基于边界效应的钢筋混凝土中心拉拔全过程分析

断裂性能及粘结滑移本构模拟一直是混凝土数值模拟的重点和难点,文章基于钢筋混凝土界面局部断裂能的三线性模型,运用ABAQUS软件通过非线性弹簧单元模拟界面粘结行为,通过Spring2单元建立不同粘结长度的混凝土与筋之间的粘结滑移模型,进而对钢筋拔出全过程进行分析,并与光圆钢筋混凝土中心拔出试验结果对比,模拟运算结果良好,并根据数据演算结果进行进一步的分析。     

混凝土与环氧树脂粘结界面断裂性能试验研究

采用楔入劈拉试件研究环氧树脂与混凝土粘结界面的断裂性能,并引入双K断裂模型计算得到界面起裂断裂韧度与失稳断裂韧度。分析了光滑粘结面与自然断开面两种粘结界面情况下,界面破坏模式变化及界面断裂韧度的差异。界面起裂断裂韧度的提高能有效推迟裂缝的再次开裂,建议将界面起裂断裂韧度值作为注胶修复效果的参数。通过双材料界面断裂力学从理论上计算得到界面起裂韧度,并与试验值进行比较,与试验结果比较吻合。     

基于预插粘性界面单元的全级配混凝土梁弯拉破坏模拟

为确定预插粘性界面单元法模拟全级配混凝土梁在弯拉荷载作用下断裂破坏过程的有效性和适用性,基于粘结裂缝模型的基本原理,在混凝土梁的中心区域采用Monte Carlo法生成随机骨料模型,通过自编程序实现了砂浆单元间和界面处粘性界面单元的预插,对全级配细观混凝土梁的弯拉断裂破坏过程进行数值模拟,模拟结果与相关文献结果吻合良好。研究结果表明:预插粘性界面单元法能够有效地模拟细观混凝土材料的弯拉断裂破坏过程和宏观力学特性。     

钢管混凝土界面的本构关系

基于3个现有试验结果,对钢管混凝土界面的粘结强度、粘结及非粘结摩擦系数、摩擦系数的误差水平、正常断裂能释放率、不同正应力下的粘结及非粘结滑动断裂能释放率、破坏包络线的形状参数等材料属性进行研究。基于3参数双曲破坏准则,提出了钢管混凝土界面的一种典型本构关系,反映了粘结情况对界面性能的巨大影响。对该本构关系中各界面参数进行分析。通过试验数据分析、破坏包络线几何分析及敏感性分析,确定各界面参数值。在3种界面长度下,将这些参数应用于钢管混凝土方柱的推出试验中。通过对比试验数据和数值结果,分析钢管混凝土方柱的破坏过程。     

冻融循环对灌封胶修补混凝土界面性能的影响

混凝土界面开裂后强度大大降低,会严重影响混凝土的性能。基于此,研究了冻融循环对灌封胶修补混凝土界面性能的影响,并采用4种不同的灌封胶对混凝土界面进行修补,在冻融循环条件下对试件进行了斜剪切试验和三点弯曲试验。试验结果表明:冻融循环可以提高修补界面的粘结性能,经灌封胶聚氨酯705、有机硅911和环氧树脂808修补后的混凝土界面在冻融循环前后均发生内聚破坏,而经环氧树脂802修补的混凝土界面发生黏聚破坏,证明其具有较好的粘结性能。因此认为环氧树脂802更加适用于严寒地区的混凝土裂缝修补。同时,该试验也可为严寒地区修补混凝土裂缝提供一定参考。     

自密实混凝土与老混凝土粘结强度的直剪试验研究

以自密实混凝土(SCC)作为新混凝土材料,进行了新老混凝土粘结强度的直剪试验研究,考察了混凝土强度、界面剂和抗剪钢筋对粘结抗剪性能的影响,并与普通混凝土(NC)进行比较。试验结果表明,自密实混凝土与老混凝土的粘结性能优于普通混凝土,用粉煤灰水泥净浆作界面剂,能提高粘结面的抗剪强度。新混凝土强度会影响新老混凝土的粘结性能。而在界面上植入抗剪钢筋后,能大幅度提高了新老混凝土的粘结抗剪强度。根据试验结果,提出了自密实新混凝土与老混凝土粘结抗剪强度的计算式,以供实际加固工程参考。     

新旧混凝土粘结断裂韧度的研究

通过新旧混凝土粘结面不同的界面处理方式、不同的界面粘结材料试件进行断裂韧度测试,探索了新旧混凝土粘结的断裂特征。研究结果表明,新旧混凝土粘结面的处理方式,界面粘结材料及粘结面处理方式和界面材料的交互作用对断裂韧度的影响是非常显著的。     

纤维织物与混凝土基体界面粘结性能分析研究

在试验研究的基础上分析了纤维织物与混凝土基体界面粘结性能。探讨了纤维织物与混凝土基体界面粘结性能测试方法,通过试验研究分析了影响纤维织物与混凝土基体界面粘结性能的因素。试验表明,对纤维织物浸渍环氧树脂、表面粘砂及施加预应力,会明显改善纤维织物与混凝土基体的界面粘结性能。并对纤维织物与混凝土基体界面的粘结锚固机理进行了理论分析。     

碳纤维板与受火损伤混凝土的粘结性能研究

泰国研究人员开展了碳纤维板与受火混凝土间的粘结性能研究。主要考虑了火灾条件和内部钢筋对有效粘结长度、破坏模式、粘结强度和界面断裂能的影响。将受火风冷后的混凝土棱柱体与不同长度的碳纤维布进行粘结,然后进行拉力试验。试验结果表明,混凝土基层受高温后抗拉强     

钢管混凝土界面抗剪粘结强度的推出试验

为考察钢管混凝土界面抗剪粘结性能,研究钢管截面形式对钢管混凝土界面抗剪粘结性能的影响,完成了6根方钢管混凝土和5根圆钢管混凝土共11个试件的反复推出试验。根据试验结果,探讨了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、抗剪粘结破坏特点以及钢管混凝土界面抗剪粘结强度的主要影响因素。试验结果表明,方、圆钢管混凝土界面具有相似抗剪粘结滑移曲线;圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土的大,混凝土强度对圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度的影响较小。     

铝合金板与混凝土的粘结性能

铝合金材料具有强度高、变形性能好、耐腐蚀等优点,是沿海侵蚀环境中钢筋混凝土结构加固工程的理想材料;而铝合金板与混凝土的粘结性能是铝合金板加固钢筋混凝土梁能否协同工作的关键问题。基于此,对铝合金板与混凝土的粘结性能进行试验和理论研究。考虑混凝土强度、铝合金板宽度和厚度、粘贴长度及界面处理等因素对铝合金板和混凝土块体粘结性能的影响,设计了一套试件固定装置,采用万能试验机对105个铝合金板与混凝土棱柱体的粘贴试件进行了面内单剪试验。根据试验结果,结合理论分析,得到了铝合金板和混凝土连接的粘结破坏典型特征、剪应力分布曲线和粘结滑移曲线。研究表明,试件存在两种破坏形式:界面剥离破坏和混凝土层剥离破坏。界面处理对粘结性能有重要的影响,粘贴界面没有进行糙化处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件发生了混凝土层剥离破坏;随着混凝土强度的提高、铝合金板宽度和厚度的变小,粘结性能提高;存在一个有效粘贴长度,当粘贴长度大于有效粘贴长度后,增大粘贴长度并不能提高连接的极限荷载。     

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。     

带植筋新旧混凝土粘结界面剪切强度试验研究

新旧混凝土粘结界面的剪切强度是衡量界面粘结性能的最重要指标。基于Z形粘结试件直剪试验,研究植筋情况下新旧混凝土粘结界面的剪切强度。采用统计方法,分析植筋直径、植筋深度及植筋率对粘结界面剪切强度的影响,结果表明:为保证新旧混凝土界面的粘结性能,植筋深度需不小于10倍的植筋直径,且界面剪切强度随植筋率的增大而增大。利用试验结果,对已有新旧混凝土粘结界面剪切强度的主要计算公式进行了对比分析,分析结果表明:吻合度较高的计算公式,可供实际加固工程参考。     

水性高含量环氧树脂与水泥混凝土复合特性及应用

采用高含量、稳定性好的水性环氧树脂乳液用作增强水泥混凝土的粘结材料。通过对不同固化剂的比较试验,确定了性能最优的固化剂。同时考查了不同水性环氧树脂乳液用量对水泥混凝土的抗压强度、抗折强度、劈拉强度的影响;并通过分析掺有水性环氧树脂乳液水泥混凝土的力学性能、增强机理以及显微结构,表征了该水泥混凝土的复合特性,确定了水性环氧树脂乳液的最佳用量。通过不同介质对掺有水性环氧树脂乳液水泥混凝土性能的影响表征含水性环氧树脂乳液的水泥混凝土试件具有较好的耐化学药品腐蚀性。以银英公路为工程实例,介绍了水性高固含量环氧树脂乳液掺入水泥混凝土的工程应用。     

界面强度对混凝土拉伸断裂影响的数值模拟

采用数字图像的处理手段表征混凝土的三相(基质、骨料、界面过渡区)细观结构,获取混凝土界面过渡区的形状与分布,并引入到原有材料破坏过程分析(MFPA~(2D))系统中,建立了能反映混凝土真实细观结构的数值模型,并应用该模型模拟了界面强度对混凝土拉伸断裂过程的影响.研究表明,当界面过渡区强度较低时,混凝土的断裂过程表现为界面过渡区中萌生的局部裂纹相互作用、桥接贯通的过程;界面强度与抗拉强度之间存在非线性关系,界面强度的提高增大了混凝土的延性,导致单轴拉伸荷载作用下混凝土试件的宏观断裂模式由单一贯通裂纹向多条非贯通裂纹过渡;模拟结果与试验结果比较吻合.     

法向力作用下钢-混界面黏结滑移性能

采用ABAQUS连接器单元模拟钢-混界面黏结滑移特性,并将预应力效应转化为界面法向力作用,建立了考虑法向力作用的钢板-混凝土界面黏结滑移试验的有限元模型,比较了试验和有限元模型的黏结滑移形态和黏结滑移曲线,分析了钢-混界面黏结滑移受力性能,研究了混凝土强度和法向力大小对界面黏结滑移性能的影响。通过有限元模型结果与试验结果,验证了该建模方法的有效性。结果表明:ABAQUS连接器单元能比较合理地模拟钢板-混凝土界面的黏结滑移性能; 法向力对界面峰值黏结力和残余阶段黏结力影响显著,但对峰值滑移量影响较小; 混凝土强度显著影响峰值黏结力,但对峰值滑移量和残余黏结力影响较小; 所得结论可为钢-混界面黏结滑移性能研究的有限元建模及黏结滑移关系选择提供参考。     

钢筋混凝土修补梁的数值计算方法

本文提出了一种模拟新老混凝土界面传力性能的粘结单元,编制了钢筋混凝土修补结构的非线性有限元程序,其数值计算结果与试验结果吻合较好。此粘结单元及其编制的程序比较合理可靠、方便快捷,能在试验的基础上,对钢筋混凝土修补结构的受力性能进行系统的数值分析研究。     

缓粘结部分预应力混凝土T梁试验研究及有限元分析

为了研究缓粘结预应力混凝土构件的受力性能和使用性能,对3根缓粘结部分预应力混凝土T梁和1根有粘结以及1根无粘结部分预应力混凝土T梁的受力性能进行了对比试验研究。结果表明,缓粘结部分预应力混凝土T梁的受力性能与有粘结部分预应力混凝土T梁极为相似,但明显不同于无粘结部分预应力混凝土T梁。采用有限元软件ABAQUS对缓粘结部分预应力混凝土T梁进行了非线性有限元数值模拟,分析中考虑了几何非线性和材料非线性的影响。选取适当的材料本构关系和单元类型,从梁的变形发展规律、正截面极限承载力和缓粘结预应力筋的应变发展规律等几方面与试验结果进行了对比分析。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

碳纤维增强复合材料加固钢板的边界元分析

采用边界元分析对碳纤维增强复合材料加固钢板的疲劳性能进行扩展研究。采用BEASY软件计算应力强度因子、裂缝扩展和疲劳周期。应用面单元模拟组合增强片和带裂缝的钢板,将粘结层作为连接增强片和钢板的界面单元。数值模拟结果与试验结果具有一致性,从而验证了本文方法的有效性。采用边界元方法,对影响应力强度因子和疲劳寿命的因素进行评估,这些因素包括粘结长度、粘结宽度、增强片配置、碳纤维增强复合材料的层数组合增强片模量、粘结组合模量。     

钢桥面铺装挖补式修补材料性能研究

针对四种不同钢桥面修补用混合料,选择与之相匹配的四种防水粘结层材料组成修补材料体系,对修补材料的粘结强度、剪切强度、低温抗裂性及抗渗水性进行室内模拟试验,结果表明:环氧树脂混凝土与CRM结合料组合结构25℃时的粘结强度、剪切强度均最高;浇筑式沥青混凝土与溶剂型粘结剂组合结构50℃时的粘结强度最高,低温抗裂性能和抗渗水性均较好。