湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15 d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

自密实混凝土与老混凝土粘结滑移关系的有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土粘结滑移试验研究的基础上,采用弹簧单元模拟新老混凝土的粘结面,通过有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土考虑粘结滑移的推出试件有限元分析.通过与试验结果的比较,验证了有限元模型的可行性.计算结果表明,加载端的应力最大,是个薄弱环节;加载端处应变最大而自由端处应变最小,其分布规律符合粘结滑移的扩散机理;粘结应力从自由端到加载端是不断增大的,且大部分区段内增长平稳,而在加载端附近则应力变化较为明显;粘结应力在整个粘结长度上的分布接近于指数分布.研究成果可为自密实混凝土加固工程的受力分析提供参考.     

纤维增强塑料筋与珊瑚混凝土粘结滑移本构模型

鉴于ＦＲＰ筋与钢筋之间、珊瑚混凝土与普通混凝土之间的物理力学特性差别,现有的钢筋－混凝土粘结滑移理论无法准确描述ＦＲＰ筋－珊瑚混凝土间的粘结滑移行为。在已有研究成果和试验的基础上,建立了适用于ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土粘结滑移本构模型,并求解基于该模型上升段的粘结－滑移微分方程解答,利用该模型推导出ＦＲＰ筋在珊瑚混凝土构件中的最小锚固长度的理论公式,并引入珊瑚混凝土修正系数。结果表明：该模型测算结果与试验数据吻合良好,研究成果为ＦＲＰ筋与珊瑚混凝土的粘结理论研究提供了有益的参考。     

地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁弹性应力计算公式推导与验证

地下粮仓因其周围地层的低温或准低温环境对保障粮食品质安全具有显著优势,它是构建绿色生态储粮体系的重要技术支撑。结合工程实际提出一种圆形钢板-混凝土组合地下粮仓,该新型地下粮仓的圆筒形仓壁是由钢板和混凝土两种异材组成的钢板-混凝土组合仓壁(薄柱壳),其强度计算决定着组合仓壁的安全性,是首要应该解决的问题。弹性力学经典的受压圆筒应力计算公式对其不适用,为了研究该组合仓壁的弹性应力求解问题,采用地下结构常用的荷载-结构法,将外侧水土作用简化为沿圆筒外侧均布径向压力,引入了3个假设,建立了受均匀外压作用下的双层异材圆筒计算模型。根据弹性力学理论,计算模型的应力边界条件、界面条件和位移单值条件,推导了受均匀外压双层异材圆筒的应力计算公式。以圆形地下粮仓实际工程的结构参数,建立了钢板-混凝土组合仓壁工程算例,利用推导的双层异材圆筒应力计算公式求得工程算例的解析解,采用有限元法得到工程算例的数值解,二者吻合良好,验证了该双层异材圆筒应力计算公式的正确性。推导的受均匀外压双层异材圆筒弹性应力计算公式解决了地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁的应力求解问题,为地下圆形粮仓钢板-混凝土组合仓壁工程应用提供理论参考。     

活性粉末混凝土受弯构件中钢筋粘结性能

为了研究活性粉末混凝土构件中钢筋的粘结特性,采用梁式试验方法分析了各因素对粘结性能的影响,建立了粘结应力-滑移本构模型,并与普通C40混凝土进行对比.研究表明:活性粉末混凝土试件与C40混凝土试件的粘结应力-滑移曲线整体规律相同,活性粉末混凝土的抗压强度及粘结强度都远大于普通混凝土,其中极限粘结强度τu约为C40混凝土的3倍,其对应的滑移值su约为C10混凝土的2倍,相对粘结强度τu/(fcu)i约为C10混凝土的1.6倍;根据试验曲线及试件破坏过程对活性粉末混凝土与钢筋之间的粘结机理进行分析,并根据试验数据统计回归出多因素影响下锚固特征值的经验公式,建立了四折线的粘结应力-滑移本构模型.     

植筋胶与混凝土界面粘结滑移性能的试验研究

为了研究植筋胶与混凝土界面的粘结滑移性能,以植筋锚固长度、植筋胶层厚度及钢筋表面特征为参数,进行了 6组高强混凝土植筋无约束推压试验,分析了各参数对植筋胶与混凝土界面的粘结应力、粘结滑移性能等的影响.试验结果表明,所有试件均发生植筋胶层与混凝土界面的粘结滑移破坏,且不出现混凝土基体锥体破坏.在其他条件相同的情况下,高强...     

冻融作用后钢筋与混凝土之间粘结性能研究

目的研究冻融循环作用后钢筋与混凝土之间粘结性能的退化规律.方法测定在常态和经过了50、100、150、200次快速冻融循环作用后钢筋与混凝土之间的粘结劈裂强度以及粘结滑移曲线,分析了粘结应力与粘结劈裂强度随冻融循环次数的退化规律.结果将试验结果与冻融作用后混凝土的劈拉强度衰减规律进行了对比,发现粘结劈裂强度表现出更显著的退化趋势,通过界面理论解释了钢筋与混凝土粘结过渡区的形成机理和显微结构特点,阐明了粘结性能对冻融作用的高敏感性,印证了宏观力学试验的测试结果.最后,建立了与相对动弹模损失率相关的粘结滑移本构方程及相关参数.结论冻融循环作用将导致钢筋与混凝土之间粘结界面发生损伤,出现局部"脱粘"现象,增大了混凝土发生粘结劈裂破坏的可能性.     

CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法

为完善CFRP布加固混凝土梁裂缝宽度计算方法,一方面基于粘结-滑移理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝间距和宽度公式进行推导,提出了适用于计算CFRP布加固钢筋混凝土梁和有粘结预应力混凝土梁裂缝宽度的理论分析方法;另一方面又按照传统钢筋混凝土结构裂缝分析思路,在平均裂缝宽度lm计算公式中引入CFRP布和有粘结预应力筋影响项,在裂缝宽度wm计算公式和钢筋应力不均匀系数ψ的计算公式中引入考虑CFRP布和有粘结预应力筋作用的影响系数δf,并给出相应半理论半经验公式.两种分析方法的计算结果与试验结果吻合较好.     

铝合金板混凝土界面的粘结滑移性能及其本构关系

铝合金板具有轻质高强、耐腐蚀性和延展性好等优点,是复杂恶劣环境中加固混凝土结构的理想材料。基于双剪试验进行铝合金混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,得到了其破坏形态、荷载应变关系曲线、粘结界面剪应力分布曲线、荷载滑移关系曲线以及界面极限承载力,分析了不同的混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度条件下界面粘结滑移性能的演化规律。研究表明：加载过程中,界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不再增加,同时,铝合金表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。通过测量铝合金板的应变得到了不同参数条件下铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线,结果表明：铝合金板混凝土粘结滑移本构曲线存在明显的界面软化特征和非线性行为。     

分析FRP-混凝土界面力学状态的数值逼近方法

目的 研究FRP与混凝土粘结区域的应变分布,提高应变测量数据的连续性和光滑性.方法 基于数值逼近的思想,采用了C2连续的插值算法,并对保形插值算法进行局部改进,以粘结面上实测的应变数值为基础对其它区域的应变进行插值逼近.结果 获得了C2连续的纤维布应变分布曲线和胶层粘结应力的传递规律,FRP-混凝土界面有效粘结长度,以及界面剪应力滑移关系.结论 保形插值逼近是对离散试验数据进行连续化的一种有效的方法.     

循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系是研究CFRP加固混凝土结构疲劳性能的重要基石.通过对18个双面剪切试件进行静载及疲劳试验,分析探讨了循环荷载作用下CFRP-混凝土界面破坏过程及粘结-滑移关系.结果表明,随着循环荷载次数及应力水平增大,界面粘结性能降低,CFRP片材也更早出现剥离现象,剥离长度和应力水平呈线性关系;端部滑移变化表现为两个阶段,快速增长阶段和稳定增长阶段;应力水平越高,对应的粘结-滑移曲线中最大剪应力就越大.     

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.     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明:开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。     

混凝土构件粘钢加固粘接应力及锚固长度

本文用试验及有限元计算方法,获得了钢筋混凝土构件与被粘钢板接触面上的粘接应力分布规律。以此规律为基础,拟合成了用数学方程表达的粘接应力分布形态公式。应用弹性力学的基本方程,推导出了粘接应力波及的范围与钢板中应力的关系。建立了混凝土构件拔拉受力锚固长度的计算公式和弯曲受力锚固长度的判别公式。     

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。     

表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力CFRP板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力CFRP板条放张后界面粘结应力、CFRP拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及CFRP拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后CFRP混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。     

双材料界面剪切应力分析

在传统弹塑性理论的基本框架内,考虑应变梯度效应,分析了钢与混凝土粘结界面处混凝土局部滑移带内部塑性剪应变的规律,推导了剪应力与剪切滑动位移的关系及剪切滑移切向速度表达式.混凝土粘结滑移层内部应变集中程度随剪应力降增加而加剧,在应变软化阶段,剪切滑移切向速度与剪应力卸载率成正比.应用虚功率原理和塑性极限分析上限定理,分析了钢与混凝土双材料界面的剪切滑移强度,认为起主要作用的是混凝土的抗拉强度、与型钢表面状况有关的粘聚力、机械咬合力和混凝土对型钢的横向约束力等.     

钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移性能研究

在钢板与轻骨料混凝土组合梁中，钢板与轻骨料混凝土的交接面必产生相对滑移，这种滑移是影响组合梁受力性能的一个重要因素，可降低组合梁的承载力，增加组合梁的变形．通过5根钢板与轻骨料混凝土组合梁的试验研究，分析了钢板与轻骨料混凝土组合梁的交接面滑移性能，利用弹性理论，建立其交接面相对滑移微分方程，得到不同工况下的钢板与轻骨料混凝土组合梁滑移计算公式。并通过试验对其进行验证，理论计算结果与试验结果吻合良好．     

基于颗粒接触理论的深层砂土剪切波速度

为了研究深层砂土剪切波速度,首先假设深层砂土为不规则排列等球体颗粒的集合体,在颗粒接触理论以及细观颗粒弹性力学的研究成果上推导出砂土的等效剪切模量,继而得到宏观剪切波速计算公式;然后分析了孔隙率、饱和度、内摩擦角、土粒密度、应力大小以及砂土颗粒的弹性模量和泊松比等因素对剪切波速的影响,最后将理论方法计算结果与深层砂土实...     

梁中受压钢筋粘结锚固性能研究

为了研究重复荷载作用下框架梁中受压钢筋粘结锚固及滑移的变化规律,根据对一组足尺寸框架边节点试件的试验,认为该种钢筋的应变,粘结应力及滑移值均较小,粘结锚固问题易于保证,本文还建立了其粘结应力和滑移值的计算公式。