盐溶液干湿循环下GFRP管约束混凝土柱耐久性试验研究

对11根短柱,包括6根素混凝土圆柱和5根GFRP管约束混凝土柱,在盐溶液干湿循环作用下的轴心受压性能进行了试验研究。测试了盐溶液干湿环境下素混凝土圆柱和GFRP管混凝土柱轴压作用下的极限承载力和变形性能,研究了盐溶液干湿循环次数的影响,试验结果表明盐溶液干湿循环对素混凝土柱和GFRP管混凝土柱的强度以及延性都有影响,且随着干湿循环作用次数的增加,GFRP管对混凝土柱的约束作用有一定程度的降低。     

GFRP板加固混凝土方柱的轴压力学性能研究

通过试验对比素混凝土方柱与包裹GFRP板的方柱的力学和变形性能，得出在轴压情况下GFRP板加固混凝土方柱能显著提高柱的承载力和应变的结论，给出在轴压作用下混凝土柱条带和全包GFRP板进行加固的计算公式。     

椭圆形GFRP管高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为了调查椭圆形GFRP管高强混凝土短柱的轴压力学性能,验证Teng et al.2016模型(FRP约束椭圆形混凝土应力-应变关系模型)的适用性,通过4组8个椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件的单调轴压试验,来考察4种截面长短轴之比对其轴压力学性能的影响,并将试验结果与Teng et al.2016模型进行对比分析。试验结果表明:椭圆形试件的破坏模式均为椭圆形截面长轴顶点附近GFRP管发生环向断裂;椭圆形GFRP管的约束可显著提升核心混凝土的抗压强度与极限轴向应变,且抗压强度和极限轴向应变随截面长短轴之比的增大而降低;Teng et al.2016模型与本文试验结果吻合得较好,表明该模型对椭圆形GFRP管高强混凝土短柱试件依然适用。     

轴压作用下GFRP管钢骨混凝土组合短柱传力机制分析

通过6根GFRP管钢骨混凝土组合短柱和1根GFRP管约束素混凝土组合短柱轴压试验,并利用ABAQUS进行有限元数值分析,研究截面形式、截面含钢率、混凝土强度对组合短柱受力性能的影响,探究组合柱的工作原理。试验结果表明:与未内置钢骨试件相比,内置钢骨可以显著提升短柱的极限承载能力和极限变形能力;随着截面含钢率的增大,GFRP管钢管混凝土短柱的极限承载能力和极限变形能力得到明显提升;增大混凝土强度能够小幅度提高短柱的极限承载能力,但对短柱的初始刚度几乎没有影响;当其他条件相同时,内置钢管短柱比内置工字钢短柱的极限承载力更高,变形能力更好。GFRP管对混凝土的约束作用略晚于钢管对混凝土的约束作用,表现出一定的滞后性。有限元模拟计算结果与试验结果拟合较好,可为此类组合短柱的非线性分析提供参考。     

方形螺旋箍筋GFRP筋混凝土柱轴压性能研究

通过设计5根配置螺旋箍筋和3根配置普通箍筋方形截面玻璃纤维筋(GFRP)混凝土柱(200 mm×200 mm×600 mm)的轴心受压试验,重点分析方形截面GFRP筋混凝土柱的极限承载力和延性等在不同箍筋形式下的变化规律,研究螺旋箍筋对方形截面GFRP筋混凝土柱的轴压性能的影响。试验结果表明:GFRP纵筋承载力占GFRP筋混凝土柱极限承载力的3%～7%;配置螺旋箍筋的GFRP筋混凝土柱的极限承载力比配置普通箍筋的增加了0.8%～1.6%,延性增加了13%～33%;缩小箍筋间距可以防止纵筋过早屈曲破坏,同时可提高GFRP筋混凝土柱的延性和承载力;把GFRP筋受压承载力设置为其极限抗拉强度的0.35倍,可以准确预测GFRP筋混凝土柱的极限承载力。     

荷载-冻融耦合作用下充填层自密实混凝土的耐久性及损伤模型

为掌握处于冻融服役环境条件下充填层自密实混凝土(SCC)的耐久性,设计了轴压荷载-冻融耦合作用模拟试验,对比研究了SCC在冻融循环作用、荷载-冻融循环耦合作用下的质量、峰值应力、峰值应变等参数随冻融循环次数的变化规律;结合统计损伤理论,建立了相应的损伤本构模型,讨论了损伤变量与冻融循环作用次数的变化关系。结果表明:相较于单一冻融作用,1/3应力水平的轴压荷载与冻融循环耦合作用下的充填层自密实混凝土劣化速率更大,此时难以抵抗300次冻融循环作用,掺适量聚丙烯纤维或橡胶粉可较好改善其在荷载-冻融循环耦合作用下的耐久性。所建立的损伤本构模型可较好地描述荷载-冻融耦合作用后混凝土应力-应变关系,其损伤变量与冻融次数具有良好相关性。     

冻融环境下对粉煤灰混凝土断裂能的试验研究

对水灰比为0.5的普通混凝土和掺加粉煤灰混凝土,通过冻融循环试验、楔形劈裂试验,以及Consoft软件逆向分析和拟合,研究了冻融循环损伤对混凝土断裂能及其应变软化的影响。结果表明,100次冻融循环后,水灰比为0.5的普通混凝土相对动弹性模量下降了65%,而掺加粉煤灰混凝土损失90%;冻融循环后,混凝土断裂能显著下降,最大承载力也随之降低,水灰比为0.5的普通混凝土100次冻融循环后承载力和断裂能分别损失56%、71%,而掺粉煤灰混凝土分别损失43%和70%,;300次冻融循环后,普通混凝土试块直接发生断裂,无法进行楔形劈裂试验;在冻融循环次数为0时,掺粉煤灰混凝土的断裂能要高出普通混凝土的43%;掺粉煤灰的混凝土尽管断裂能也随冻融次数的增大而降低,但粉煤灰后期强度增长较快,从应变软化性能来看,其抗拉强度较普通混凝土要高些,呈现较好的韧性。     

基于ABAQUS的复式圆钢管柱滞回性能分析

为研究分析复式圆钢管混凝土柱的滞回性能,利用ABAQUS建立了混凝土与钢管强度、弹性模量均相同的9个模型,对比分析了剪跨比、轴压比对模型极限承载力与延性系数的影响.结果表明:复式圆钢管混凝土柱在剪跨比相同时,随轴压比增大模型的极限承载力逐渐减小,延性系数呈先增大后减小的发展趋势;在轴压比相同时,随剪跨比增大模型的极限承...     

轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土柱应力-应变关系模型

开展10根轴压PVC-CFRP管钢筋混凝土应力-应变关系试验研究,结果表明试件应力-应变关系曲线可分为两个阶段:第一阶段为抛物线,与相同配筋钢筋混凝土柱的应力-应变关系曲线相似;第二阶段为强化段,试件应力-应变关系基本呈线性关系,随着FRP条带环箍间距的增加,试件强化段斜率逐渐减少,轴向配筋可显著提高核心混凝土柱的承载力和变形,配筋率对试件强化段的斜率影响很小。通过对试验数据的回归分析,提出试件轴压承载力和极限压应变的计算方法,并建立相应的应力-应变关系模型。     

GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的试验研究

通过15个GFRP管钢筋混凝土长柱和1个无GFRP管约束的钢筋混凝土柱在偏心受压作用下的试验,研究了其破坏形态及力学性能,并分析了混凝土强度、长径比、偏心距等因素对柱力学性能的影响.试验结果表明,GFRP管的约束作用能有效提高柱的承载力及延性;随着混凝土强度的提高,GFRP管钢筋混凝土柱的承载力和刚度增大;随长径比和偏心距的增大,GFRP管对混凝土的约束效果降低,柱的承载力降低;平截面假定适用于GFRP管钢筋混凝土偏压长柱的计算.     

盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能分析

制备了沥青混凝土样品,并进行了不同次数的盐冻融干湿循环试验。在此基础上,测试了沥青混凝土的高温车辙深度、动稳定度和低温抗弯拉强度,得到了车辙深度、动稳定度和抗弯拉强度随盐冻融干湿循环次和盐浓度的变化规律,研究了盐冻融与干湿作用下沥青混凝土的高低温力学性能。研究结果表明:(1)沥青混凝土60min车辙深度随盐浓度的增加和冻融循环次数的增多而呈线性增长的趋势;(2)沥青混凝土的抗高温变形能力随盐冻融干湿循环次数的增多而逐渐弱化;(3)沥青混凝土的抗弯拉强度经历9次和15次盐冻融干湿循环后分别下降22%~26.4%和42.6%~51.5%;(4)冻融干湿循环次数一定时,沥青混凝土的抗弯拉强度随盐浓度的增加而缓慢下降,并且当盐浓度达到12%时,沥青混凝土的抗弯拉强度减小就很不明显。     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

盐-碱环境下GFRP管力学性能演化规律

纤维增强复合材料(FRP)管-混凝土组合柱因其能充分发挥FRP管和混凝土材料的性能优势,具有广泛的应用前景,然而,当结构处于极其恶劣腐蚀环境下时,其耐久性仍是值得关注的问题,在我国北方盐-碱地区,建筑桥墩易受到盐-碱侵蚀。为研究盐-碱环境下GFRP管的力学性能演化规律,制备了GFRP管和环,两种试样内径均为100 mm,厚均为3 mm,高分别为100 mm、10 mm,浸泡在盐(NaCl)-碱(NaOH)溶液中,以温度、周期为变量,通过试件浸泡前后干质量变化以及轴压和环拉试验测试,获得相应的力学性能,并基于Arrhenius公式开展了GFRP管环向拉伸强度寿命预测。结果表明：温度对GFRP管强度影响显著,随着浸泡周期的增加,GFRP管轴压强度和环拉强度呈现下降趋势;温度越高,强度下降速率越快;40℃和60℃温度条件下,在浸泡30 d后环拉强度退化速率减缓。轴压弹性模量受温度和浸泡周期影响较小,环拉弹性模量随温度升高而显著降低,浸泡周期对其影响较小;通过寿命预测,7.5℃全表面积浸泡半年时,环拉强度保留率低于40%,盐-碱环境对GFRP管材的腐蚀作用显著,环氧树脂GFRP管并不适用于盐-...     

透水混凝土冻融剥蚀成因分析

为探究透水混凝土冻融剥蚀是否来自水泥浆体劣化,选取2.5~10.0 mm粒径骨料,制备了水灰比为0.31的透水混凝土及同水灰比的水泥石,测量二者冻融循环下质量、强度及透水混凝土相对动弹性模量变化。采用压汞法(MIP)测量水泥石冻融循环下孔结构特征参数及孔径分布变化,并通过扫描电镜(SEM)观察透水混凝土骨料水泥界面形貌演变。结果表明,在水冻与盐冻环境下透水混凝土宏观性能指标均有不同程度下降,骨料水泥界面产生裂缝并随冻融次数增加不断扩展,而水泥石强度、质量及微观孔隙结构均无明显变化。这表明透水混凝土冻融劣化与骨料水泥界面劣化相关。     

含引气剂海工混凝土的抗冻性能及其梁受弯承载力

为了研究引气剂对海工混凝土抗冻性能及其梁受弯承载力的影响,对2种配合比6根海工混凝土梁及相应的冻损试件进行总计100次快速冻融试验;采用质量损失率、动弹性模量损伤度和抗压强度损失率对混凝土冻融损伤程度进行有效评价;考虑混凝土抗压强度退化以及等效矩形应力图系数的变化,提出了冻融作用下海工混凝土梁正截面受弯承载力计算公式。结果表明：加入引气剂可以增强海工混凝土的抗冻性能,降低梁的开裂弯矩退化速率,但会降低混凝土强度和梁的极限弯矩;在150次冻融循环内,提出的模型能够较好地预测冻融作用下海工混凝土梁的正截面受弯承载力。     

冻融循环影响下水泥、煤矸石改良粉土的力学特性研究

为研究水泥、煤矸石改良粉土路基在冻融循环作用下的力学性质,以高速公路粉土填料为研究对象,制作了含5％水泥和20％煤矸石的改良粉土试件,对其进行了负温度分别为-25℃、-30℃、-35℃的冻融循环试验,并以冻融次数和围压为变量对改良粉土进行三轴压缩研究.研究结果表明:增加围压和冻融次数、降低温度是改良粉土应力-应变曲线由应变软化型向应变硬化型转变的因素;冻融循环次数的增加,改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力及内摩擦角等指标的衰减规律为快速、缓慢、稳定三个阶段,趋于稳定的冻融循环次数为8次;温度的降低对改良粉土极限强度、弹性模量、粘聚力劣化影响较大,而对内摩擦角的劣化影响较小,力学指标劣化程度有收敛趋势.此研究可为粉土在路基工程中的应用和防治灾害提供一定的工程价值.     

冻融循环后钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能研究

为探索经受冻融循环后的钢纤维混凝土在氯盐环境作用下的耐久性能,通过对冻融循环不同次数后的钢纤维混凝土试件开展氯离子侵蚀试验,分析了钢纤维掺量、冻融循环次数等因素对氯盐侵蚀环境下钢纤维混凝土耐久性的影响规律并探索了冻融损伤对钢纤维混凝土氯离子侵蚀性能的影响机理.研究结果表明:钢纤维掺量在0～1.5％范围内,钢纤维掺量越大,相同渗透深度处混凝土氯离子扩散系数越小,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越好;冻融循环次数越大,钢纤维混凝土氯离子扩散系数越大,混凝土抵抗氯离子侵蚀的性能越差.     

盐碱与冻融耦合作用下再生混凝土耐久性试验研究

通过再生混凝土在3.5%NaCl、3.5%Na2SO4、3.5%NaCl+3.5%Na2SO4和水四种溶液中的冻融循环试验,分析再生混凝土在同浓度不同种类盐碱溶液中经过不同冻融次数后(N)的质量变化(△m)和动弹性模量变化(△E) ,绘制N-△m和N-△E的曲线.同时,设置单掺10%、20%粉煤灰和2%、4%硅灰为对照组,研究粉煤灰和硅灰组分别在3.5%NaCl和3.5%Na2SO4环境下混凝土的抗冻性能规律.结果表明:氯盐环境中,随冻融次数的增加,混凝土表面剥削、开裂现象明显,质量和动弹性模量损失严重,而硫酸盐环境中,冻融前期混凝土内部生成水化产物使质量增加,表面膨胀开裂,后期质量和动弹性模量急剧下降,与浓度3.5%氯盐盐冻相比,硫酸盐盐冻动弹性模量损失更大.冻融破坏强度由强到弱排序为氯盐冻、硫酸盐冻、复合盐冻、水冻;掺入粉煤灰后,氯盐环境下的混凝土抗冻性反而下降,10%掺量优于20%掺量.掺入硅灰后,硫酸盐环境下再生混凝土抗冻性提高,破坏程度要比水冻小,4%掺量优于2%掺量;最后分析了混凝土腐蚀机理.     

冻融与氯盐耦合作用下超细粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

为了研究氯盐与冻融耦合作用下超细粉煤灰混凝土的碳化性能,对不同掺量超细粉煤灰混凝土进行了抗压强度试验、基准碳化试验、冻融-碳化试验和盐冻-碳化耦合试验.结果表明:在标准养护条件下,混凝土试件中掺入少量超细粉煤灰会降低试件本身的抗压强度,但降低幅度不大,而掺入大量的超细粉煤灰其抗压强度下降比较明显.干燥养护下,掺入超细粉煤灰对试件的抗压强度影响较小,其抗压强度随掺量没有出现骤降.掺入适量的超细粉煤灰能提高混凝土的抗碳化性能,随着超细粉煤灰掺量增加,抗碳化性降低,当超细粉煤灰掺量超过25％时对混凝土抗碳化性能影响不大.当超细粉煤灰参量一定时,盐冻-碳化循环试验对混凝土碳化深度最不利,且超细粉煤灰混凝土的碳化深度与循环次数呈现二次函数关系.     

预应力钢带加固混凝土圆柱轴压性能试验

通过32个加固柱及4个对比柱试件的轴压性能试验,研究了钢带间距、层数对承载力及变形能力的影响。试验结果表明,混凝土圆柱试件经预应力钢带加固后,不仅可以提高柱的轴压承载力,还能使加固柱具有良好的变形能力,可有效改善其轴压性能。在试验研究的基础上,分析了预应力钢带加固混凝土柱轴压受力机理,提出了预应力钢带加固混凝土圆柱极限强度模型,计算值与试验值吻合程度较好。