钢纤维高强混凝土三桩承台受力性能及承载力计算方法

为了探讨钢纤维高强混凝土三桩承台的受力性能和破坏机理,通过10个平面尺寸为831 mm×831 mm×831mm、厚度为200~400 mm的钢纤维高强混凝土三桩承台试验,测试了承台的裂缝开展、破坏形态、荷载-挠度曲线、混凝土和钢筋应变,分析了钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋率和配筋方式以及混凝土强度对承台承载力的影响。结果表明,钢纤维高强混凝土三桩承台发生冲切破坏,符合桁架拱受力机理。随着钢纤维体积率和承台有效厚度的增加,承台承载力明显提高,配筋率和配筋方式对承台承载力也有一定影响。根据试验研究和理论分析,提出了与普通混凝土三桩承台承载力计算方法相衔接的钢纤维高强混凝土三桩承台承载力计算模型和公式,为完善CECS38:2004《纤维混凝土结构技术规程》提供了依据。     

钢纤维高强混凝土二桩承台受力特性有限元分析

为进一步研究钢纤维高强混凝土二桩承台内部传力机理,在钢纤维高强混凝土二桩承台模型试验的基础上,考虑混凝土塑性损伤模型(CDP),利用ABAQUS进行钢纤维高强混凝土二桩承台的受力特性分析,并与试验结果对比,阐明竖直荷载作用下承台的破坏形态、开裂荷载和极限荷载,以及承台钢筋和混凝土的应力变化特征,并在此基础上探究承台的传力机理。结果表明：二桩承台破坏形态的有限元分析结果与承台试验结果吻合较好;随着承台厚度和钢纤维体积率的增加,二桩承台承载力显著提高;选用合适的配筋率和钢纤维高强混凝土可有效提高承台承载力;钢纤维高强混凝土二桩承台传力机理符合“拉杆拱”模型。     

钢纤维高强混凝土承台裂缝与破坏形态分析

通过钢筋钢纤维高强混凝土四桩桩基承台模型试验,分析了承台从加载到破坏全过程裂缝的发展规律,包括承台侧面、底面、顶面裂缝的出现,裂缝的发展和裂缝宽度的变化以及破坏时裂缝的分布形态。结果表明:钢筋钢纤维高强混凝土四桩承台裂缝形态随着钢纤维体积率、配筋率、配筋方式的不同而变化,承台破坏时呈现出弯曲破坏构件的裂缝特征。     

三点弯曲下的钢纤维高强混凝土断裂能

通过100个尺寸为100mm×100mm×515mm的不同体积率的钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了钢纤维体积率和裂缝相对切口深度对高强混凝土断裂能和作用力功的影响。结果表明,钢纤维改善了高强混凝土的断裂性能与延性。钢纤维高强混凝土断裂能增益比、作用力功增益比以及延性指数随着钢纤维体积率的增加而线性增加,随着切口深度的增加而降低;外力功对断裂能的大小起较大作用。在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土作用力功和断裂能的计算公式。     

钢纤维高强混凝土的劈拉及剪切变形性能

通过钢纤维高强混凝土的劈拉和剪切性能试验,分析钢纤维对高强混凝土劈拉和剪切变形性能的影响。结果表明,钢纤维的加入有效地改善了高强混凝土的劈拉和剪切变形性能。劈拉荷载作用下,钢纤维高强混凝土的劈拉变形能力随钢纤维体积率的增大而提高;剪切荷载作用下,钢纤维高强混凝土的初裂和破坏变形均随着钢纤维体积率的增大而增大,当钢纤维体积率为2.0%时,钢纤维高强混凝土的初裂变形较相应的普通高强混凝土提高了42%~65%,剪切韧性提高了4~5倍。此外,研究表明钢纤维类型对高强混凝土劈拉及剪切荷载作用下的变形性能具有不同程度的影响。     

高强钢筋含粗骨料超高性能混凝土梁抗弯承载力的正交分析

为了研究高强钢筋含粗骨料超高性能混凝土(Ultra high performance concrete with coarse aggregate, UHPC-CA)梁抗弯承载力的影响因素,利用正交试验法分析了钢筋等级、钢筋直径、截面有效高度和混凝土强度等级4个因素对高强钢筋UHPC-CA梁抗弯承载力的影响。结果表明:钢筋直径是影响高强钢筋UHPC-CA梁抗弯承载力的重要显著因子,钢筋等级和截面有效高度为一般显著因子,随着三者的增加,梁的抗弯承载力均逐渐提升;混凝土强度等级对高强钢筋UHPC-CA梁抗弯承载力的影响较小,随着混凝土强度等级的增加,抗弯承载力先略有降低后小幅增长。配筋率对普通钢筋UHPC-CA梁抗弯承载力的影响较大,而对高强钢筋UHPC-CA梁抗弯承载力的影响相对较小。     

钢筋混凝土墙板加固石砌体结构抗震性能研究

由于不规范的建造方式和海洋气候的影响,平潭岛上现存大量存在较大抗震安全隐患的石头厝。为提升该地区受损石砌墙体的抗震性能,基于钢筋混凝土墙板的加固方式,通过建立 18个石砌墙体的有限元模型,分析了混凝土板厚度、配筋率、混凝土强度、竖向压力等因素对石砌墙体极限承载力、刚度退化和位移延性的影响。结果显示:钢筋混凝土板墙可有效改善石砌体墙的抗震性能。在一定范围内增加混凝土厚度可提高承载力,但过厚则会降低延性。适当增加配筋率能有效提高构件延性。随着混凝土强度提高,构件极限承载力略有下降且脆性越明显,设计时不建议采用高强度混凝土。对于竖向压力越大的石砌体墙,钢筋混凝土板加固后承载能力提高更明显,但相应的延性会有所降低。     

基于二元方差分析的钢纤维混凝土力学特性研究

通过室内试验开展了钢纤维体积率、基体混凝土强度等级两种不同试验因素对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗折强度和抗剪强度指标的影响分析,并采用二元方差分析方法进行了对比验证。研究结果表明：钢纤维体积率、基体混凝土强度等级是影响钢纤维混凝土力学性能的重要因素;随着混凝土强度等级、钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、抗剪强度和抗折强度均呈增长趋势,但增幅会逐渐趋缓;基体混凝土强度等级对混凝土劈裂抗拉强度作用更明显,而钢纤维体积率对钢纤维混凝土抗剪和抗折强度作用更明显;二元方差分析验证结果与钢纤维混凝土指标影响实验一致。研究成果可为实际工程中优化钢纤维混凝土配合比设计提供参考依据。     

低掺量钢纤维混凝土静压弹性模量影响因素

通过尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的低掺量钢纤维混凝土试块试验,探讨了低钢纤维体积含量、纤维种类、基体强度对低掺量钢纤维混凝土静压弹性模量的影响。结果表明:钢纤维的体积含量对低掺量钢纤维混凝土的弹性模量基本没有影响,钢纤维的强度与长径比对弹性模量有一定的影响。提高混凝土的基体强度可以提高低掺量钢纤维混凝土的静压弹性模量,并且进一步提出了弹性模量与长径比及钢纤维强度的拟合关系式。     

部分钢纤维混凝土梁弯曲性能研究

根据收集到的国外部分我钢纤维混凝土梁弯曲性能的试验成果,讨论了钢纤维混凝土层厚度、钢纤维体积率对部分钢纤维混凝土梁抗折强度的影响;并把试验研究成果与理论分析相结合,提出了考虑钢纤维含量特征参数影响的部分钢纤维混凝土梁纤维增强层界限高度及抗折强度的计算方法及其相应的计算公式。     

钢筋钢纤维混凝土深梁抗裂度的计算方法

通过对28根深梁的试验研究，探讨了钢纤维混凝土层厚、钢纤维体积率和剪跨比等因素对钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的影响，以及达到全截面加入钢纤维对抗裂度增强效果的钢纤维混凝土层厚。试验表明：深梁的抗裂度随钢纤维体积率的增加而增大，当钢纤维体积率ρf=20%时，正截面可提高80%左右，斜截面抗裂度可提高50%左右，当钢纤维混凝土层厚达到深梁高度的0.6倍时，可 达到全截面加入钢纤维对抗裂度的增强效果。提出了与普通钢筋混凝土深梁和钢筋钢纤维混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的计算公式。     

预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂试验和计算方法

根据25根预应力钢纤维混凝土无腹筋梁和20根预应力钢纤维混凝土箍筋梁斜截面受力试验研究，分析了箍筋、剪跨比、有效预压力、钢纤维体积率和长径比对预应力钢纤维混凝土梁斜截面抗裂度的影响规律. 通过理论推导，提出了预应力钢纤维混凝土梁的斜截面抗裂的计算公式。     

基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桩基承载特性探讨

为了探究强盐沼泽区桥梁桩基的极限承载特性,采用桩基混凝土试件现场试验以及室内实验测得了桩基混凝土水养强度以及腐蚀强度,采用能谱仪(EDS)分析以及元素分析测得了桩基混凝土内部氯离子含量,采用室内电镜试验测得了桩基混凝土内部氯离子对流深度。将腐蚀性盐离子环境中的桩基混凝土试件划分为剥蚀区、腐蚀区和未蚀区,运用公式计算的方法得到现场暴露1 a桩基混凝土的腐蚀厚度与腐蚀后强度的关系。通过桩基混凝土强度与黏聚力c、内摩擦角φ之间的转换,建立了基于Mohr-Coulomb的强盐沼泽区桥梁桩基弹塑性本构模型,对强盐沼泽区桩基极限承载特性进行分析。结果表明:随着蚀径比的增大,单桩横轴向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长增加对单桩横轴向极限承载力提升较小;随着蚀径比的增大,单桩竖向极限承载力逐渐降低,但降幅逐渐变缓;桩长不变,相同腐蚀厚度变化范围内,大直径单桩竖向极限承载力降幅大于小直径单桩竖向极限承载力降幅。     

钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面抗裂荷载的研究

通过对22个钢筋钢纤维混凝土牛腿试件的试验研究,探讨了钢纤维体积率、剪跨比、混凝土强度等对钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面抗裂荷载的影响,在普通混凝土牛腿斜截面抗裂荷载计算公式的基础上,给出了钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面抗裂荷载的计算公式,计算值与试验值基本吻合。     

微型桩抗弯承载力试验研究

对于存在安全隐患且急需抢险处治的的滑坡、路堤边坡、基坑等救灾工程,坡体稳定性差,传统支挡结构难以实现快速施作,而微型桩具有明显优越性。但不同形式的微型桩,其承载力及破坏特征不同。通过改进yas-2000型压力试验机,并将其用于测试钢筋混凝土桩、钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力,结果表明:①钢筋混凝土桩的受力全过程可分为3个阶段,即未裂阶段、裂缝阶段及破坏阶段;②钢管混凝土配钢筋桩及钢管混凝土配工字钢桩的受力过程可分为4个阶段,即压实阶段、弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;③通过对比分析上述3种不同结构微型桩的荷载-位移曲线得出在3种不同结构的微型桩中,直径相同时钢管混凝土配工字钢桩的抗弯承载力最大,其极限弯矩值为209.21 kN·m。     

预应力钢绞线超高强混凝土管桩抗剪性能试验研究

为解决普通预应力超高强混凝土管桩变形延性差和水平承载力低的现状,创新研发了预应力钢绞线超高强混凝土管桩。通过3种常用桩型6根管桩足尺度试件的抗剪性能试验,对比研究了预应力钢绞线超高强混凝土管桩与普通预应力超高强混凝土管桩在抗剪承载力、变形延性、破坏特征及裂缝开展等方面的差异。结果表明:以钢绞线替代钢棒作为主筋可以有效提高管桩受剪状态下的变形延性和极限承载力;预应力钢绞线超高强混凝土管桩试件裂缝开展更为密集均匀,竖向裂缝的长度较短,横向分叉较多;普通预应力超高强混凝土管桩试件均以预应力钢棒拉断破坏,而预应力钢绞线超高强混凝土管桩试件均以受压区混凝土压碎破坏,抗剪破坏滞后于抗弯破坏。     

钢纤维自密实混凝土梁抗剪性能的研究

本文对15根自密实钢筋-钢纤维混凝土梁和6根普通自密实钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究，通过荷载-跨中挠度曲线、剪跨区荷载-混凝土主应变曲线和荷载-箍筋应变曲线，分析了钢纤维掺量、剪跨比和配箍率对梁抗剪性能的影响。基于试验结果，对比了Rilem TC 162-TDF和CECS 38:2004抗剪公式，并与实测值进行了比较。结果表明，钢纤维能够显著的提高无腹筋梁的变形能力和承载能力，改善破坏形态。由钢纤维部分取代箍筋使梁具有更好的抗剪性能；Rilem TC 162-TDF与实测值吻合较好。     

混杂纤维改善LC30轻骨料混凝土性能试验研究

以LC30轻骨料混凝土为试验对象,研究了轻骨料预湿时间对混凝土抗压强度的影响,考虑了将体积率0．75%和1．5%的钢纤维分别与掺量600g/m3和1200g/m3的聚丙烯纤维单掺或混掺对混凝土拌合物工作性能、抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比、静力受压弹性模量的影响。结果表明,轻骨料混凝土3d抗压强度随预湿时间的延长有所降低,28d抗压强度有所增加;除单掺聚丙烯纤维对混凝土抗压强度呈现负增强效应外,其余纤维均能有效改善混凝土的力学性能;采用混掺体积率0．75%的钢纤维,600g/m3的聚丙烯纤维,在节省1/2钢纤维的基础上,表现出较好的协同混杂效应,尤以劈裂抗拉强度最为显著。