影响。采用四点弯曲加载的方式,对加固梁进行分级加载,分析了上述因素对加固梁的裂缝分布及发展情况的影响。研究表明:随着干湿循环次数的增加,TRC的限裂性能有所减弱,裂缝发展加快,最大裂缝宽度增大;随着弯曲应力的增大,梁的延性减弱,裂缝开展加快,最大裂缝宽度增大;承载加固对在较高弯曲应力水平情况下的梁影响较大,弯曲应力越大,对TRC和老混凝土之间的界面性能影响越大,一定程度上影响了TRC的抗裂性能。     

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。     

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。     

基于双标量损伤黏聚裂缝模型的混凝土单轴受压裂缝扩展分析

为了解决混凝土单轴受压裂缝扩展问题,将损伤力学的观点引入到黏聚裂缝模型的描述中,在热力学的框架上提出了一类双标量损伤黏聚裂缝模型。根据试验数据拟合了受拉及受剪两种损伤演化曲线,并将库伦定理引入到受剪损伤演化曲线中,使得本文提出的黏聚裂缝模型更为完善,不仅能描述混凝土单一(I、II型)裂缝模式,同时还能描述复合(拉剪及压剪)裂缝模式下裂缝面间黏聚应力与相对位移之间的关系。在数值方法上,采用非规则界面单元方法:在试块内随机划分三角网格,并在所有三角单元边界上嵌入界面单元,使得裂缝能在试件全局内随机扩展。结合以上两种方法,对混凝土单轴受压裂缝扩展进行数值模拟,数值模拟结果能较好的描述裂缝扩展过程中出现的多裂缝同时扩展、裂缝贯通汇集以及横向膨胀变形等现象。     

钢/BFRP混杂配筋混凝土梁受弯性能试验研究

纤维增强复合(FRP)筋已成为混凝土结构中替代钢筋的一种实用建筑材料。然而,FRP筋的脆性大大降低了纯FRP筋增强混凝土梁的延性。为了提高FRP筋增强混凝土梁的抗弯延性,同时保留其高强度的特性,在混凝土结构中将钢筋与FRP筋混合使用,组成钢/FRP混杂配筋混凝土梁。为了研究不同配筋率的混杂配筋梁的受弯性能,文章制作并测试了3种配筋形式的混凝土梁,包括1根普通钢筋混凝土梁。1根玄武岩纤维复合(Basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)筋增强混凝土梁和3根钢筋与BFRP筋混杂配筋梁,并对其受弯性能进行试验研究。研究的主要参数为配筋率和BFRP与钢筋的面积比。试验结果表明:钢/BFRP混杂配筋混凝土梁在极限承载力和耐久性等方面要优于普通钢筋混凝土梁;与纯FRP筋增强混凝土梁相比,钢/BFRP混杂配筋混凝土梁具有更高的延性和更好的使用性能。钢筋的加入可以提高钢/BFRP混杂配筋混凝土梁的抗弯延性。     

大跨无粘结预应力混凝土梁张拉方式的试验研究

对连续多跨预应力混凝土梁的群锚预应力筋采用单根张拉方式进行应力测试,探讨无粘结预应力筋束的张拉工艺,获得了计算预应力损失的有关参数。试验表明长无粘结预应力筋束在张拉中存在粘滞现象,得到了单根张拉、后张拉预应力筋对已张拉锁定了的预应力筋的应力影响程度和裂缝控制条件等,对预应力混凝土构件的设计和施工有较好的参考价值。更多还原     

外贴钢板加固钢筋混凝土梁有限元分析

对外贴钢板加固钢筋混凝土梁分别建立了钢筋混凝土、胶结层和钢板三个力学模型，即采用相应的材料本构关系和不同的有限单元形式，分析了加固梁的整体性能及胶结层的受力情况。结果表明，加固钢板沿梁长度向的两端部切向应力较大；胶结层的厚度对胶结层的切向应力和加固梁的整体性能影响均较小。     

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。     

不同纤维替代自密实混凝土梁中抗剪箍筋的试验研究

摘要： 通过对一系列有箍筋和无箍筋自密实混凝土简支梁在两点对称集中荷载作用下的受剪试验分析，本文研究了纤维类型、纤维掺量以及配箍率等变化参数对混凝土梁斜截面受力性能的影响，并分析了用钢纤维和混杂纤维部分替代抗剪箍筋的可能性。试验梁加载时采用位移控制。结果表明，适量的钢纤维和混杂纤维能够部分替代混凝土梁中的箍筋。当箍筋和混杂纤维共同作用时可显著提高自密实混凝土梁的极限剪力、荷载峰值后的剩余承载能力以及韧性。混杂纤维能够改变按构造要求配置箍筋的混凝土梁的破坏形态，使梁从脆性的剪切破坏转为延性的弯曲破坏。     

钢纤维自密实混凝土梁抗剪性能的研究

本文对15根自密实钢筋-钢纤维混凝土梁和6根普通自密实钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究，通过荷载-跨中挠度曲线、剪跨区荷载-混凝土主应变曲线和荷载-箍筋应变曲线，分析了钢纤维掺量、剪跨比和配箍率对梁抗剪性能的影响。基于试验结果，对比了Rilem TC 162-TDF和CECS 38:2004抗剪公式，并与实测值进行了比较。结果表明，钢纤维能够显著的提高无腹筋梁的变形能力和承载能力，改善破坏形态。由钢纤维部分取代箍筋使梁具有更好的抗剪性能；Rilem TC 162-TDF与实测值吻合较好。     

外贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验研究

采用试验和有限元分析相结合的方法,分析了外贴CFRP布加固梁的承载能力、变形特性、破坏形式和CFRP布加固承载机理.研究表明:外贴CFRP布加固能有效地提高钢筋混凝土梁的承载能力;CFRP布加固梁的刚度随CFRP布粘贴层数的增加而增加;CFRP布的高强特性在受拉钢筋应力水平较高时发挥得较充分;CFRP布加固不仅可以提高钢筋混凝土梁的承载能力,而且可以大幅度地提高其安全储备.     

超高韧性水泥基复合材料干缩性能及其对抗裂能力的影响

新近研制的超高韧性水泥基复合材料（Ultra High Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC,国外称之为Engineered Cementitious Composites，简称ECC）具有优良的韧性和能量吸收能力，在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性。本文通过干燥收缩试验，在与素混凝土、纤维混凝土进行对比的基础上，评价了UHTCC的干缩性能。试验结果表明：UHTCC的干缩主要发生在早期；早期的湿养护可避免UHTCC水分的过快蒸发，减小其干缩速度，但是却使其最终的干缩值大大增加；PVA纤维对UHTCC的干缩值影响不大。通过抗裂能力参数，结合已完成的约束收缩试验结果，对较大的干缩量并不有利约束条件下材料抗裂能力的传统概念进行了修正，指出对修复材料来说干缩量的大小仅仅表征了材料性能的一个物理参数，决定其材料抗裂能力的是其非线性变形能力的大小。最后给出了符合UHTCC干缩变形的收缩表达式。     

负弯矩作用下预应力组合梁的抗弯承载能力研究

为了对预应力加固老化病害混凝土的修复效果进行评价,研究了预应力施加于连续组合梁的负弯矩区的抗弯性能,完成了4根预应力组合梁在反向跨中集中加载下的静载试验。探讨了不同剪力连接程度对预应力组合梁受力性能的影响,分析了梁的荷载-跨中挠度特征,同时建立了弹性和极限承载能力计算式。研究结果表明,完全剪力连接的组合梁的抗弯刚度和承载力大于部分剪力连接组合梁,但刚度和承载力与剪力连接程度并不成正比例关系。通过承载能力计算值与实测值比较,发现两者误差在10%以内,满足工程精度要求。     

预应力碳纤维布加固梁斜截面承载力实验与分析

为提高被加固混凝土梁的抗剪承载力,提出在梁底粘贴预应力碳纤维布和在梁端部两侧粘贴碳纤维布复合加固技术。设计了5根无腹筋混凝土梁,进行静力加载试验,试验分析不同加固方式对混凝土梁的抗剪承载力影响,同时对复合加固混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析和推导,建立了实用的理论计算公式,理论计算结果与试验数据符合较好。