钢纤维增强超高性能混凝土抗压性能的细观数值模拟

利用LS-DYNA软件在细观层次上建立了三维钢纤维增强超高性能混凝土（Steel fiber reinforced ultra-high performance concrete,SF/UHPC）圆柱体试件有限元模型,对其轴心受压下的力学性能和裂缝发展进行了数值模拟。在验证细观数值模型的有效性和合理性的基础上进行参数分析,着重研究了钢纤维体积率、钢纤维长径比、形状效应和尺寸效应对超高性能钢纤维混凝土抗压强度、韧性和破坏形态的影响。最终,根据模拟结果拟合了超高性能钢纤维混凝土抗压强度计算公式。结果表明：三维超高性能钢纤维混凝土细观模型可以较好地模拟单轴受压应力条件下混凝土的静力性能和损伤破坏机制,所拟合的公式也能较好地预测超高性能钢纤维混凝土的抗压强度。     

方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土柱抗爆性能数值模拟与实验验证

建立了爆炸荷载作用下方形中空夹层钢管超高性能钢纤维混凝土(Ultra-High Performance Steel Fiber Reinforced Concrete Filled Double Skin Steel Tube,UHPSFRCFDST)柱动态响应及其损伤破坏三维有限元数值模型。首先通过模拟结果与爆炸破坏试验结果的对比分析,验证了数值模型和计算方法的有效性。进而运用参数化分析方法,研究了空心率、含钢率、内、外层钢管厚度及其强度等关键参数对UHPSFRCFDST柱抗爆性能的影响。研究结果表明,UHPSFRCFDST柱具有优越的抗爆性能,所建立的三维有限元模型能够有效地分析UHPSFRCFDST柱在爆炸荷载作用下的动态响应及其损伤破坏;在一定范围内减小空心率及提高外层钢管强度可有效提升UHPSFRCFDST柱抗爆性能;提高含钢率、减小内、外层钢管高厚比均能够显著提升UHPSFRCDST柱抗爆性能;内层钢管强度对UHPSFRCFDST柱的抗爆性能影响并不明显。     

钢纤维及纳米材料对超高性能混凝土早期力学性能的影响

从钢纤维及纳米材料的特性出发,通过水泥胶砂流动度实验、混凝土基本力学性能实验,对比分析了钢纤维和纳米材料组合方式对UHPC 7 d抗压强度、应变能密度、抗折强度和断裂能的影响规律.结果表明,钢纤维和纳米材料的掺入不仅提高了UHPC的早期强度特别是其抗折强度,也大大提高了UHPC的韧性.相较而言,钢纤维的增强作用更为明显,且2.5％超细钢纤维与3％纳米材料组合掺入,对UHPC抗折强度和韧性的增强作用都最为显著.     

地下超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌抗爆性能模拟研究

针对超高性能钢纤维混凝土(UHPSFRC)隧道衬砌的抗爆性能,运用有限元软件LS-DYNA建立了超高性能钢纤维混凝土隧道衬砌在内爆荷载作用下的三维有限元模型,比较了UHPSFRC隧道衬砌与普通混凝土隧道衬砌抗爆性能的异同,研究了爆源位置、隧道埋深、钢纤维掺量等参数对UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能的影响。结果表明:与普通混凝土隧道衬砌相比,UHPSFRC隧道衬砌抗爆性能更为优异;偏心爆炸情况下隧道衬砌主要表现为局部破坏,并且局部破坏程度要明显大于中心爆炸情况;与深埋工况相比,浅埋隧道衬砌在爆炸荷载作用下的损伤破坏更为严重;在一定范围内钢纤维掺量越大,隧道衬砌抗爆性能越好。     

钢筋钢纤维高强混凝土柱横向承载静力试验研究

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土柱的横向承载静力试验,研究了其承载力、刚度、延性及破坏形态,探讨了钢纤维种类、轴力对其抗弯剪性能、横向荷载-跨中挠度曲线及延性的影响。试验结果表明,钢纤维的掺入显著提高了钢筋混凝土柱的横向承载力及延性,且超细钢纤维(MF)的提高效果优于螺旋形钢纤维(TF)。另外,所采用的轴力对钢筋钢纤维高强混凝土柱的横向承载力、刚度及其延性也具有较大的增强作用。     

超高性能钢筋混凝土与普通钢筋混凝土柱结构抗爆性能的比较研究

运用显式有限元动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型。该模型采用了钢筋混凝土的分离式建模,不考虑两者之间的粘结滑移而考虑混凝土材料的应变率效应。在有限元模型的基础上,通过对比超高性能钢筋混凝土柱与普通钢筋混凝土柱结构在爆炸荷载作用下的动力响应,研究了超高性能混凝土柱结构的抗爆性能。研究结果表明,与普通钢筋混凝土柱结构相比较,超高性能钢筋混凝土柱结构的抗爆性能有十分显著的提高。