超高性能混凝土无腹筋梁剪切失效有限元模拟

为了研究超高性能混凝土(UHPC)无腹筋梁的剪切失效机理，采用有限元软件ABAQUS对UHPC无腹筋梁的受剪性能进行了三维精细有限元模拟。模型中考虑了材料非线性和几何非线性，对于UHPC材料受拉性能的模拟考虑其应变硬化的性能。结果表明：由模拟得到的UHPC无腹筋梁的荷载-跨中挠度曲线和破坏模态等均与试验结果吻合良好，UHPC无腹筋梁的剪切破坏可分为线弹性阶段、微裂缝开展阶段、宏观多裂缝开展阶段、破坏阶段和残余强度阶段等五个阶段；UHPC无腹筋梁的受剪承载力受UHPC抗拉强度的影响最大，其随着UHPC抗拉强度的提升呈线性增长；UHPC的断裂能大小和受拉应变硬化长度主要影响梁的延性，对梁的受剪承载力影响不大；UHPC的抗压强度则对梁的受剪承载力和延性均影响较小；随着预应力的提高，梁的延性不断降低，受剪承载力则先上升后下降；随着剪跨比的增大，梁的刚度和受剪承载力均逐渐减小。     

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。     

预制大悬臂预应力UHPC薄壁盖梁#br# 抗弯性能的试验研究

为解决传统混凝土盖梁自重大、难以实现全预制拼装的技术难题,文章提出一种全预制轻型预应力超高性能混凝土（UHPC）大悬臂薄壁盖梁结构,自重减轻40%左右。为探究该结构的正截面抗弯及抗裂性能,结合实际工程,设计一片1∶2大比例缩尺模型并完成全过程加载测试,获得结构的变形、应变、裂缝分布特征及开裂荷载、破坏荷载等关键结果;基于试验结果、UHPC材料的应变硬化特性及法国和瑞士UHPC规范,深入研究结构的初裂弯矩、名义开裂弯矩及抗弯承载力的计算方法。同时,采用ABAQUS软件中的塑性损伤（CDP）模型进行仿真分析,结果表明：新型UHPC盖梁具有良好的受力和变形性能,抗裂性能良好、裂缝具有多元分布特征;根据本文方法计算得到的抗弯承载力和开裂弯矩与试验结果吻合良好,且偏于安全,建议计算初裂弯矩和名义开裂弯矩时塑性影响系数分别取为1.0和2.0;实际工程中适当增加预应力钢筋、减少普通钢筋,有助于提高结构受力性能。     

预应力再生混凝土叠合梁受弯性能试验研究

为研究无黏结预应力再生混凝土叠合梁构件的受弯性能,以再生混凝土在叠合梁中的位置、叠合层高度、构件的配筋率为参数,对1根预应力普通混凝土整浇梁、1根预应力再生混凝土整浇梁和6根预应力再生混凝土叠合梁构件进行弯曲加载试验,分析了试验梁构件的受力过程和破坏形态,探讨了各参数对试验梁构件极限承载力的影响.基于试验数据,对承载力...     

超高性能混凝土(UHPC)预制装配盖梁设计分析

以长沙市湘府路快速化改造工程为背景,提出装配式盖梁采用超高性能混凝土(UHPC),并对UHPC盖梁的受力性能进行分析。同时,将UHPC盖梁方案与预应力普通混凝土盖梁方案在材料用量、使用性能等方面进行对比分析。分析结果表明:采用UHPC盖梁在承载力极限状态及正常使用状态下受力性能良好;盖梁总质量大幅减小,便于盖梁构件运输及吊装施工;与普通预应力混凝土盖梁相比,UHPC盖梁的混凝土及钢绞线材料用量均大幅减少,具有较好的经济效益。     

装配式预应力混凝土框架梁端延性影响因素分析

在装配式预应力混凝土梁的低周反复加载试验基础上,利用ABAQUS有限元软件对试验构件进行数值模拟,并研究受压区高度与剪跨比对装配式预应力混凝土梁位移延性、极限承载力的影响。分析结果表明,在合理受压区高度范围内,减小受压区高度有利于提高构件的位移延性系数与极限承载力,而受压区过低会出现脆性破坏特征;剪跨比的增加有利于增加位移延性,但会造成极限承载力的降低。在合理受压区高度与剪跨比范围内框架梁的破坏主要集中在梁根部。     

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。     

超高性能混凝土节段预制拼接梁受弯性能试验研究

为研究预应力超高性能混凝土(UHPC)拼装梁的受弯性能,完成了5片试验梁,研究参数主要为有、无拼接缝,键齿类型及预压应力。获取了试验梁的破坏模式、受拉区钢绞线应力增量、荷载-挠度曲线及应变分布规律。试验发现:试验梁均呈现典型的弯曲破坏,受压区UHPC均压碎,破坏时受压边缘的最大压应变可达7.2×10-3以上,无论是否设置拼接缝应变沿截面高度的分布规律基本满足平截面假定;与整浇梁裂缝不同,拼接梁的弯曲裂缝主要集中在拼接缝位置; UHPC试验梁均具有较好的延性,且拼接梁的延性优于整浇梁;预压应力会影响试验梁的开裂荷载,但对极限荷载的影响较小; UHPC拼装梁比同条件下整浇梁的抗弯承载能力低9%～15%,接缝构造对抗弯承载能力也有一定影响,多齿构件承载力比同条件下单齿构件的低4.5%,平齿构件承载力比多齿构件的低5.7%。基于试验分析发现美国国家公路交通管理学会AASHTO标准节段梁设计提出的接缝折减系数基本适合UHPC节段拼装梁,但折减系数还应与键齿类型有关。     

超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土（UHPC）有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明：UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。     

#br# 大比例预应力UHPC-T形梁抗弯性能试验研究

为研究预应力UHPC梁的力学性能及结构设计方法,进行了一片大尺寸T梁的弯曲试验,获得了试验梁从加载到破坏全过程的主要结果。利用现有研究成果,考虑UHPC材料的受拉性能影响,给出了修正的受拉应力-应变关系曲线,建议了极限状态下截面应力应变分布模式,由此改进了开裂荷载和极限承载能力的计算方法,并获得了相应结果。分析结果很好地预测了试验梁的荷载-位移曲线及极限承载力大小;基于平截面假定,考虑UHPC材料的非线性性能,编制了UHPC梁全过程非线性分析程序,理论分析和程序计算的结果与试验结果吻合良好。以此为基础,进而分析了预应力配筋率及张拉应力大小,以及高跨比对结构抗弯承载能力的影响规律,为UHPC梁的应用提供参考。结果表明：预应力UHPC梁具有良好的延性和变形性能,其开裂弯矩可按我国桥规公式计算,并宜考虑UHPC的受拉塑性;UHPC的受拉性能对其抗弯承载能力有贡献、但不大;适当增加预应力筋面积,可充分利用UHPC的超高抗压强度,并能有效提高UHPC梁的开裂弯矩、极限承载能力大小。     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。     

超高性能混杂钢纤维混凝土力学性能试验

采用工程上常用的2种不同长径比、不同强度的端弯型钢纤维和超细型钢纤维,通过立方体抗压试验和小梁抗弯试验,研究纤维体积率(体积分数)为2.0％时,端弯纤维和超细纤维混合比例对超高性能混凝土抗压强度、抗弯强度、延性的影响.结果表明:端弯纤维和超细纤维分别主导了超高性能混凝土强度和延性性能;随着超细纤维体积率增加,超高性能混凝土抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性提高;随着端弯纤维体积率提高,小梁的延性增强;2种纤维混合,可以均衡地改善基体混凝土的相应性能;综合考虑各力学性能指标和经济性,端弯纤维与超细纤维体积率分别为0.5％和1.5％时为最佳配比.     

FRP筋-ECC梁受弯性能

为探究纤维增强复合材料筋增强高延性纤维增强水泥基复合材料梁(FRP筋-ECC梁)的受弯性能,对其正截面受弯全过程进行了理论分析和数值计算。首先,基于平截面假定和材料本构模型,获得FRP筋增强ECC梁受弯全过程截面应力分布,推导各受力阶段正截面受弯承载力计算公式; 采用MATLAB进行数值计算,对FRP筋-ECC梁受弯全过程进行分析; 将计算获得的荷载-挠度曲线与已有试验曲线对比,验证模型的正确性。然后,基于所提出的理论模型进行参数分析,分析ECC抗压强度及FRP筋配筋率对梁受弯性能的影响。最后,基于所提出的FRP筋-ECC梁延性系数计算公式,分析FRP筋配筋率及ECC抗压强度对梁延性性能的影响,并指出FRP筋-ECC梁的延性变化与梁的破坏模式有很大相关性。结果表明:ECC抗压强度和FPR筋配筋率的变化均可改变梁的破坏模式,但FRP筋配筋率的影响更大; ECC抗压强度对梁的初裂荷载、极限承载能力有较大影响; 配筋率可明显提高梁的短期刚度和极限承载力,但对梁的初裂荷载影响较小。     

UHPC-T梁抗弯性能试验研究与理论计算

为研究配筋率和预应力对超高性能混凝土T梁(UHPC-T梁)抗弯性能的影响,设计并制作了4根UHPC-T梁与1根普通混凝土T梁,采用三等分点抗弯试验研究了T梁加载破坏的全过程特征,并采用理论公式计算了T梁的开裂弯矩和极限弯矩等关键性能参数。结果表明:配筋率对UHPC-T梁开裂荷载的影响不大; 相同配筋率下,预应力UHPC-T梁的极限承载力约为UHPC-T梁的1.4倍,UHPC-T梁的极限承载力约为普通混凝土T梁的2倍,表明预应力和UHPC均可明显提升T梁的极限承载能力; 与普通混凝土T梁相比,UHPC-T梁裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,裂缝宽度及其数量明显减少; 与UHPC-T梁相比,预应力UHPC-T梁能有效抑制裂缝的生成与发展,表明预应力和UHPC能改善T梁的抗裂性能; 各试验梁跨中正截面混凝土应变与荷载基本呈正比例关系,表明平截面假定同样适用于预应力UHPC-T梁与UHPC-T梁; T梁的理论开裂弯矩和极限弯矩均与相应的试验结果吻合较好,且两者之间的相对误差小于20%,满足工程设计要求。     

含小型粗骨料UHPC板抗弯性能研究

研制新型的含小型粗骨料UHPC板,提升传统大跨径组合梁斜拉桥普通混凝土桥面板的抗弯性能。通过对含小型粗骨料UHPC进行基本材料性能研究,以及对含小型粗骨料UHPC板试件进行抗弯试验,材性试验探究含小型粗骨料UHPC材料的本构关系、弹性模量和终凝后的干燥自收缩等,发现在UHPC中添加小型粗骨料后,UHPC在抗压性能方面得到提高,减小终凝后的干燥自收缩,但会降低一定的抗弯拉强度和韧性;含小型粗骨料UHPC板试件的抗弯试验探究了试件的荷载 挠度关系与弯矩 最大裂缝宽度关系。发现UHPC板试件具有较高的开裂强度,结构破坏呈现出多裂缝发展。抗弯试验、有限元分析和承载力公式计算结果表明：含小型粗骨料UHPC板具有较好的抗弯、抗裂性能,但计算承载能力时应充分考虑添加小型粗骨料后对结构拉伸性能降低的影响。     

纤维对含粗骨料超高性能混凝土高温性能的影响

为了探究改善超高性能混凝土(UHPC)高温性能的措施,从力学性能、质量损失、超声检测等方面研究了纤维(不掺纤维、单掺钢纤维、混掺钢纤维与合成纤维)对UHPC高温性能的影响.结果表明:当纤维掺量增加时,UHPC的工作性与抗压强度均随之下降,抗折强度则先升后降;随着目标温度的升高,UHPC的残余抗压强度先升后降,损伤逐步加...     

未淡化海砂超高性能混凝土的性能研究

对利用未经淡化处理海砂配制的超高性能混凝土(UHPC)的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和护筋性能进行了系统的试验研究。结果表明:抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度分别大于120 MPa、20 MPa和12 MPa,弹性模量大于40 GPa,其抗冻等级超过F500,电通量值不超过50 C,力学性能和耐久性指标均满足GB/T 31387—2015《活性粉末混凝土》的要求。此外,本试验显示,经过40次的盐水浸烘循环试验后,未淡化海砂UHPC中的钢筋锈蚀风险较低。     

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.