土木工程结构实验的超市化教学模式初探

当代社会土木工程专业的大发展,实施素质教育,提高学生创新意识,对传统的结构实验教学和管理模式进行改革,建立开放式实验室,实行开放式实验教学和管理一超市化教学模式具有重要意义.结构实验的超市化教学模式主要是指结构实验的教师尽可能多的准备实验个数,根据实验类别而分成若干个实验室(就象超市的不同商品区域),让学生进行选择,就象在超市,每个学生可以根据自己的兴趣和总学时要求,在每一个实验室中选择那些自己最感兴趣及最迫切需要学习和掌握的实验来做,这样可以极大地提高学生学习的积极性,同时也能培养学生的自主创新能力,既满足不同的学生对实验内容及想掌握的技能的不同要求,又提高了实验设备的使用效益.     

基于压电陶瓷的孔道压浆密实性监测数值模拟

针对预应力混凝土结构中孔道压浆不密实的问题,利用有限元ABAQUS软件建立了预应力混凝土有限元数值模型,采用压电波动法进行主动传感监测。其中,在该数值模型的波纹管纵向3个横截面底部各粘贴1个压电陶瓷片,作为发射信号的驱动器;在同一横截面的不同高度和顶部分别粘贴压电陶瓷传感器,形成“一发七收”和“区域交叉”的横、纵向监测方式。数值模拟了不同压浆情况下的应力波传播规律,并对传感器接收的响应信号进行时域分析。结果表明,当压浆水平抵达某传感器位置时,由于波纹管底部驱动器发出的应力波可通过灌浆料传播至传感器处,使得该传感器接收到的时域信号幅值明显增大,后续随着压浆高度继续增加,该位置处的时域信号幅值基本保持稳定;当驱动器与传感器在同一纵向截面内时,通过监测时域信号幅值变化可得到传感器位置及其以下纵向区域的压浆水平,并根据横、纵向相结合的监测方法,可准确得到波纹管内真实的压浆空间分布情况。     

π型钢-混凝土组合梁界面的疲劳损伤监测

π型钢-混凝土组合梁新型结构在服役期间长期处于疲劳荷载作用下,对其界面进行疲劳损伤监测是很有必要的.提出了一种基于压电陶瓷的主动传感波动监测方法并进行了监测试验,该方法通过对比每个传感器在健康状态以及不同疲劳加载次数状况下所接收到的时域信号和小波包能量的变化,来判断π型钢-混凝土组合梁界面的损伤状态.试验结果表明,增加...     

FRP筋复合式锚具锚固性能的试验研究

当复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋或拉索应用到缆索承重桥梁的拉索体系中时,粘结式锚具和夹片式锚具均有其自身的局限性。对此,根据普通拉索锚固体系的特点,并结合FRP筋夹片式锚具和粘结式锚具的研究成果,提出了锚固FRP筋的复合式锚具。复合式锚具由后部的楔紧锚固和前部的粘结锚固组成,其中楔紧锚固部分包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,粘结锚固部分包括钢套筒和粘结介质-活性粉末混凝土RPC(Reactive Power Concrete)。静载试验研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等参数对复合式锚具锚固性能的影响。结果表明:复合式锚具试件中的极限荷载最大为208kN,相应的锚固效率系数为104%,大于95%,满足规范要求。复合式锚具两种锚固形式的锚固长度较合理组合为:对不预张拉锚具,可取锚杯长度40mm以及粘结锚固长度100mm;对预张拉锚具,可取锚杯长度60mm以及粘结锚固长度60mm。提出的复合式锚具极限荷载计算式具有较好的适用性。     

不同粘结介质中CFRP筋锚固性能的试验研究

为寻求一种更好的粘结介质以改善CFRP筋粘结式锚具的锚固性能,通过静载试验研究了不同表面形状和锚固长度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、环氧铁砂、环氧石英砂和普通混凝土等四种不同粘结介质中的受力锚固特征。结果表明:CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能;CFRP筋在环氧铁砂和环氧石英砂中的锚固性能基本一致;在其他条件相同时,RPC对CFRP筋的锚固性能最好,环氧砂次之,普通混凝土较差;对于抗拉强度保证值2550MPa、直径10mm的表面压纹CFRP筋,其在抗压强度为130MPa的RPC中的锚固长度达到25d(d为CFRP筋的直径)时即可保证CFRP筋的强度予以充分发挥,而同样的CFRP筋在环氧砂和普通混凝土中的锚固长度为35d时亦不能保证CFRP筋被拉断。因此,在目前可供选择的粘结介质中,RPC作为综合性能优良的粘结介质可在粘结式锚具中对具有表面压纹的高强CFRP筋提供最有效的锚固。     

CFRP预应力筋夹片式锚具的试验研究

传统的夹片式锚具应用于CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer／Plastics）预应力筋时必须进行改进,改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成。在夹片式锚具设计过程中,首先通过锚具的静力分析,推导锚杯的应力公式,然后根据VonMises屈服准则确定锚杯的最小厚度,再由锚杯和夹片的几何关系得到夹片的几何尺寸。试验研究表明,当锚杯倾角为3。、夹片预紧力为100kN、铝片厚度为lmm、凹齿间距为12．85mm和凹齿深度为0．3mm时,夹片式锚具表现出较好的锚固性能,极限荷载达到了185kN,相应的锚固效率系数为96．4％。锚杯长度、锚杯倾角、夹片预紧力、凹齿间距、深度和宽度以及铝套管的厚度等试验参数,均对夹片式锚具的极限承载力及CFRP筋和夹片之间的滑移量有较大影响。锚杯应力的实测值与理论值吻合良好,验证了锚具应力分析的可靠性。极限荷载的计算式具有较好的适用性。     

CFRP筋在RPC中锚固性能的理论分析及试验研究

静载试验详细研究了碳纤维增强塑料CFRP筋在活性粉末混凝土RPC的锚固性能。试验结果表明:对于抗拉强度不大于3000MPa的表面压纹CFRP筋在抗压强度130MPa的RPC中的临界锚固长度为20倍CFRP筋直径;多根压纹CFRP筋的合理筋间距为1倍CFRP筋直径。平均粘结强度及其对应滑移量的公式具有较好的适用性。平均粘结应力与滑移之间的预测曲线与试验曲线吻合较好,验证了提出的粘结滑移本构关系。理论推导了锚固变量沿锚固长度分布的表达式,算例验证了有效性。分析表明:距离自由端约为0.6倍锚固长度位置处的粘结应力等于平均粘结应力。对于压纹CFRP筋,当锚长≤12.5倍筋材直径时,粘结应力沿埋长分布较为均匀,其不均匀性系数在1.02―1.05之间;当埋长>12.5倍且≤20倍筋材直径时,粘结应力沿埋长分布较为不均匀,其不均匀性系数在1.05―1.14之间。     

CFRP筋夹片式锚具数值分析

采用ANSYS有限元软件建立CFRP筋夹片式锚具数值有限元模型,通过分析计算结果,得出Tsai-Wu失效准则能够较好地模拟CFRP筋在复杂应力作用下的失效、荷载滑移的理论计算曲线基本能反映实际情况,锚杯外表面轴向应力和环向应力的计算值与实测值基本一致。     

FRP筋混凝土界面粘结疲劳性能及损伤机理研究进展

国内外学者针对 ＦＲＰ筋混凝土界面静力粘结性能研究主要是基于拉拔试件和梁式试件为主的试验研究,试验参数涉及 ＦＲＰ筋的种类、表面形式、直径、锚固长度以及粘结介质的种类和强度等,在试验的基础上建立了相应的粘结滑移本构模型和临界锚固长度计算式。对 ＦＲＰ筋混凝土梁的疲劳性能研究主要集中在梁疲劳后整体的强度和刚度的变化,而针对 ＦＲＰ筋混凝土界面的局部疲劳粘结性能研究较少,且主要基于等幅疲劳荷载试验,研究成果中也未见疲劳试验参数对粘结本构关系和临界锚固长度的影响。国内学者在疲劳线性损伤累积理论的基础上对 ＦＲＰ筋混凝土结构界面在等幅疲劳荷载、多级等幅疲劳荷载以及随机疲劳荷载等作用下疲劳损伤的剩余强度模型和剩余刚度模型进行了实践和推广应用。ＦＲＰ筋混凝土界面静力粘结性能研究成果为 ＦＲＰ筋混凝土结构在土木工程中的进一步应用提供了参考,并为后续的疲劳粘结性能研究打下了坚实的基础。但是 ＦＲＰ筋混凝土界面的随机疲劳粘结性能及寿命预测值得进一步探索。     

土木工程结构实验教学改革研究

为推动实验室建设和结构实验教学改革,在研究和实践中形成"注重基础实验、强化工程实践、结合科研生产、激励技术创新"的实验教学理念,文章构建了以综合设计性实验为主、演示验证性实验为辅的多层次创新实验教学体系,提出了"四结合"的改革思路,并探索了结构实验教学手段和方法的改革模式,为最终培养具有工程建设意识、实践能力和创新能力的高素质应用型专门人才提供依据。