混凝土-环氧树脂粘结界面的断裂模拟

在混凝土加固工程中,常采用环氧树脂等混凝土灌浆材料进行混凝土裂缝修复,会形成混凝土与环氧树脂的粘结界面。界面的强度影响结合材料强度,对界面性能的研究至关重要。基于ABAQUS采用内聚力单元和扩展有限元单元分别模拟界面断裂与混凝土断裂,以此研究含界面的混凝土断裂问题。讨论了界面粘结强度、混凝土抗拉强度、混凝土断裂能对含界面的楔入劈拉试件受力性能的影响。模拟结果表明,不仅数值分析结果与实验结果吻合较好,而且还能表现界面的损伤、断裂破坏过程,能够预测构件的承载力,有助于界面的优化设计。     

注胶修复混凝土框架结构模型振动台试验

以相似比为1∶4的双跨8层混凝土框架模型为试验对象,按照8度多遇(0.084g)、8度基本(0.24g)、8度罕遇(0.48g)以及8度半罕遇(0.612g)的顺序,分四个阶段对模型结构进行模拟地震试验,框架模型损坏后,对框架损伤区域的裂缝进行环氧树脂注胶修复,然后对框架模型输入与初次振动台试验相同的工况进行再次振动台试验,并比较混凝土框架模型在初次振动台试验、再次振动台试验中动力特性指标的变化特点,注胶修复前、后的不同水准地震作用下混凝土构件开裂、压碎等破坏形态以及模型结构层间刚度;将试验结果推算至原型,比较原型层间位移角等指标,以此评价注胶修复技术修复混凝土框架结构的有效性。试验结果表明,采用的环氧树脂注胶修复技术可以有效地修复震损后的混凝土框架结构。     

基于扩展有限元法的RC剪力墙抗震性能模拟

采用基于ABAQUS的扩展有限元方法对RC剪力墙的拟静力试验进行模拟,将模拟所得的开裂破坏过程、滞回曲线、滞回环和骨架曲线与试验结果进行对比,并分析开裂混凝土单元的力学反应,结果表明模拟所得的构件开裂过程和破坏形式,以及试件承载能力、刚度退化、位移延性等性能与试验结果吻合较好,证明了模拟方法的可行性。借助这种方法,进一步探究了轴压比和剪跨比等影响因素对剪力墙抗震性能的影响,结果表明:随轴压比增大,剪力墙承载力增大,极限位移减小;剪跨比减小时,剪力墙承载力有所增加,而极限位移减小。以上模拟结果均与试验结论一致。     

环氧树脂修复混凝土裂缝的断裂试验研究

对6个混凝土试件进行楔入劈拉试验,劈裂后采用环氧树脂注胶技术修复试件,然后再次对试件进行楔入劈拉试验,对比两次试验中试件的破坏界面和断裂参数.结果表明：修复后试件破坏界面未发生在黏结界面;试件起裂韧度平均增幅为4706%,失稳断裂韧度、断裂能也有所提高,这说明注胶修复技术能够有效推迟裂缝的再开展,改善混凝土的断裂性能.建议将起裂韧度作为评定注胶修复效果的断裂参数,研究成果可为注胶修复混凝土结构的工程应用提供依据.     

ECC修复震损剪力墙抗震性能试验研究

该文采用拟静力试验研究了采用高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)修复后的震损钢筋混凝土剪力墙的抗震性能。先对剪力墙进行了初次拟静力试验,剪力墙呈现剪切破坏,混凝土压溃,脚部钢筋压弯、屈服甚至断裂,然后采用ECC对震损的钢筋混凝土剪力墙进行了修复,随后进行了再次拟静力试验。通过对比分析前后两次试验结果,从剪力墙破坏模式、承载能力、延性、耗能能力、刚度退化、钢筋效用发挥等方面的差异,综合评价ECC用于修复震损剪力墙的有效性。试验结果表明:a) 剪力墙的承载能力基本得到恢复;b) 在保证承载能力的前提下,剪力墙的延性得到提高,改变剪力墙的破坏模式,由脆性破坏转化为延性破坏;c) 提高墙体的耗能能力;d) 避免剪力墙墙脚混凝土的压溃和钢筋的屈曲,依靠ECC与钢筋良好的变形协调性,提高脚部钢筋的利用率。     

混凝土裂缝修复的断裂试验研究

采用楔入劈拉法对比了有机材料环氧树脂与无机材料氯氧镁水泥浆两种材料修复混凝土裂缝的有效性。先对混凝土试件进行楔入劈拉试验,获得混凝土的断裂参数,然后采用环氧树脂灌缝胶、氯氧镁水泥浆对试件进行修复,再进行第二次楔入劈拉试验,测定注胶修复后的试件的相应断裂参数,并与初始混凝土试件的相应值进行对比分析,以此来考察并评估环氧树脂、氯氧镁水泥浆与混凝土粘结界面的性能以及两者的修复效果。试验结果表明:试件经过环氧树脂加固后,起裂断裂韧度与失稳断裂韧度得到不同幅度的提高,而氯氧镁水泥浆修复试件则有所下降。说明环氧树脂有效修复裂缝,抑制裂缝的重新开展,达到修复混凝土的效果;而采用氯氧镁水泥浆材料的修复效果没有环氧树脂修复效果好,为工程实际应用提供一些参考。     

混凝土框架震损与修复过程动力特性的试验研究

该文以地震下、修复中以及修复后遭遇地震的钢筋混凝土框架的动力特性为研究目的,进行了框架模型的初次振动台试验、震损后修复和再次振动台试验。试验对象为相似比1/4的双跨8层混凝土框架。在初次振动台试验中,框架模型经过31个工况地震波和5次白噪声的输入,结构破坏明显。其后,对框架损伤区域的裂缝进行压力注胶修补,并通过地脉动法和撞击荷载法监测修复过程中结构动力特性的变化。修复后,再次进行工况相同的振动台试验。试验结果表明:框架模型的频率随输入地震动幅值的加大而明显降低,阻尼比则随之明显增大;修复过程中,结构的频率和阻尼比逐步恢复,第一自振频率达到甚至超过模型的原有水平;修复后的再次振动台试验中,模型的频率降幅及阻尼比的增幅均低于初次振动台试验。结合两次试验中结构的变形幅度可知,结构动力特性与其抗震性能有密切的关系。通过动力特性指标的变化,能有效反映框架结构在震损及修复中的抗震性能。     

ECC-混凝土黏结界面断裂试验研究

采用双材料楔入劈拉试件,研究了超高韧性水泥基复合材料(ECC)与混凝土黏结界面的断裂性能,讨论了最粗糙面、次粗糙面和光滑面3种界面粗糙度对界面破坏模式及断裂韧度的影响;结合界面力学理论,分析了裂缝偏折破坏与界面破坏的发生及界面粗糙度对裂缝偏折的影响.结果表明:对于最粗糙和次粗糙界面试件,以骨料-ECC黏结界面破坏及小角度偏折界面破坏为主,而光滑界面试件以界面破坏为主;提高黏结界面粗糙度可以使黏结界面的强度有一定程度的提高,并且界面裂缝在加载过程中易于偏向ECC,可实现ECC的裂缝捕捉,因此,当黏结界面受力状况不明确时,应尽量提高ECC-混凝土界面粗糙度,避免发生界面破坏,从而最大地发挥ECC效用.     

注胶加固震损混凝土框架模型振动台试验研究

为了研究注胶加固技术的有效性,采用数种地震波形,对一栋双跨8层混凝土框架缩尺模型（缩比为1：4）进行了模拟多种烈度地震振动台预震损试验,框架模型损坏后采用注胶加固技术修复框架震损裂缝,然后对框架模型进行相同的模拟多种烈度地震振动台试验。比较混凝土框架模型在注胶加固前后的抗震性能,研究了框架模型的自振特性以及在不同地震烈度下的楼层刚度。试验结果显示,经过注胶加固后的混凝土框架模型具有良好的抗震性能,表明注胶加固技术可以有效地修复震损后的混凝土框架结构。     

风载下渡槽结构体系位移控制的可靠度研究

 以渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移作为控制标准,提出了渡槽结构在风荷载作用下位移控制的可靠度分析模型;基于现行相关规范的规定,提出了渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移限值;根据各种设计参数的随机特征,采用Monte-Carlo模拟与有限元结合的方法对渡槽结构体系位移控制的可靠度进行了研究,建议以1/550作为渡槽槽架结构的顶点位移和层间位移的控制指标值。