玻璃纤维复材筋与水泥基复合材料界面力学性能试验研究及精细化有限元仿真

玻璃纤维复材(GFRP)筋水泥基复合材料(ECC)构件受力变形过程中,筋材与基体协调变形能力影响构件及组合构件的工作性能。本文通过GFRP筋ECC黏结-滑移试验建立界面黏结滑移本构,结合ECC变形及开裂后力学属性,采用ABAQUS有限元软件进行GFRP筋ECC构件黏结界面力学性能分析,研究筋材及基体应变分布随加载过程的演化及不同黏结-滑移关系对构件工作性能的影响。研究表明,GFRP筋材直径影响黏结滑移性能及界面破坏模式,界面力学属性的提高能够增加二者协同工作性能,改善构件的开裂属性;基于试验中筋材应变分布,分析基体破坏、应力分布,研究构件受拉破坏过程整体拉伸刚度变化,为反演宏观构件正常工作状态下工作机理提供分析方法。     

纤维增强复材筋增强纤维水泥基复材桥面连接板工作性能研究

桥面无缝化设计能够提高桥梁主体结构的耐久性能,是解决桥面伸缩缝维护难题的重要方法。结合高耐腐蚀纤维增强复材(FRP),充分发挥纤维水泥基复合材料(ECC)的高延性。对GFRP筋、BFRP筋和钢筋增强连接板的工作性能、裂缝发展、应变及变形能力进行对比研究,针对GFRP筋连接板设置低配筋率对照组,研究其对整体性能的影响。结果表明,正常服役状态下,连接板最大裂缝宽度均小于限值,满足裂缝宽度要求;钢筋增强连接板的残余变形量远高于FRP增强连接板; FRP筋与ECC较低的刚度差异使得ECC材料多裂缝充分开展; FRP筋连接板主体结构受连接板变形影响较小,且在大变形条件下工作性能良好。依据连接板正常服役筋材应力水平与筋材应力限值,定义连接板正常服役安全系数,定量反映结构构件安全程度。同等配筋率FRP筋增强连接板安全系数均远高于钢筋增强连接板,且GFPR筋配筋率的降低对安全系数影响较小。     

东莞环球财富大厦地下室混凝土结构温差效应分析

结构超长、复杂体型的地下室混凝土结构,具有较为显著的温度响应,在结构分析、设计与施工阶段需合理考虑环境温差效应。在综合考虑施工进度、后浇带设置、含地下室桩筏基础有限约束刚度、依时温差作用取值的基础上,结合混凝土收缩徐变时效特性等关键因素,建立了一套适用于地下室混凝土结构温差效应分析的精细化仿真分析方法。基于所述方法,开展了东莞环球财富大厦地下室混凝土结构施工及使用全寿命内温差效应的定量分析,明确了结构温差作用下受力较不利构件及变形较大部位,针对性提出结构优化设计建议及施工控制措施,相关成果可为地下室混凝土结构设计提供参考。     

高韧性纤维水泥基薄板弯曲韧性

高韧性纤维水泥基材料(ECC)具备高韧性、多裂缝开展特征,填补由普通混凝土脆性引起的建材应用空白。但配合比调整对试验条件要求苛刻,拌合物和易性较差,不适宜大规模施工。试验修正材料配合比,通过薄板四点弯曲对材料变形能力及多裂缝开展性能进行研究,配制出满足工程需求的高工业副产品掺量ECC,减少水泥用量,降低能耗。利用修正后弯曲韧度指数法,分析试验结果,提出结合薄板纯弯区裂缝数目分析方法,研究ECC材料弯曲能力与耐久性关系,完善材料性能设计方法。     

以结构模型竞赛为例探讨土木工程专业学生创新能力的培养

从培养面向工程应用型人才的角度出发,对提高土木工程专业学生创新能力的途径进行探索,为此,组织开展了土木工程专业结构模型竞赛。文章系统地介绍了结构模型竞赛的比赛设计、结构模型设计及制作的主要过程、比赛结果及问题分析总结。通过这一创新活动,学生掌握了力学基本原理与分析方法、工程材料的基本性能和适用条件、结构构件的力学性能和计算原理,提高了实践能力。为促进应用型人才培养,竞赛引导学生运用专业知识进行主动创新,提高学生的创新能力和科研能力;同时,也使教师意识到重教学、重实践对应用型人才培养的重要性,积极思考学科发展的新方向。     

基于FRP的不配筋混凝土桥面结构工作性能研究

为了提高混凝土桥面板的耐久性和降低维修成本,本次研究建立了一种基于FPR的不配筋混凝土桥面结构体系。该桥面结构合理利用面板内的拱效应作为承载机理,采用GFRP杆件作为横向约束杆件,因此面板本体内不需配置受力筋。以支撑梁、约束杆件间距和加载区位置为结构参数,本文建立了一组1∶3比例缩小的桥面结构试验模型并对其进行了静力加载试验。分析研究桥面结构在轮胎荷载作用下的结构响应,清晰揭示了拱效应对该桥面结构承载性能的作用和影响。基于所建立非线性有限元模型计算结果与试验结果吻合良好,本文采用该数值模型进行了深入的参数分析,研究混凝土强度、拱高以及外置FRP约束杆件配置方式变化对该结构工作性能的影响。     

混凝土桥面板局部荷载作用下承载性能研究

本文针对现行的设计方法难以准确计算出桥梁面板真实冲切承载力的问题,提出采用商业有限元软件包-ABAQUS对混凝土桥梁结构进行数值建模和非线性分析,使其能够准确地计算出混凝土桥梁面板的冲切承载能力.     

纳米压痕测试技术在GFRP材料中的应用综述

近年来玻璃纤维树酯复合材料(GFRP)广泛应用于各类工程领域,它在服役环境中的性能劣化过程相对复杂,需要联系其宏微观特征变化进行深入研究.利用纳米压痕技术测试GFRP中各组分的微观力学性能有助于建立材料微观与宏观尺度之间性能的相互联系,为深入探讨GFRP的性能演化提供依据.然而,在利用纳米压痕对GFRP进行检测过程中,由于约束效应、树酯堆积效应和粘弹性效应等作用的影响,会导致测量值与真实结果之间产生偏差.本文从纳米压痕技术的基本原理入手,对其在测试GFRP内玻璃纤维、树酯基体和界面三类区域时的既有研究进行归纳总结,逐一分析导致测量误差的原因并提出了相应的解决方案或研究方向.在引起测量误差的各类原因中,树酯堆积效应和粘弹性效应将导致树酯部分的测量结果偏高,但对纤维的测量结果几乎不会产生影响.纤维约束效应对GFRP各区域纳米压痕结果的准确性均有明显影响,且通过理论分析可知纳米压痕测试中约束效应对测试结果的影响普遍存在于所有复合材料之中.为探析此效应对测试结果的影响,已有学者展开了实验和模拟研究,但既有研究对数据结果的分析较为浅显,尚未形成完整体系.鉴于约束效应对测量结果的影响,本文还对GFRP中纤维和树酯的界面状态进行了初步的理论分析.最后,为更加准确地表征GFRP的微观性能,笔者还在后续所需要深入探讨的研究方向中提出了相关建议.     

GFRP筋混凝土桥面板承载性能的试验研究

为了研究采用玻璃纤维筋（GFRP）作为配筋材料的混凝土桥梁面板工作性能,结合板内的压缩薄膜效应对该类结构进行了静力加载试验研究。在试验设计中采用了一套1∶3比例缩小的试验模型,桥梁面板分别支撑于混凝土梁和钢梁上。通过改变结构模型参数,包括支撑梁尺寸、配筋率和配筋材料等,分析其对GFRP筋混凝土桥梁面板承载性能的影响。将试验结果与现行FRP筋混凝土结构设计规范（ACI440.1R06）对比后发现,现行设计规范低估了该结构的真实承载能力。为了准确计算出该非金属筋材混凝土结构的实际承载力,建立了非线性有限元模型,该数值模型的计算结果与试验结果有着良好吻合。     

应用型学科实训与互动教学的探索实践——以建筑经济类课程为例

以建筑经济类课程实践教学的改革探索为例,在剖析传统教学模式及调研学生学习感知的基础上,创新设计了以情境互动、虚拟体验及实训模拟等方式为主体的多元化实践教学模式,并在教学过程中不断优化改进,逐步形成了一套较为完整的针对建筑经济类课程的实训模拟及互动教学体系,同理论知识的传授有机结合,相辅相成。跟踪调查研究表明,该模式对教学效果及学生综合能力的提升有明显的促进作用,可供相关教学实践活动参考应用。