T形配筋应变强化UHPC梁弯曲破坏机理

为分析应变强化UHPC梁弯曲破坏时UHPC和钢筋应变间关系,对5根梁试件进行了三分点加荷纯弯试验,试件变化参数为配筋率和钢筋种类.绘制了钢筋与应变强化UHPC的荷载-挠度曲线,将T形梁破坏过程分成3个阶段:弹性阶段、裂缝发展阶段、持荷至破坏阶段进行分析.并绘制了钢筋与应变强化UHPC的荷载-应变曲线,深入分析了在整个受弯过程中钢筋与UHPC的协同工作性.同时,结合UHPC和钢筋的应力-应变关系,将加载过程分为4个阶段,定量分析每个阶段钢筋和UHPC对抗弯承载力的贡献度.结果表明:钢筋达到屈服应变之前,钢筋与UHPC粘结可靠,保持应变一致性而共同受力;整个受弯过程中,应变强化UHPC抗拉强度提供的抗力与钢筋提供的相比占据重要比例(低配筋率时更大),建议在进行应变强化UHPC截面承载力计算时,应充分考虑UHPC抗拉强度的作用,保证承载能力计算方法的准确性.     

掺轻质砂超高性能混凝土的轴拉力学性能

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率（0~35%）和不同试件厚度（30~100 mm）的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^-3提高到了19.4 MPa和4.3×10^-3;轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力;在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。     

BFRP管约束超高性能混凝土受压应力-应变关系试验研究

为研究玄武岩纤维增强复合材料（basalt fiber reinforced polymer,BFRP）管约束超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,UHPC）受压应力-应变关系,对12根约束UHPC试件和4根无约束UHPC试件进行了单轴受压试验,分析了BFRP管约束UHPC的破坏形态和应力-应变全曲线特征,以及BFRP管壁厚度、钢纤维掺量对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明：随着管壁厚度的增加,UHPC的极限强度和极限应变均有所增大,且呈现出线性增长趋势;掺入钢纤维可以提高无约束UHPC试件的极限强度和极限应变,但在BFRP管约束作用下钢纤维的增强作用会有所减弱。建立的BFRP管约束UHPC极限状态模型和应力-应变全曲线方程可为BFRP管约束UHPC的工程设计及应用提供参考。     

负泊松比钢筋与UHPC的黏结性能

为探究负泊松比钢筋（negative Poisson’s patio rebar, NPR钢筋）与超高性能混凝土（ultra high performance concrete, UHPC）的黏结性能,通过对27个拉拔试件进行中心拉拔试验,研究了UHPC种类、钢筋种类和外形、锚固长度以及保护层厚度等参数对NPR钢筋与UHPC间黏结性能的影响规律,并使用声发射技术对NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏损伤行为及破坏模式进行分析。试验结果表明:高应变强化型UHPC与 NPR钢筋的黏结性能优于低应变强化型及应变软化型UHPC;随着锚固长度的增加,拉拔试验的极限荷载逐渐增加,荷载-滑移曲线趋势并未发生明显改变;保护层厚度较小时,会导致试件破坏呈现一定的脆性。NPR钢筋与高应变强化型UHPC间的黏结滑移破坏可分为初始、破坏和残余三个阶段,声发射试验可以较好地表征拉拔试验过程中基体损伤的演化进程。     

钢纤维混凝土轴心受拉性能试验研究

研制出应用辅助刚性架加载和两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件,在普通试验机上进行了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试试验,研究了钢纤维含量特征值、钢纤维类型对钢纤维混凝土轴心抗拉强度和应力-应变全曲线的影响规律,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度计算公式和轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式,为工程应用提供了有价值的参考.     

四种FRP管约束UHPC轴压特性的试验研究

为研究纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)的轴压特性,分别对4个未约束和36个约束圆柱体试件进行了轴压试验,测定了应力-应变全曲线,获得了强度和极限应变值.试验结果发现:FRP约束UHPC可明显提高其强度和变形能力,纤维布层数愈多、强度越高,改善效果愈明显;轴压应力-应变曲线为双线性;在相近的约束比下,FRP管约束刚度越小,约束试件的极限应变值越大;已有的强度和极限应变的模型预测值均高于实测值,极限应变预测值偏离试验值更大.本文回归得到了FRP管UHPC的强度和极限应变预测公式预测精度较高.     

圆截面CFRP-钢管砼轴压短柱静力性能研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压短柱在不同阶段各个组成部分的作用机理和静力性能，以及该类构件承载力简化计算方法．方法以试验为基础，对该类构件开展理论研究．结果给出了混凝土、钢管以及CFRP简的应力途径；确定了该类构件典型的应力-应变曲线，并将其划分为若干阶段：弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化段以及下降段．结论CFRP-钢管混凝土轴压短柱的应力-应变曲线与钢管混凝土轴压短柱的应力-应变曲线相比的最大特点是在试件达到极限承载力之后，都要经历一个下降段，建议采用极限平衡法求解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压短柱的承载力．     

基于内聚力本构模型的UHPC湿接缝界面性能

针对大节段预制拼装超高性能混凝土(UHPC)梁湿接缝受力复杂、易开裂等问题,通过轴拉与弯拉试验,研究了不同接缝形式、不同浇筑方式下对UHPC湿接缝界面开裂荷载、峰值荷载、伸长量、接缝单元抗拉强度的影响规律。基于试验数值建立有限元模型,分析了不同湿接缝接触形式下荷载位移曲线和接缝处钢筋应变的拟合情况。湿润的接缝界面相较于干燥的接缝界面,轴拉和弯拉强度都提升了10%;对于配筋接缝界面,钢筋的约束作用及UHPC的收缩极大地削弱接缝界面的粘结性能;采用内聚力本构模型所得到的试验板荷载挠度曲线在弹性段与试验值更为接近,对于接缝处凿毛效果较差的试验板在采用内聚力加摩擦的界面接触形式可以较好地模拟出混凝土与钢筋的变形协调关系。     

HFRP管约束超高性能混凝土的本构模型

为了研究混杂纤维增强聚合物(hybrid fiber reinforced polymer,HFRP)约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)圆柱体的轴压特性,通过36个圆柱体轴压试验,测定了应力-应变全曲线.试验结果表明:已有的几个有代表性的强度和极限应变预测模型并不适用于HFRP管约束UHPC,因此,考虑了纤维混杂种类对约束效率的影响,提出了新的强度与极限应变的公式,其预测精度较高;已有几个代表性的应力-应变本构模型预测曲线比实测曲线偏低,提出了双线性的本构模型,理论曲线和试验曲线吻合良好,模型表达式简单,便于设计人员使用.     

基于试验非拟合混凝土本构方程

目的建立混凝土单轴拉伸和压缩应力-应变方程．方法基于混凝土单轴拉伸和压缩的试验数据,研究应力-应变变化规律,抛弃传统的拟合方法,直接由混凝土基本性能（初始弹性模量、峰值应力、峰值应变和应变软化性态）导出应力-应变方程．结果全程应力-应变方程由强化方程和软化方程给出,在峰值应力之前,强化方程为单调增且二阶导数为负的曲线,与试验结果曲线相符．在峰值应力之后,用不同的软化方程表示试验软化曲线．结论笔者提出的混凝土本构方程与很多实验数据相符,方程中的参数具有明显的力学意义,形式简单,便于理解,能很好的应用于混凝土本构关系的研究中．     

钢-超高性能混凝土组合板横向受弯静力试验及有限元模拟

为了研究钢-超高性能混凝土（UHPC）组合板的受弯性能,开展8块该类组合板的受弯试验,分析正、负弯矩作用下的受弯破坏开展全过程.在正弯矩作用下,组合板受弯破坏经历了线弹性阶段、裂缝开展阶段和屈服阶段,结构刚度两次衰减的拐点分别是界面滑移与钢板屈服,结构破坏时加载点附近UHPC局部压碎且剪弯段及端部界面出现脱空现象;在负弯矩作用下,UHPC层出现横向裂缝导致结构刚度第一次下降,随着裂缝的发展,截面内力重分布使得钢筋应力持续增大直至屈服,最终主裂缝宽度过大导致结构刚度严重衰减,组合板因UHPC层受拉断裂而破坏.采用有限元软件ABAQUS,建立非线性有限元模型.模型中考虑界面接触、材料非线性、混凝土损伤塑性模型等,模拟试验全过程.在与试验结果进行对比分析的基础上,分析影响钢-UHPC组合板抗弯性能的主要因素,包括界面黏结方式、纵筋配筋率、栓钉数及布置,研究这些因素对组合板抗弯极限承载力、结构刚度、跨中挠度等力学性能的影响.     

Numerical study on flexural behaviors of steel reinforced engineered cementitious composite (ECC) and ECC/concrete composite beams

Engineered cementitious composite(ECC)is a class of high performance cementitious composites with pseudo strain-hardening behavior and excellent crack control capacity.Substitution of concrete with ECC can largely reduce the cracking and durability problems associated with brittleness of concrete.In this paper,a simplified constitutive model of the ECC material was applied to simulate the flexural behaviors of the steel reinforced ECC and ECC/concrete composite beams with finite element method.The simulation results are found to be in good agreement with test results,indicating that the finite element model is reasonably accurate in simulating the flexural behaviors of the steel reinforced ECC flexural members.The effects of the ECC modulus,ECC tensile ductility,ECC thickness and ECC position on flexural behaviors in terms of ultimate moment,deflection and the maximum crack width of the steel reinforced ECC or ECC/concrete composite beam are hence evaluated.     

超高性能轻质混凝土的循环拉伸力学性能

超高性能轻质混凝土(ultra-high performance lightweight concrete,UHPLC)是一种具有高拉压比和拉伸应变强化特性的轻质水泥基材料.为了阐述UHPLC与钢筋在钢筋屈服点之前的协同受拉机制,针对一种密度为1789 kg/m3、抗压强度为63.1 MPa、极限拉伸应变约为2.4×1...     

CFRP板加固混凝土梁试验与设计理论

为研究CFRP板宽度和受拉钢筋配筋率等因素对CFRP板加固混凝土梁受力性能的影响.进行了4根梁的单调静力试验.研究表明:加固梁的破坏模式均为CFRP板剥离破坏;随着CFRP板宽的增加,加固梁的开裂荷载有所提高,但屈服荷载和极限荷载并不一定提高;受拉钢筋配筋率越低,加固梁受弯承载力的提高程度越明显.基于国内外相关试验结果,建议CFRP板剥离应变值取为其极限拉应变的0.6倍.此外,提出了CFRP板加固混凝土梁受弯承载力、裂缝宽度和挠度的设计计算方法,计算值与试验结果吻合较好.     

高性能纤维增强混凝土受弯构件承载力

对高性能纤维增强混凝土的主要力学性能进行了分析研究,通过体现应变硬化和多裂缝特性的简易模型,建立了相应的应力应变关系,推导了高性能纤维增强混凝土受弯构件承载力公式.研究结果表明,应变硬化阶段和多裂缝性能对其构件的弯拉强度有很大的提高,其提高幅度随极限应变与初始开裂应变的比值增大而增加,同时在一定范围内压应变与初始开裂应变的比值也影响弯拉强度.     

Theoretical analysis on bending behavior of functionally graded composite beam crack-controlled by ultrahigh toughness cementitious composites

Ultrahigh toughness cementitious composites (UHTCC) obviously show strain hardening property under tensile or bending loading. The failure pattern of the UHTCC components exhibits multiple fine cracks under uniaxial tensile loading with prominent tensile strain capacity in excess of 3%, with merely 60 μm average crack width even corresponding to the ultimate tensile strain state. The approach adopted is based on the concept of functionally-graded concrete, where part of the concrete, which surrounds the main longitudinal reinforcement in a RC (reinforced concrete) member, is strategically replaced with UHTCC with excellent crack-controlling ability. Investigations on bending behavior of functionally-graded composite beam crack controlled by UHTCC has been carried out, including theo- retical analysis, experimental research on long composite beams without web reinforcement, validation and comparison between experimental and theoretical results, and analysis on crack control. In addition to improving bearing capacity, the results indicate that functionally-graded composite beams using UHTCC has been found to be very effective in preventing corrosion-induced damage compared with RC beams. Therefore, durability and service life of the structure could be enhanced. This paper discusses the development of internal force and crack propagation during loading process, and presents analysis of the internal force in different stages, moment-curvature relationship from loading to damage and calculation of mid-span deflection and ductility index. In the end, the theoretical formulae have been validated by experimental results.     

高压冻(融)土-结构接触面剪切应力-应变关系

为揭示深厚表土冻融土-混凝土结构接触面剪切力学特性,利用改进的DRS-1高压直残剪试验系统,开展系列高法向应力、升温条件下冻(融)土-结构接触面直剪试验,总结高应力作用下不同融化程度冻(融)土-结构接触面剪切应力-应变关系曲线的基本特征.通过试验分别建立峰值前和考虑应变软化特征的高应力、升温条件下冻(融)土-结构接触面...