盐冻环境下钢筋混凝土构件性能研究

为掌握保护层厚度、钢筋直径及其位置对混凝土盐冻损伤的影响,以质量分数为3.5％的NaCl溶液为冻融介质进行了快速冻融试验,测试了各构件盐冻后的混凝土质量损失率及相对动弹性模量变化规律.分析表明,基于混凝土和钢材不同的比热容与热膨胀系数,配筋混凝土构件在盐冻过程中损伤程度不同.研究结果表明,在盐冻循环作用早期阶段,配筋混凝土试件相对动弹性模量下降幅度和质量损失率变化较快,随即劣化速度降低.光圆钢筋比带肋钢筋的混凝土盐冻损伤小,混凝土保护层厚度与钢筋直径比值存在合理值,使配筋混凝土试件的相对动弹性模量降低和质量损失率最小.     

火灾后型钢混凝土轴压柱剩余承载力试验

进行了5个火灾后型钢混凝土柱轴心压力作用下的试验,研究长细比、混凝土强度对构件破坏形态和剩余承载能力的影响。试验结果表明,火灾后型钢混凝土轴心受压柱在荷载作用下的破坏形态与常温下基本相同,试件破坏时其内部核心型钢依然完好,不会发生局部屈曲现象。混凝土强度和长细比是影响型钢混凝土轴心受压柱火灾后承载能力的两个重要因素,当长细比相差不太大的情况下,混凝土强度高的试件,其火灾后极限承载力相对较高;在混凝土强度大致相当的情况下,随着长细比的增大,火灾后试件的极限承载力降低。利用YB规程和JGJ规程方法,对所有试件常温下的极限承载力进行了计算,结果表明在该文的试验条件下得到的火灾后型钢混凝土轴心受压柱承载能力的试验值与常温下承载力计算结果的比值在62%~71%之间,经历火灾作用后型钢混凝土轴心受压柱承载能力显著降低,火灾后的剩余承载力水平平均为常温下承载力水平的67%。     

不同取代率下再生混凝土的抗冻融性能试验

采用快冻法对9种再生混凝土进行了冻融循环试验。分析了经受100次冻融循环后不同取代率下再生粗骨料和再生细骨料对混凝土立方体抗压强度的影响;研究了每25次冻融循环后再生混凝土的棱柱体质量损失率和相对动弹性模量的变化;比较了100次冻融循环作用对不同取代率下再生混凝土抗压承载力的影响。结果表明,再生混凝土抗冻融性能有所下降,且降低幅度随再生骨料取代率的增加而加剧;100次冻融循环后,再生粗骨料取代率为50%,细骨料为天然骨料的再生混凝土,其质量损失率、相对动弹性模量衰减幅度和抗压承载力损失率均与普通混凝土接近,建议再生粗骨料掺量不高于50%的再生混凝土可在寒冷地区推广应用。     

型钢再生混凝土偏压柱受力性能试验及承载力计算

为了研究型钢再生混凝土柱在偏心压力作用下的力学性能,设计9个试件进行偏心受压单调加载试验,考虑了再生骨料取代率、相对偏心距2个变化参数。通过试验,观察了该类新型构件的受力破坏过程及形态,获取了应力分布、变形情况、极限承载力、荷载-变形全过程曲线、再生混凝土受压破坏极限压应变值等重要数据;并分析了取代率和相对偏心距对试件极限承载力的影响规律。研究结果表明：型钢再生混凝土柱的偏压破坏过程及形态与一般型钢混凝土柱相似,根据偏心距的不同,表现为大偏心受压破坏和小偏心受压破坏两种形态,试件极限承载力随着相对偏心距的增大而减小,而再生骨料取代率的变化对承载力的影响作用不明显。基于修正平截面假定推导了型钢再生混凝土偏压柱的正截面极限承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

钢管高强混凝土叠合构件受剪承载能力试验研究

结合3个普通钢筋混凝土构件和11个钢管高强混凝土叠合构件的单调加载静力试验,对钢管高强混凝土叠合构件的破坏形态、破坏机理和受剪承载能力开展研究。通过分析破坏特征与荷载-跨中挠度曲线,重点对钢管尺寸、剪跨比和是否焊接栓钉对叠合构件受剪承载力的影响进行分析。试验研究结果表明：试件发生剪切斜压和剪压两种破坏模式;试件的受剪承载力随钢管尺寸的增加而提高;随剪跨比的增大而降低;焊接栓钉可提高试件的承载能力,但作用有限。依据现有规范并结合试验结果,基于桁架-斜压场模型提出了钢管高强混凝土叠合构件的受剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

受荷混凝土中钢筋锈蚀速率计算方法

为研究荷载对钢筋锈蚀速率及结构耐久性的影响,在潮汐区与盐雾区开展不同荷载条件下氯离子扩散试验,荷载大小分别为无荷载、0.3倍和0.5倍混凝土抗折强度.在混凝土中掺入氯盐,开展不同浓度氯盐条件下的钢筋锈蚀试验.通过氯离子扩散试验得到荷载对氯离子扩散影响系数与荷载大小的关系,修正菲克第二定律中的氯离子扩散系数.钢筋锈蚀试验中测试不同时间下混凝土构件中钢筋的锈蚀电流密度,拟合出钢筋锈蚀电流密度与氯盐浓度和锈蚀时间之间的关系.结合混凝土中考虑荷载影响的氯离子扩散模型与钢筋锈蚀模型,给出荷载作用下混凝土中钢筋锈蚀速率的计算方法.该方法对于海洋环境中荷载作用下钢筋混凝土结构耐久性寿命计算具有重要意义.     

标准火灾作用后矩形钢管混凝土柱剩余承载力的研究

通过对6个矩形截面钢管混凝土柱按ISO-834标准升温曲线升温作用后的试验,研究火灾作用后矩形钢管混凝土柱的力学性能和剩余承载力。结果表明,在本次试验参数范围内,火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重。在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力～应变关系模型的基础上,本文计算了火灾作用后矩形钢管混凝土压弯构件荷载～变形关系曲线,理论计算结果得到试验结果的验证。在分析了各参数,如火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率、构件长细比、截面高宽比和构件截面尺寸等影响的基础上,本文提出火灾作用后矩形钢管混凝土柱承载力实用计算方法。     

危旧预应力混凝土箱梁承载性能足尺试验

为获得危旧混凝土桥梁的真实承载性能,通过对足尺危旧预应力混凝土小箱梁进行抗弯和抗剪承载性能试验,研究危旧预应力混凝土小箱梁受力退化行为。通过足尺危旧预制箱梁残余承载能力试验,量测分析了试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝宽度等,对危旧小箱梁的残余抗弯、抗剪极限承载能力及刚度进行了分析,得出危旧预制箱梁抗弯、抗剪受力性能及破坏机理。将足尺试验结果与承载力计算值以及公路—I级设计内力值进行比较,分析危旧混凝土小箱梁的实际承载性能。引入损伤折减系数,建立危旧混凝土箱梁极限承载力计算公式。试验结果表明：结构损伤降低了箱梁的承载性能,试验梁在未开裂阶段的挠度不满足公路桥规对活载刚度的验算要求,抗弯足尺试验得到的抗弯承载力与抗弯承载力计算结果基本相同,比主梁设计内力弯矩值高70%;抗剪足尺试验结果比主梁设计内力剪力值分别高32%和37%;引入损伤折减系数后的抗弯、抗剪承载力计算公式可以较准确的评估危旧混凝土小箱梁的承载能力,可为我国大量现役混凝土小箱梁的评估与维护提供参考。     

玄武岩纤维混凝土在冻融环境下的力学性能研究

为了研究玄武岩纤维混凝土在西北寒冷地区盐冻作用下,性能是否满足工程要求,对此,该文对玄武岩纤维混凝土在冻融循环作用下的力学性能进行研究,研究结果表明以下3点：1）在75次冻融循环前,素混凝土和纤维掺入量分别为0.04%、0.08%和0.12%玄武岩纤维混凝土的质量损失率均增长缓慢,在75次冻融循环后,其质量损失率快速增大。2）在50次冻融循环前,素混凝土和不同掺量玄武岩纤维混凝土的相对动弹性模量变化较小,在50次冻融循环后,其相对动弹性模量快速变小。3）在相同冻融次数条件下,素混凝土质量损失率最大,而相对动弹性模量最小,纤维掺入量为0.12%玄武岩纤维混凝土质量损失率最小,而相对动弹性模量最大。以上研究可供类似混凝土工程参考。     

内配工字型钢的矩形钢管混凝土双向偏压构件参数分析

为研究内配工字型钢的矩形钢管混凝土在双向偏压作用下各参数对承载力的影响,在合理选取材料本构关系和边界条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了内配工字型钢的钢管混凝土双向偏压构件的数值分析模型,并与已有相关试验数据进行对比验证。对典型构件进行了承载力与跨中挠度分配曲线的计算,最后对荷载偏心角、荷载偏心率、钢管材料强度、型钢材料强度、混凝土材料强度、长宽比等主要影响因素进行了参数分析。研究表明:随着钢管含钢率、型钢含钢率、混凝土强度、钢管强度的提高,承载力显著提高;随着偏心率、偏心角、高宽比、长宽比的增加,构件承载力的反而降低,工字型钢的材料强度对其影响不大。     

涂刷有机硅的道路混凝土抗盐冻性能研究

为了配制高抗盐冻的高性能道路混凝土,自行配制有机硅涂料,并参照CDF混凝土抗盐冻试验方法,研究涂刷有机硅涂料的高性能道路混凝土的抗盐冻性能.结果表明,涂刷该有机硅涂料后,3种水灰比(0.40、0.36和0.32)的高性能混凝土经56次盐冻后剥蚀量均降低了99%以上,相对动弹性模量损失率降低了32%～42%,混凝土表面无明显剥蚀痕迹,显著地提高了高性能道路混凝土的抗盐冻性能,配制出了高抗盐冻的高性能道路混凝土.     

柱中设缝的方钢管约束型钢混凝土中长柱受压性能研究

钢管约束混凝土柱的钢管通常在柱端设缝以使其不直接承受荷载。该文主要对两种设缝模式的方钢管约束型钢混凝土柱(仅柱两端设缝、柱两端和柱中均设缝)的受力性能进行分析对比。以钢管宽厚比、荷载偏心率为主要变化参数,对柱中设缝的方钢管约束型钢混凝土中长柱进行了受压力学性能试验。分析对比了各组试件的破坏模式、承载能力及钢管应力发展规律,结果表明：设缝模式对试件破坏形态无明显影响,柱中设缝试件的轴压承载力略有提高,而偏压承载力呈降低趋势。采用精细化的有限元模型进行了参数分析,依据试验及有限元结果,提出用于计算构件弯矩增大效应的刚度折减系数公式,进而建立柱中设缝构件偏压作用下的承载力计算方法。     

二次受力下自密实混凝土加固RC梁受弯性能研究

为模拟实际工程中加固构件的真实承载能力,实验在原混凝土构件持续受荷状态下,采用自密实混凝土对构件进行加固、养护。共进行了7根二次受力下自密实混凝土加固钢筋混凝土梁和2根对比梁的受弯性能试验,研究了不同初始受力水平、不同加固厚度及不同界面处理方式对加固钢筋混凝土梁抗弯承载力和截面刚度的影响。试验量测了构件裂缝分布形态、荷载-挠度曲线、钢筋应变发展规律等。结果表明：采用自密实混凝土加固钢筋混凝土梁,能有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载力、截面刚度等性能;二次受力下自密实混凝土加固梁抗弯承载力随着初始受力水平的增大而降低。在试验结果的基础上,基于平截面假定,提出了二次受力下自密实混凝土加固梁钢筋滞后应变及抗弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

组合梁疲劳后的刚度退化规律及计算模型

为了研究钢-混凝土组合梁在疲劳荷载作用下刚度的退化规律,设计并制作了6根栓钉试验梁进行了静力和疲劳试验。该研究对比了不同疲劳加载次数后试件的破坏形态,重点分析了组合梁在疲劳加载过程中荷载-挠度曲线、残余挠度以及相对滑移量的变化情况;将疲劳试验过程中每根试验梁的刚度退化与残余挠度、相对滑移增长之间作了相关性分析,探讨组合梁刚度退化的实质原因;基于刚度退化函数,通过试验数据拟合,建立了用于计算钢-混凝土组合梁刚度退化计算模型。结果表明:在疲劳荷载作用下,组合梁刚度会发生不可逆的退化,刚度退化实际上是材料疲劳损伤和抗剪连接程度退化的宏观表现;随疲劳循环次数增加,组合梁刚度退化规律呈现明显的"S"型单调递减趋势;该研究建立的组合梁刚度退化规律模型,计算值与试验值吻合良好,具有一定的适用性。该研究成果为组合梁疲劳荷载作用后刚度退化模型的建立提供了一种思路和方法。     

冲击回波法检测水工混凝土耐久性的试验研究

研究了冲击回波法用于混凝土棱柱体试件动弹性模量的测试情况,发现测试的波速为理论的一维P波波速,且获取混凝土动弹性模量的方法在本质上与传统的共振法是一致的。采用冲击回波法检测混凝土试件在冻融循环中波速的变化,与共振法测试的自振频率的变化进行对比研究,总结其内在规律,最终换算到相对动弹性模量的下降值来评价混凝土的抗冻性。初步的试验和理论分析的结果表明,利用冲击回波法进行水工混凝土抗冻性检测的方法切实可行,可用于水工混凝土的耐久性评估。     

钢管钢骨高强混凝土偏心受压承载力试验研究

试验共对8根钢管钢骨高强混凝土偏心受压组合柱进行了测试,研究了不同参数情况下,组合柱承载力性能变化,研究结果表明:承载力随着偏心距增大而减小,且对极限值影响很大;承载力随着长细比的增加而减小,并呈现非线性,降低幅度逐渐增大;组合柱侧向挠度随着长细比增加而增加,在80%极限荷载左右开始变化明显,基本符合正弦半波曲线;内部钢骨和外部钢管对混凝土形成双重紧箍力,明显提高核心混凝土的抗压强度,且抗压强度的提高幅度与内部钢骨的布置形式有直接关系;在试验和理论研究的基础上,建立组合柱的偏压承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

CFRP加固火灾作用后圆钢管混凝土构件的侧向撞击性能研究

建立了火灾作用后和碳纤维增强复合材料(CFRP)加固受火后圆钢管混凝土构件的侧向撞击数值模型,通过不同试验分别验证了模型的准确性.分析了加固受火后构件的撞击全过程,对比了构件的撞击力、跨中挠度和截面弯矩.对构件的抗撞击承载力和抗弯承载力,塑性变形和吸能能力,以及内力分布与发展进行了分析,并给出构件在撞击荷载作用下跨中最...     

荷载与服役环境作用下混凝土耐久性的研究和进展

混凝土是基础设施建设不可或缺的工程材料,其耐久性是服役环境下混凝土结构寿命的重要保障。荷载作用引起混凝土材料微结构变化,荷载较大时,混凝土内的孔隙连通和微裂纹扩展影响到介质的渗透和传输。荷载和服役环境的叠加作用加速混凝土性能劣化,因此耦合作用下混凝土耐久性研究成为了国际关注的热点。综述了荷载与服役环境耦合作用下混凝土耐久性研究的探索和研究进展,总结了国内外在荷载-冻融循环、荷载-氯盐、荷载-碳化耦合作用下混凝土耐久性评价方法和表征参数等方面取得的重要突破,并介绍了荷载-冻融循环、荷载-氯盐耦合作用下混凝土寿命预测模型与方法的最新研究成果。最后,指出了现有荷载与典型服役环境作用下混凝土耐久性研究的局限性和后续的研究方向。     

考虑多组件疲劳损伤的组合梁剩余承载力计算方法及试验验证

针对现行规范中无法计算钢-混凝土组合梁在疲劳后的剩余承载力问题,提出考虑多组件疲劳损伤的组合梁剩余承载力的计算方法。基于材料剩余强度理论,分别引入组合梁各组件（混凝土板、钢梁和栓钉连接件）在疲劳荷载作用下的强度衰减模型;对疲劳荷载作用下的组合梁进行受力分析,得到在既定疲劳荷载幅值下各组件的疲劳应力幅;将各组件的疲劳损伤计入钢-混凝土组合梁剩余抗弯承载力计算中,并考虑疲劳加载过程中组合梁抗剪连接度的变化,建立完全抗剪连接和部分抗剪连接两种情形下的组合梁剩余承载力计算方法,并通过6个试验梁的剩余承载力试验进行验证。研究结果表明：在疲劳荷载作用下,组合梁的抗剪连接度逐渐降低,剩余承载力退化明显且不可忽略。该文建立的组合梁剩余承载力计算方法的计算值与试验值吻合较好,具有良好的计算精度与适用性,补充并完善了现有组合梁承载力的计算方法。     

火灾后型钢混凝土柱剩余承载力数值模拟分析

利用MSC.MARC软件对火灾后型钢混凝土柱的截面温度场及剩余承载力进行了模拟分析,数值分析结果得到了试验验证。考虑混凝土强度、长细比、含钢率、荷载偏心率、受火时间等参数,利用MSC.MARC软件对ISO834标准火灾作用后型钢混凝土柱剩余承载力进行了进一步计算。计算结果表明,经历ISO834标准火灾作用后,型钢混凝土柱的极限承载力显著降低,在该文参数范围内,承载力降低幅度在8.5%~45.3%变化。定义火灾作用后型钢混凝土柱剩余承载力与常温下型钢混凝土柱极限承载力的比值k为火灾后型钢混凝土柱剩余承载力影响系数。数值模拟分析结果表明,混凝土强度、截面含钢率、受火时间对k值的影响较大,而长细比、偏心率对k值的影响相对较小。在数值计算结果基础上,通过回归分析的方法得到了火灾后型钢混凝土柱剩余承载力影响系数k的简化计算公式,公式计算结果与数值模拟分析结果符合较好。