超高性能混凝土连接装配式柱抗震性能试验研究

为了改善装配式结构中构件连接部位的抗震性能,提出采用超高性能混凝土（UHPC）连接预制柱.设计1个普通混凝土（NC）整浇柱和6个塑性铰区采用UHPC的装配式柱,通过拟静力试验,研究轴压比、搭接长度、配箍率、搭接段配置短钢筋对试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力等的影响.结果表明,搭接长度为8倍钢筋直径的装配式柱的各项抗震性能均高于普通混凝土整浇试件,可以实现与现浇整体柱相同的效果.随着搭接长度的增大,装配式柱的承载力逐渐增大,变形能力与耗能能力显著提高.在搭接区段设置短钢筋,可以提高装配式柱的受弯承载力,改变破坏形态,使塑性铰区上移.基于试验结果,考虑UHPC的受拉作用,提出UHPC装配式柱的正截面受弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好.     

超高性能混凝土高温后性能试验研究

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,考察了温度、纤维种类和掺量、骨料（石英砂和钢渣）对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明：混掺1%钢纤维和2%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂,在高温作用后依旧保持完整形态;钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能,在1 000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度;随着温度的升高,超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律;在目标温度超过600℃时,高温增强了超高性能混凝土的延性。     

预应力钢绞线与超高性能混凝土黏结性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)是具有超高强度、高韧性、高耐久性的新型水泥基复合材料,UHPC与钢绞线的黏结性能也与普通混凝土存在差异,且缺乏关于超高性能混凝土与钢绞线黏结性能的设计标准。因此,通过对36个常温自然养护的UHPC与钢绞线中心拉拔试验进行研究,研究参数为黏结长度和保护层厚度,根据试验获取了其荷载滑移曲线、破坏形态、黏结强度。分析试验数据表明:UHPC与钢绞线的极限黏结应力为7.01～11.65 MPa,均值为8.78 MPa,明显优于普通混凝土的。当直径为15.2 mm钢绞线的保护层厚度大于30 mm后,保护层厚度对黏结强度的影响较小。相对于普通混凝土,UHPC中1×7钢绞线的传递长度和锚固长度均可减少50%,建议对于抗压强度大于150 MPa的UHPC,钢绞线传递长度取25d,锚固长度取35d。     

钢筋-超高性能混凝土黏结性能的 非线性有限元分析

针对配筋-超高性能混凝土（UHPC）构件间的黏结性能问题,采用ABAQUS非线性弹簧单元对不同保护层厚度、黏结长度和钢筋直径的配筋UHPC黏结-滑移关系进行了仿真分析,并探讨了不同参数对UHPC黏结性能的影响。结果表明：配筋UHPC的界面极限黏结应力随着UHPC保护层厚度的增加而提高,而随着配筋直径及黏结长度的增加而降低。保护层厚度从单倍钢筋直径增至1.5~2.0倍钢筋直径时,其极限应力增加17.3%~33.3%;钢筋直径从8 mm增加至12 mm和16 mm时,其极限应力分别降低16.5%和28.8%;黏结长度从4倍钢筋直径增加至6~8倍钢筋直径时,其极限黏结应力降幅为14.7%~25.3%。经有限元分析获得的极限黏结应力与文献计算结果符合度较好,误差均值约为2%。     

重晶石粉对防辐射超高性能混凝土性能的影响

超高性能混凝土具有高密实度、超高强度和高韧性的特点,是建设超高强射线屏蔽建筑的理想材料,掺入少量重骨料后表观密度较小,且其胶凝材料用量高,水化放热大。因此,采用重晶石粉取代部分胶凝材料(替代粉煤灰微珠体积比例为0%、10%、20%、30%、40%)制备了防辐射超高性能混凝土。结果表明,随着重晶石粉取代粉煤灰微珠量的增加,混凝土工作性能和力学性能逐渐降低,表观密度逐渐增加,水化放热量先增加后逐渐降低,水化放热量在取代量为10%时达到最大,3d的水化热值为139.526J/g。综合考虑,推荐重晶石粉取代粉煤灰微珠量为20%,坍落度/扩展度达到255mm/620mm,表观密度为2 660kg/m~3,28d抗压强度135.4MPa,28d抗折强度25.9MPa,3d的水化放热量为121.650J/g,长期耐久性能良好,~(137) Cs放射源(0.662MeV)线性吸收系数为0.182cm-1,预湿高钛重矿渣砂的内养护作用促进了周围水泥浆体的水化,从而加强了界面过渡区,显著提高了多孔集料制备的UHPC的力学性能和耐久性能。     

纤维对超高性能混凝土力学性能及微观结构影响研究

将玄武岩纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维按照不同掺量（0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）分别掺入水胶比为0.18的超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）中,研究不同纤维和掺量对UHPC抗压强度和抗折强度的影响。优选出单掺玄武岩纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维力学性能最佳的掺量;测定玄武岩纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维最佳掺量下UHPC孔隙结构,并通过SEM表征其微观结构,探究不同种类纤维对UHPC力学性能影响的机理。试验结果表明,玄武岩纤维和玻璃纤维掺量为0.4%,聚丙烯纤维掺量为0.2%时,UHPC基本力学性能达到最优。压汞试验结果表明,纤维的掺入能够有效降低孔隙及裂缝的数量,提高无害孔和少害孔的数量,并细化大孔径促使有害孔和多害孔往少害孔和无害孔转变。SEM试验结果显示：纤维的加入能够减少裂缝和细化孔径,使试件内部更加致密;同时均匀分布的纤维在试件内部构成网状结构,当承受荷载时,纤维对荷载进行分散,使得裂缝发展需要消耗更多的能量。     

钢-超高性能混凝土组合板开裂荷载正交试验及计算方法

为了研究钢-超高性能混凝土（UHPC）轻型组合桥面结构的横向抗弯开裂性能,综合考虑配筋率、保护层厚度、UHPC层厚度和栓钉间距4个影响因素,对40个钢-UHPC组合板试件进行受弯开裂正交试验. 结果表明,未配筋构件裂缝数量少且裂缝扩展较快,配筋可以提高构件的开裂刚度,加强裂缝扩展阶段,使构件出现多元开裂特性. 配筋率对开裂应力的影响最大,其次是保护层厚度,然后是栓钉间距,UHPC厚度对开裂应力的影响较小. 在配筋率较高时减小保护层厚度,开裂应力提高幅度较大. UHPC厚度为45 mm的组合板的开裂应力为18.7~27.8 MPa,UHPC厚度为60 mm的组合板的开裂应力为17.2~27.4 MPa,远超虎门大桥的工程需求. 根据现有规范公式计算钢-UHPC组合结构开裂荷载偏保守. 根据密集配筋钢-UHPC组合结构特点,提出钢筋应力和开裂荷载计算方法,计算结果和试验实测结果较吻合.     

超高性能混凝土研究综述

介绍了超高性能混凝土（UHPC）的提出与世界各国的研究概况、UHPC 的基本制备原理与技术指标;对 UHPC 材料制备技术、超高性能机理、材料性能、工程应用研究进展进行了综述,提出了基体材料组成、凝结硬化过程与细观结构,纤维增强增韧机理细观力学分析,组成设计与制备技术,材性测试方法与指标体系,基于工程应用的研究与创新性应用研究,经济性和标准与规范等方面的研究方向。结果表明：UHPC 在理论研究与工程应用方面都取得了可喜的进展,随着环保、可持续发展日益受到重视,UHPC 具有极好的发展前景。     

轻集料对轻质超高性能混凝土性能影响研究

以万州新田长江大桥工程为依托,通过试验研究了轻集料的颗粒级配、粒径、粒型、筒压强度和预湿程度等对轻质超高性能混凝土(LUHPC)工作性能、力学性能和收缩的影响,同时通过轻集料孔结构分析和SEM初探了轻集料改善LUHPC性能的微观机理。研究结果表明:随着轻集料最大粒径的减小和筒压强度的增大,LUHPC的表观密度增大,力学性能提高;当细轻集料粒径2.36～4.75mm∶1.18～2.36mm为7∶3时,细轻集料与各种粉料间的堆积程度最大,抗压强度最高;圆球型细轻集料制备最适合制备LUHPC;随着轻集料预湿饱水程度增加,LUHPC内部相对湿度提高,LUHPC收缩减小。高强细轻集料的多孔结构,可以吸收大量水分,混凝土在凝结硬化后可形成轻集料-水泥石界面处的嵌锁结构,从而大幅度提升LUHPC性能。     

混杂纤维高性能混凝土深梁的剪切延性

采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验,通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析,利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明,钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大,超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用,钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性,最大提高达40.7%,但仍达不到延性破坏的要求,不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。     

高铁用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳性能的数值分析

HRBF500钢筋作为一种新型的高强度钢筋,用于铁路、桥梁等工程中,需承受反复荷载.对配有500 MPa细晶粒钢筋的混凝土梁和预应力混凝土梁的疲劳性能进行有限元模拟分析,得到疲劳寿命预测值,并与试验结果进行比较,两者吻合较好.表明笔者采用的数值模拟方法,可较准确地预测HRBF500钢筋混凝土梁的疲劳寿命,为结构疲劳分析提供了有效手段.     

后张无粘结预应力装配式桥墩抗震性能分析

目的研究节段预制无粘结后张预应力环形截面桥墩的抗震性能,为此类桥墩抗震设计提供依据．方法通过贯穿柱段的纵向钢筋（耗能钢筋ED）提供柱的滞回耗能,利用ABAQUS有限元分析软件建立实体模型,对耗能钢筋配筋率、预应力筋配筋率、预应力度等参数进行分析．结果ED配筋率为0．75％时的抗震性能比0．5％时提高较多,配筋率为1．0％的抗震性能比0．75％时提高不大．预应力筋配筋率在0．5％时具有较好的抗震性能,在此基础上提高配筋率没有显著效果．预应力度的增加使得屈服强度有所提高,但耗能能力提高不明显．结论在一定范围内提高ED配筋率和预应力筋配筋率对于提高桥墩抗震性能有较为显著的效果,超过此范围提高不明显,预应力度影响不大,以此实现节段拼装桥墩经济性和力学性能的优化．     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

钢筋混凝土深梁非线性有限元分析

本文应用非线性有限元法分析钢筋混凝土简支与连续深梁的非线性性能。采用Chen—Chen模型建立了混凝土弹塑性本构关系,结合Bazant Z P断裂带理论建立了考虑软化后混凝土的单向,双向正交开裂的本构关系。编制了非线性分析程序,研究了混凝土抗压强度,剪跨比、配筋率等参数对深梁抗剪强度的影响,依据相关系数的概念提出了深浅梁分界的标准。同时在分析支座实际状况的基础上提出了一个较理想的支座处理方法。     

CFRP加固混凝土构件二次受力有限元分析

根据加固结构碳纤维布(CFRP)应变滞后的特点，提出了考虑二次受力时碳纤维布加固混凝土构件非线性有限元分析。分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减以及钢筋与混凝土碳、CFRP与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明，理论计算值与试验结果吻合较好，表明该方法的正确性。     

预制钢筋混凝土梁-钢管混凝土柱装配节点抗震性能有限元参数分析

为进一步研究新型预制钢筋混凝土梁—钢管混凝土柱装配节点抗震性能,对其进行有限元模拟,分析混凝土强度、钢管强度、纵筋配置和箍筋配置等参数的影响,结果表明该节点的抗震性能良好,而且,随混凝土强度的增加,节点的承载能力、延性、耗能能力有所增加,但增加幅度小于3%;提高梁纵筋配筋率,承载能力、延性和耗能能力均有所提高,刚度退化减慢;钢管强度等级Q420以上对抗震性能影响明显;箍筋直径越大,耗能和试件延性减弱。     

粘钢加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

本文应用铁摩辛柯(Timoshenko)梁理论,提出了一种适合粘钢加固梁有限元分析的力学模型,导出了沿梁高分层组合梁的单元刚度公式,模拟了钢筋、钢板、混凝土和粘结剂在受力过程中的应力与应变过程,并在实际算例中取得了与试验较为吻合的结果。     

钢筋砼连续梁非线性有限元分析

用有限元法对使用荷载下的钢筋砼连续梁做了非线性全过程分析。建立了矩形单元模式,用增量法对连续梁进行非线性分析。编制了计算程序,并对两根连续梁做了对比计算,计算结果与相应的试验结果符合较好。     

碳纤维布加固混凝土构件非线性有限元分析

对碳纤维布加固混凝土构件进行了非线性有限元分析，分析中考虑了混凝土开裂后切向刚度的折减，以及钢筋与混凝土、碳纤维布与混凝土的联结滑移的影响。通过实例对比分析表明，运用该方法计算的结果与试验分析结果非常接近，可在一定程度上有效替代试验分析方法，从而减少试验所需的时间和费用。