钢-UHPC组合结构桥梁研究进展

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有优异力学性能的新型水泥基复合材料,现已成为水泥基复合材料创新、应用及发展最具活力的领域,且在钢-UHPC组合结构桥梁中得到了应用.针对现有桥梁结构中存在的跨越能力受限及耐久性差等技术瓶颈,国内外学者利用UHPC的性能优势提出了钢-UHPC组合结构的解决方案,并在其受弯性能、抗裂性能、疲劳性能、栓钉抗剪性能、接缝性能影响因素和装配式结构体系及装配方法等方面取得了丰硕的成果.钢-UHPC组合结构具有较好的经济性和可行性,且在正负弯矩下具有较好的抗裂性能和受弯性能,能大幅降低钢结构疲劳细节应力幅;栓钉剪力件的抗剪性能受栓钉直径和屈服强度的影响显著;钢筋的锚固长度、接缝界面情况及接缝类型是影响接缝性能的重要因素.钢-UHPC组合结构适合装配式化施工,在装配式桥梁快速建造技术及大跨桥梁结构中具有较好的应用前景,且呈现出较好的发展势头.本文系统归纳了钢-UHPC组合结构的静力性能、疲劳性能、接缝性能及钢-UHPC组合结构桥梁等方面的研究进展,分析了钢-UHPC组合结构桥梁的应用前景,并指出了钢-UHPC组合结构在设计理论、规范体系及应用领域进一步完善的研究趋势,可为今后的研究工作及工程应用提供参考.     

综论超高性能混凝土:设计制备·微观结构·力学与耐久性·工程应用

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是新一代建筑材料,具有超高的力学性能和优异的耐久性能,在高层结构、大跨桥梁、海上平台、核反应堆安全壳以及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景。经过20多年的发展,UHPC在设计、制备、性能和工程应用等方面的研究都有了长足进步。为了进一步推动UHPC在土木工程领域的应用,让广大科技人员和工程人员对UHPC有深入系统的认识,本文从UHPC的发展历程、定义、配合比设计理论和制备技术、微观结构形成机理、静态力学性能、动态力学性能、耐久性能和工程应用以及规范标准等几个方面,对UHPC的最新研究动态进行了系统的阐述,有助于促进我国混凝土材料与混凝土结构工程的创新发展。     

钢—UHPC组合防撞新装置研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是一种近年兴起的,具有超高强度、超高延性和韧性、高耐久性和体积稳定性良好的水泥基复合材料。由于UHPC具有优异的力学特性(如抗压强度约150 MPa,抗拉强度近30 MPa和良好的延性等),在结构抗冲击领域备受学者们的青睐。且UHPC板具有相当好的抗冲击性能,相对于普通混凝土板爆炸损伤及残余位移都显著地减小。尽管鲜有研究将UHPC运用于防撞领域,但目前UHPC在抗爆中表现出来的优异性能说明了将其用于防撞结构中具有巨大的潜力和前景,尤其是将其作为防船撞结构面板能够充分体现UHPC的抗冲击性能,同时也能显著提高面板的局部刚度。     

超高性能混凝土单轴拉压本构关系研究

超高性能混凝土（UHPC）是一种具有超高强度、超高耐久性和超高韧性的新型水泥基复合材料,因其优越的性能而受到国内外土木工程领域的广泛关注,具有广阔的工程应用前景。单轴受拉和受压应力-应变本构模型是进行UHPC构件力学性能分析的前提和基础。为了进一步深入研究UHPC力学性能,本文归纳总结了国内外不同学者提出的UHPC本构模型,包括单轴受压应力-应变关系和单轴受拉应力-应变、应力-裂缝宽度关系,对其进行了分类和比较,发现了现有模型的共同点和存在的差异,并对这种差异进行了原因分析,最后将部分本构关系应用于ABAQUS有限元分析软件,对高强钢筋UHPC梁进行数值模拟,并与试验结果对比,验证了部分本构模型的合理性,最后提出了一些研究结论。本文研究成果将为UHPC的结构性能研究进行结构分析和结构设计提供依据。      

基于减隔震技术在桥梁结构中的应用研究

本文通过对减隔震的技术原理、减隔震装置的力学特性、桥梁结构的震害及减隔震技术在桥梁工程中的应用研究进行了系统的分析和总结,对提高桥梁整体抗震性能及使用寿命具有重要的工程意义,为桥梁结构的抗震设计提供参考。     

气相法制备纳米铁颗粒新进展

纳米铁颗粒在磁性、催化和吸波等方面都展现了优异的特性,具有广阔的应用前景.在过去的几十年里,国内外许多学者开展了对纳米铁颗粒制备、结构和性能的研究.着重阐述了纳米铁颗粒的气相法制备方法,并指出了这一领域今后的研究方向.     

气相法制备纳米铁颗粒新进展

纳米铁颗粒在磁性、催化和吸波等方面都展现了优异的特性，具有广阔的应用前景。在过去的几十年里，国内外许多学者开展了对纳米铁颗粒制备、结构和性能的研究。着重阐述了纳米铁颗粒的气相法制备方法，并指出了这一领域今后的研究方向。     

浅谈预应力混凝土桥梁设计与施工新工艺

当前,桥梁工程迅猛发展,预应力混凝土桥梁在国内外日益显示出广阔的应用前景。在对我国钢筋混凝土及预应力混凝土梁式桥梁的发展回顾的基础上,分析存在的主要病害,提出相应的对策措施,并对今后混凝土梁式桥梁的发展提出几点建议。同时还介绍国内外预应力混凝土桥设计施工新技术,及其发展和在实际工程中的应用,实际的工程也证实新技术的可行性,使预应力混凝土梁桥的设计、施工水平推向更新的高度。     

水泥-粉煤灰-硅灰基超高性能混凝土水化过程微观结构的演变规律

超高性能混凝土(UHPC)具有卓越的力学性能和耐久性能,应用前景广阔。采用扫描电镜背散射电子图像、热重法和氮气吸附法系统研究了水泥-粉煤灰-硅灰基UHPC浆体水化过程中微观结构的演变过程。结果表明:UHPC浆体在早期水泥水化较快,但7d后水化变得较为缓慢,粉煤灰在UHPC浆体中反应较为缓慢,28d时反应程度仅为7%;UHPC浆体中Ca(OH)2含量早期上升快速,由于硅灰和粉煤灰的火山灰反应逐渐消耗,3d后含量开始下降,但28d时浆体中仍存在部分Ca(OH)2;此外,在水化过程中,UHPC浆体的比表面积不断降低,孔隙率逐渐下降,水化产物变得更为致密。     

超高性能混凝土外挂墙板及其性能研究综述

UHPC外挂墙板是一种新型装饰构件,近年来在一些建筑工程中得到了应用。UHPC是一种新型水泥基材料,其抗压强度超过120 MPa,具有前所未有的耐久性能。由于其特殊的性能,UHPC为减轻结构重量和新的结构设计提供了可能,以实现更好的美学性能、工程性能和经济效益。本文从现代幕墙材料出发,回顾幕墙材料的发展应用历史,阐述UHPC的定义以及配合比设计理论,并分析UHPC外挂墙板的力学性能、耐久性能、防火保温性能、热工性能、耐污渍性能、收缩变形特征以及界面粘结性能,最后阐述了UHPC外挂墙板的生产工艺流程以及参数控制,为UHPC外挂墙板的推广应用提供参考。     

密集横隔板UHPC箱梁锚固区局部承压性能研究

为获得密集横隔板UHPC箱梁"隔板连通式齿块"的局部承压受力特征及承载能力,该文以某拟建UHPC箱梁桥为工程背景,通过大吨位张拉试验及非线性有限元模型对UHPC箱梁锚固区进行了受力分析,得到了以下结论:UHPC锚固区局压开裂为UHPC的拉应力控制;"隔板连通式齿块"中"局部弯曲效应"和"径向力效应"均不显著,但"锚下劈裂效应"和"隔板弯曲效应"较为明显且为导致锚固区承载失效的重要因素;背景工程中尺寸小巧的"隔板连通式齿块"张拉到4700 kN时无开裂风险,采用25根钢绞线锚固同样能满足承载能力要求,可在实际工程中广泛采纳;UHPC锚固区的拉应变值即便进入到了拉伸应变硬化阶段锚固区仍能正常使用,为建造经济化在设计中可适当利用UHPC的拉伸应变硬化特征。此外,UHPC锚固区局压承载力基于不同承载力公式所得的计算结果差距较大（最大差值达到了40.9%）,其中基于Kim公式、《活性粉末混凝土结构技术规程》以及《超高性能混凝土结构设计技术规程》（征求意见稿）中局压承载力计算公式所得结果与FEA结果较为接近。     

超高性能混凝土板冲切与弯曲性能研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,简称UHPC)桥面板具有良好的应用前景.桥面板在车轮荷载作用下存在冲切和弯曲问题,以此为背景设计了系列UHPC板件试验,主要研究板的厚度、保护层厚度、配筋率及加载区域面积等参数对试验板抗冲切及抗弯性能的影响,分析了不同试件的破坏模式、挠度、...     

再生钢纤维增韧超高性能混凝土的力学性能

采用来自于废旧轮胎的两种再生钢纤维制备含粗骨料的超高性能混凝土,并测定其抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能和静弹性模量等力学性能,空白组及普通钢纤维增韧超高性能混凝土作对比性能试验。结果显示,未附着橡胶颗粒的再生钢纤维使超高性能混凝土的抗压强度略微下降,降低幅度为3.91%,其余各类型钢纤维均有利于提高超高性能混凝土的力学性能;而附着橡胶颗粒的再生钢纤维显著提高了超高性能混凝土的断裂能,约为普通钢纤维增韧超高性能混凝土的4倍。此外,再生钢纤维对超高性能混凝土的劈裂抗拉强度和静弹性模量的提高效果均优于普通钢纤维。再生钢纤维,尤其是附着橡胶颗粒的再生钢纤维,可以作为一种增韧材料替代普通钢纤维应用到超高性能混凝土工程结构中。      

超高性能混凝土动态冲击拉伸性能研究

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)作为一种具有超高物理力学性能的新型建筑材料,能显著提高军事防护工程的抗爆炸冲击能力,对保障防护工程中人员的生命安全具有重要意义。为揭示爆炸冲击波在防护工程自由面引起的动态拉伸破坏行为,利用霍普金森压杆装置(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)对UHPC进行动态冲击拉伸试验,系统研究了粗集料种类、钢纤维掺量以及应变率对UHPC动态冲击拉伸性能的影响规律。结果表明:粗集料种类对UHPC的动态冲击拉伸强度有较显著的影响,相比于花岗岩和铁矿石,玄武岩粗集料对动态冲击拉伸性能的提高更为明显;UHPC的动态冲击拉伸强度会随着钢纤维掺量的增加而显著提高,但钢纤维掺量对UHPC动态拉伸强度的贡献存在4%的临界值;此外,UHPC表现出明显的应变率效应,当应变率为7~50s-1时,其效应最为显著。     

钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能对比试验研究

采用超高性能混凝土（UHPC）板与钢梁结合的钢-UHPC组合梁,具有自重轻、抗裂性和耐久性好的优点,对于钢-混凝土组合梁的发展具有重要意义。为了解钢-UHPC组合梁与钢-普通混凝土组合梁抗弯性能的差别,本文以某钢-普通混凝土简支组合梁桥为工程背景,进行了钢-UHPC组合梁桥的试设计,在此基础上,制作钢-UHPC组合梁和钢-普通混凝土组合梁模型进行抗弯性能的对比试验研究。结果表明,两种组合梁的受力特点类似,破坏模式均表现为钢梁底板先屈服,然后桥面板顶部混凝土被压碎。在极限抗弯承载力相等的情况下,钢-UHPC组合梁的桥面板厚度可以减小28%,且延性更好。钢-UHPC组合梁桥面板的剪力滞效应、钢梁与桥面板间的水平相对滑移均小于钢-普通混凝土组合梁。此外,钢-UHPC组合梁弹性阶段抗弯刚度与钢-普通混凝土组合梁相差不大,但由于组合梁总高度减小,后期刚度小于钢-普通混凝土组合梁刚度。研究结果可为钢-UHPC组合梁的进一步研究与工程应用提供参考。     

超高性能混凝土拉伸力学行为的研究进展

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高比强度、突出韧性和优异耐久性的水泥基材料,其韧性立足于高强基体和高强纤维之间的高效协同机制基础之上,往往通过拉伸力学行为加以表征。从试验方法、基体和纤维三个角度综述了UHPC拉伸力学行为的研究进展情况,指出UHPC拉伸力学行为宜采用狗骨头状试件进行测试,具有明显的尺寸效应且受加载速率影响;合理优化材料组成、尺寸和分布是提高UHPC拉伸性能的有效途径;纤维种类对UHPC拉伸性能的影响最为显著,提高纤维增强因子和调控纤维分布有利于拉伸性能的提升。最后,从工程应用角度,提出了UHPC拉伸力学行为需要进一步加强研究的建议。     

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

针对盾构隧道运行期管片破损问题,提出了利用具有优异的力学性能和耐久性能的超高性能混凝土（UHPC）材料加固管片的方法。建立了UHPC加固通缝拼装管片的三维非线性有限元模型,讨论了加固前后管片力学特性和变形行为,揭示了UHPC加固的承载机理和破坏模式。在此基础上,探讨了不同厚度、配筋率的UHPC加固层对加固效果的影响。研究表明,UHPC加固盾构隧道不仅能有效控制管片变形,提高结构承载力,并且在满足抗裂性能的条件下,顶底相对位移继续发展的容许值可以达到厘米级。该文研究将为隧道管片加固提供新思路。     

不锈钢复合钢材钢结构研究进展

不锈钢复合钢材兼具不锈钢优良的耐腐蚀性能和传统结构钢材的高强度、低成本特点,应用于钢结构工程中具有综合力学性能更优、施工简单周期更短、设计使用年限更长、全生命周期成本更低、综合社会效益更高等显著优势,尤其适用于对耐腐蚀性要求较高的工程结构.目前不锈钢复合钢材已在高层建筑幕墙和铁路钢桥面板中得到了成功应用,为了继续推广其...