UHPC湿接缝浇筑的质量控制技术研究

污水处理厂生物反应池预制拼装施工复杂,超高性能混凝土(UHPC)湿接缝连接部位施工不当可能产生裂缝。结合工程实例,针对现场施工空间受限、湿接缝浇筑长度超过25 m等难点,采用UHPC搅拌泵送智能化一体机、分段连续浇筑、分阶段多重养护等措施,确保了UHPC湿接缝浇筑施工的顺利进行,有效解决了超长湿接缝开裂风险,提升了湿接缝浇筑质量。     

混合配筋新型预应力混凝土管桩抗弯性能研究

提出了在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋的新型混合配筋预应力混凝土管桩的概念,以提高预应力管桩的抗弯承载力和延性.通过5根配有非预应力钢筋的混合配筋新型预应力混凝土管桩原型和2根普通预应力混凝土对比管桩的标准抗弯试验,研究了配置非预应力钢筋后的新型管桩的极限弯矩和刚度.基于混凝土规范和试验结果,建议了新型管桩抗弯承载力设计计算理论公式和用于管桩出厂检验的桩身极限弯矩检验值理论计算公式,均和试验结果符合良好,且满足管桩设计要求.提出了新型管桩开裂前和开裂后抗弯刚度的计算公式,和试验结果吻合良好.     

配筋砌体抗震墙抗弯性能试验研究

制作两片带混凝土边缘构件配筋砌体抗震墙并对其进行抗弯试验,对影响试验墙片的抗弯承载力的相关因素做了初步分析,详细描述了试验的过程和现象。分析了2个带混凝土边缘构件配筋砌体抗弯墙片,在垂直荷载和水平反复荷载共同作用下,试验墙片的破坏形式、抗弯承载力、刚度以及在反复荷载作用下的滞回性能。最后通过观察实验现象及分析试验数据得出一些结论,供工程实践参考。     

装配式桥梁湿接缝混凝土变形及界面性能研究

探讨了膨胀剂掺量、养护条件和界面状况对湿接缝混凝土的力学强度、变形特征、界面黏结强度及黏结抗渗性能的影响。试验结果表明:限制养护条件下微膨胀混凝土力学强度较同龄期自由养护试件均有提高,外部约束有利于提高其力学强度;养护条件对湿接缝混凝土的变形性能具有显著影响,工程应用中湿接缝混凝土应进行不少于14 d的湿养护;光面、粗糙面和界面剂处理三种接缝界面状态下,粗糙面试件的黏结劈裂抗拉强度和黏结抗渗性能最高,光面试件最低。涂刷界面剂后黏结劈裂抗拉强度略高于光面试件,但是黏结抗渗性能明显优于光面试件,渗透系数比光面试件降低了73.5%。     

钢筋UHPC梁正截面抗弯承载力计算方法

超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)是一种高强、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料,具有广阔的应用前景。由于UHPC内的钢纤维能有效控制裂缝开展并提高UHPC的抗拉强度,因此,UHPC构件抗弯承载力分析时,一般计入截面受拉区UHPC的抗拉作用,但对于如何考虑受拉区UHPC的抗弯贡献,国内外相关研究结果间存在较大分歧,因此值得进一步研究。首先,编制钢筋UHPC梁正截面抗弯承载力分析程序,分析不同设计参数对截面受拉区UHPC抗弯贡献的影响。结果表明:配筋率、梁高、钢纤维长度、截面形状和预应力水平是影响受拉区UHPC抗弯贡献的主要参数。基于参数分析结果的回归分析,提出截面受拉区UHPC的均匀分布应力折减系数k的计算公式;通过引入受拉翼缘面积折减系数k_f,考虑不同截面形状的影响。在此基础上,提出不同弯曲破坏模式下钢筋UHPC梁抗弯承载力的简化计算方法,并以国内外115根钢筋UHPC梁抗弯承载力试验结果验证所提方法的适用性。     

配筋超高性能混凝土梁抗弯性能有限元分析

基于ABAQUS有限元软件,采用混凝土塑性损伤（CDP）模型模拟了超高性能混凝土（UHPC）的本构关系,使用三维实体单元和桁架单元模拟了UHPC和纵筋之间的接触关系,研究了配筋率、截面有效高度与截面高度比值和UHPC抗拉强度对UHPC梁抗弯性能的影响。结果表明：随着配筋率的提高和截面有效高度与截面高度比值的增大,UHPC梁的屈服荷载、峰值荷载以及对应的挠度均明显提高;随着UHPC抗拉强度的增大,UHPC梁的峰值荷载和屈服荷载增大,但峰值荷载和屈服荷载对应的挠度减小。     

混合配筋混凝土梁抗弯疲劳试验

为了研究混合配筋(混合配置FRP筋和钢筋)混凝土梁的抗弯疲劳性能,设计了4根混合配筋混凝土梁(1根梁承受静力荷载,3根梁承受等幅疲劳荷载),进行了疲劳试验。结果表明:混合配筋混凝土梁抗弯疲劳破坏始于受拉钢筋的疲劳断裂,GFRP筋断裂或者基体开裂剥落,随后压区顶部混凝土压碎; 破坏时纯弯段出现1条或2条主裂缝,钢筋疲劳断口光滑,未出现静力拉断时的屈服和颈缩现象; GFRP筋疲劳破坏未出现静力受拉破坏时纤维“扫帚”型破坏模式; 疲劳加载后构件产生不可恢复的残余挠度,残余挠度随着疲劳次数和疲劳上限荷载的增加而增大; 疲劳过程中纯弯段基本不出现新裂缝,均是沿已有初始裂缝扩展; 基于有效惯性矩法的刚度计算值和基于刚度解析法的刚度计算值均大于试验值,偏于不安全; 基于EN 1992-1-1:2004提出的刚度预测模型相对偏差均在10%以内,且刚度计算值小于试验值,偏于安全。     

新型混合配筋预应力混凝土管桩抗弯性能试验研究

提出"新型混合配筋预应力混凝土管桩"的概念,即在预应力混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋,形成水平承载混凝土复合截面,以提高预应力管桩的抗弯承载力和延性。通过对5种配有非预应力钢筋的新型混合配筋预应力混凝土管桩(每种形式制作2根)与2根普通预应力混凝土管桩的对比试验,结果表明配置非预应力钢筋后的新型管桩具有好的抗弯性能。最后,基于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和试验结果,提出新型管桩的抗裂弯矩计算公式;推导了新型管桩抗弯承载力设计计算理论公式;计算结果与试验结果符合良好。     

混合配筋预应力混凝土管桩抗弯承载性能研究#br#

通过开展6根混合配筋预应力混凝土管桩和3根预应力混凝土管桩的抗弯性能试验,分析非预应力钢筋的配置对混合配筋预应力混凝土管桩抗弯承载性能的影响。试验结果表明：配置非预应力钢筋可明显提高预应力混凝土管桩的抗弯承载力,对控制抗弯裂缝的开展有明显的效果。与试验数据相比,现有抗弯承载力公式的计算值合理有效,但公式形式较为复杂。针对混合配筋预应力混凝土管桩的抗弯承载力进行研究,将环形截面等效成工字形截面,并利用“等效钢带法”计算钢筋提供的轴力和弯矩,推导出了简化计算公式,其计算结果相对试验承载力具有合理的富余。相比原有公式,简化计算公式形式简单、易于计算,可应用于实际预应力混凝土管桩的设计分析中。     

钢筋UHPC受弯构件裂缝宽度计算方法研究

为建立钢筋UHPC受弯构件的裂缝宽度计算方法,对6根钢筋UHPC梁进行四点抗弯试验,分析试验梁的裂缝发展过程和分布规律,以此为基础评估了现有规范公式计算钢筋UHPC受弯构件裂缝宽度的适用性,给出考虑UHPC抗拉贡献的钢筋UHPC受弯构件的钢筋应力计算方法和裂缝宽度建议计算公式,并通过国内16根钢筋UHPC梁的97组有效裂缝宽度试验结果对给出的裂缝宽度建议公式的适用性进行验证。研究结果表明：①UHPC梁表面裂缝宽度小于0.25mm时,裂缝宽度基本呈线性规律扩展,裂缝数量不断增加,裂缝间距逐渐减小;裂缝宽度超过0.25mm后,裂缝宽度迅速扩展并形成主裂缝,裂缝数量基本不变,裂缝间距趋于稳定,裂缝分布密而细,呈现出多元开裂现象。②直接采用GB 5010-2010规范和CECS 38-2004规范的裂缝宽度公式计算钢筋UHPC受弯构件的裂缝宽度误差较大。③基于UHPC材料特性,提出考虑UHPC抗拉作用的钢筋UHPC受弯构件开裂截面的钢筋应力计算方法,可较好地预测钢筋UHPC受弯构件开裂截面的钢筋应力。④结合试验数据和分析,对GB 50010-2010规范中平均裂缝间距、钢筋应变不均匀系数、构件受力特征系数进行修正,给出钢筋UHPC受弯构件裂缝宽度计算公式,修正后的建议公式计算值与文章试验值吻合良好,且与法国UHPC规范公式预测结果相比离散性更小。⑤建议公式的裂缝宽度计算值与收集的裂缝宽度试验数据库的试验值之比的平均值为0.99,标准差为0.19,表明建议公式适用性良好,可为UHPC结构设计规范的编制提供参考。     

预应力UHPC梁弯曲性能分析与合理设计

为研究预应力超高性能混凝土（UHPC）梁的基本受力性能和合理设计方法,完成了一片大比例预应力UHPC T形梁的弯曲全过程加载试验;基于混凝土损伤塑性（CDP）模型建立预应力UHPC梁的非线性有限元模型,对试验过程进行了细致模拟,将分析结果与试验结果进行对比;以仿真模型为基础深入研究了预应力筋数量、张拉应力、UHPC材料抗压和抗拉强度等参数对UHPC梁弯曲性能的影响规律;提出了UHPC梁的预应力配筋率计算公式,并建议了其合理范围,初步探讨了UHPC梁的合理设计方法。结果表明:基于CDP模型的有限元模型能较好模拟预应力UHPC梁的弯曲受力性能,分析结果与试验结果吻合良好;提高预应力能有效提高构件承载力,但延性降低;提高UHPC材料的抗压强度对构件弹性阶段和开裂阶段受力性能影响不大,但能有效提高构件延性,提高抗拉强度能有效提高构件的抗裂性能和延性,并使极限承载力有所提高。     

高性能混凝土梁正截面受力性能试验研究

通过14根模型梁的三分点加载试验研究，分析了掺加高效减水剂、粉煤灰、磨细矿渣和聚丙烯纤维对高性能混凝土梁正截面受力性能的影响，并将试验结果与有关混凝土结构设计规范的计算值进行了对比，初步验证了混凝土结构设计规范（GB50010-2002）对高性能混凝土梁的正截面设计计算的适用性，为大掺量外掺料高性能混凝土在工程上的应用提供了依据。     

钢棉对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响研究

研究了不同规格及掺量的钢棉对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响.结果表明:钢棉的掺入降低了UHPC的流动性和抗拉性能,但合适规格及掺量的钢棉可显著提升UHPC的抗压强度和抗折强度.     

混凝土受弯构件受拉钢筋最小配筋率

简述了中国不同时期的混凝土设计规范对非抗震情况和抗震情况下受拉钢筋最小配筋率的取值及确定原则,同时对比分析了各国混凝土设计规范中2种情况下混凝土受弯构件受拉钢筋最小配筋率的规定及确定方法;通过实例对各国规范的最小配筋率取值进行了比较,建议了最小配筋率的确定原则。结果表明:各国规范多以"截面开裂后,构件不致立即失效"为确定最小配筋率的原则,但对非抗震构件所取的最小配筋率相差较大,对抗震区最小配筋率的取值,除中国规范偏低外,其他国家规范大体相当。     

超高性能混凝土(UHPC)试验及应用研究

超高性能混凝土（UHPC）是一种力学性能超高、耐久性能优异、体积稳定性优良的新型水泥基复合材料,本文介绍了这种新型复合材料基本制备原理,介绍采用水泥、石英砂、矿物掺合料等常用建筑原材料配制出超高性能的混凝土,并通过对比试验,研究了矿物掺和料种类、纤维掺量以及养护工艺对超高性能混凝土抗压、抗折强度的影响,确定了最佳配合比。实验结果表明：此超高性能混凝土（UHPC）流动性好,在高温环境养护下,试件抗压强度达到325MPa,抗折强度达54MPa;在自然条件下养护,试件30天抗压强度为187MPa,抗折强度为35MPa。本文继而探索该种超高性能混凝土在预应力结构工程方面的应用,将其替代钢制锚垫板和其它产品,采用其制备出的预应力构件,各项性能指标均满足技术要求,并且成本显著降低,为超高性能混凝土在预应力结构工程方面的推广应用奠定基础。     

超高性能混凝土单轴受压应力-应变关系研究

采用刚性辅助架法获得了稳定的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concretes,UHPC)的受压应力-应变全曲线.试验结果表明UHPC具有良好的受压变形性能;重复加载下UHPC的包络线与单调加载时的应力-应变曲线基本相同.基于试验结果建立了UHPC单轴受压本构方程,以及重复荷载作用下UHPC应力-应变全曲线方程,其结果与试验结果吻合较好.     

UHPC键齿湿接缝直剪试验及湿接缝直剪承载力统一公式

为得到UHPC键齿湿接缝的直剪受力性能及直剪承载力统一公式,开展17个UHPC试件的直剪推出试验,考察键齿形状、侧向应力等对UHPC键齿湿接缝直剪破坏模式、裂纹发展情况、直剪强度以及剪切滑移性能的影响,并结合前期24个UHPC整体浇筑试件和24个UHPC平(湿)接缝试件的试验结果对UHPC界面直剪承载力计算方法进行研究。结果表明：UHPC键齿接缝试件的剪切破坏过程可分为线弹性阶段、裂纹发展阶段、破坏阶段和残余应力阶段;各键齿接缝直剪破坏界面与剪切界面几乎重合;梯形(键齿夹角113°)、矩形、倒梯形(键齿夹角65°)等三种键齿形式的直剪性能基本相同,为方便施工,工程中键齿宜选用梯形;键齿接缝试件的初裂强度、峰值强度提升值(相对于平接缝)与整体试件相应强度提升值之比远小于两者剪切面的整体面积之比;无侧向应力下,UHPC键齿接缝试件的剪切刚度和峰值强度均大于平接缝试件,逊于整体试件,且差距较大;键齿接缝试件峰值强度为整体试件的52.5%;在5MPa侧向应力下,平接缝试件与各键齿接缝试件剪切刚度已差别不大,峰值强度差值变小;键齿接缝试件的峰裂比(峰值强度与初裂强度之比)为1.173～1.319;键齿接缝试件的剪切刚度、延性系数、初裂强度、峰值强度及剪切滑移能力均随着侧向应力的增大而增大;UHPC湿接缝试件初裂强度和峰值强度随侧向应力的增长规律符合库伦准则,其摩擦系数可取1.26。最后,建立物理意义明确、形式简单、精度较高的可适用于未配抗剪钢筋UHPC整体界面、平湿接缝界面和键齿湿接缝界面的直剪承载力计算统一公式。     

界面状态对矩形钢管混凝土构件抗弯性能的影响

考虑钢-混凝土界面完全粘结和自由滑移2种极限状态,研究矩形钢管混凝土构件受弯过程的截面中和轴平移规律,并基于平截面假定,分别给出2种界面状态下构件抗弯承载力、抗弯刚度的理论计算方法。同时,针对钢管与核心混凝土界面平均粘结强度,分析抗弯构件在界面脱粘时的有效受压区高度。研究结果表明:矩形钢管混凝土的界面脱粘导致核心混凝土的抗弯承载力过早失效,构件的整体抗弯刚度和承载力降低;高宽比越大,钢管混凝土梁的整体钢管与混凝土之间的界面状态性能对构件抗弯承载力的影响越明显;实际中核心混凝土在未达到极限受压强度前与钢管发生脱粘,为充分利用核心混凝土的材料强度,应对矩形钢管混凝土的界面粘结进行构造加强。     

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪性能试验研究

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面具有规模化应用于预制UHPC-普通混凝土组合构件的潜力。为研究先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面的受剪性能,考虑气泡直径25 mm以下的三种气泡膜结合面规格、有无销栓钢筋作用的影响,设计并制作了6个先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面试件、2个现浇对比试件及2个光面式结合面试件,开展受剪性能试验研究,比较了试件的破坏形态、荷载-位移曲线和抗剪强度等,提出了先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪承载力计算式。结果表明：先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面破坏主要发生于普通混凝土一侧,大尺度气泡膜（气泡直径25 mm）形成的结合面受剪承载力相对较高,建议的受剪承载力计算式基本可用于评估气泡直径在25 mm以下的先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜结合面的受剪承载力。