超高性能混凝土与普通混凝土的界面抗剪性能试验研究

超高性能混凝土(UHPC)由于其优异的力学性能和超强的耐久性,非常适用于损伤普通混凝土(NC)结构的修复加固.UHPC-NC界面的抗剪性能是保证UHPC修复NC结构获得良好力学和抗渗性能的重要因素.通过7组抗剪推出试验,评估了 NC界面光滑、凿毛、露筋、刻槽、钻孔和植筋等不同界面处理的UHPC-NC界面抗剪性能和破坏模式.试验结果表明,UHPC-NC界面具有良好的抗剪粘结性能,界面抗剪强度随着NC界面粗糙度的增加而增大,NC界面采用凿毛或刻槽处理的UHPC-NC界面获得了最佳的抗剪承载力,界面破坏方式基本为NC剪切破坏或界面+NC破坏两种模式,未出现完全的界面剥离破坏;光滑和凿毛界面的抗剪破坏为脆性破坏;露筋和钻孔界面的抗剪破坏介于延性破坏和脆性破坏之间,植筋和刻槽界面的延性较好.     

配筋UHPC湿接缝界面抗弯性能及影响因素

制作普通矩形、密配筋矩形、打孔矩形、楔形和菱形5种类型的现浇超高性能混凝土(UH-PC)接缝板试件,并对其进行抗弯试验,研究了配筋UHPC-普通混凝土(NC)湿接缝界面的抗裂能力、抗弯性能和破坏模式.通过轴拉试验探讨了NC表面处理方式、NC湿润度、UHPC养护龄期和养护方法等对UHPC-NC界面抗裂性能的影响.结果 表...     

自密实混凝土与老混凝土粘结强度的直剪试验研究

以自密实混凝土(SCC)作为新混凝土材料,进行了新老混凝土粘结强度的直剪试验研究,考察了混凝土强度、界面剂和抗剪钢筋对粘结抗剪性能的影响,并与普通混凝土(NC)进行比较。试验结果表明,自密实混凝土与老混凝土的粘结性能优于普通混凝土,用粉煤灰水泥净浆作界面剂,能提高粘结面的抗剪强度。新混凝土强度会影响新老混凝土的粘结性能。而在界面上植入抗剪钢筋后,能大幅度提高了新老混凝土的粘结抗剪强度。根据试验结果,提出了自密实新混凝土与老混凝土粘结抗剪强度的计算式,以供实际加固工程参考。     

超高性能混凝土梁抗剪性能的研究进展

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)作为一种新型建筑材料已在实际工程中广泛应用,针对UHPC梁抗剪性能学者们开展了试验及理论研究,UHPC相关标准和规范正不断撰写及出版,但UHPC梁抗剪性能区别于普通混凝土梁,UHPC梁的抗剪承载力计算较为复杂。本文总结了UHPC材料力学性能和UHPC梁抗剪性能,以期拓宽UHPC在叠合梁中的应用。     

界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土（UHPC）与现浇普通混凝土（NC）组合试件进行双面剪切试验，记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移，通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明：界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能；不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种；采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大，其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍；凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能，表现为延性破坏；界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异；各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.     

纤维网格复合超高性能混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究纤维网格复合超高性能混凝土（UHPC）加固钢筋混凝土梁的抗剪性能，对2根UHPC加固梁、4根纤维网格复合UHPC加固梁及2根未加固梁进行静力试验，研究剪跨比、UHPC厚度和纤维网格层数对钢筋混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、受剪承载力以及延性的影响。结果表明：采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以明显改善梁的破坏形态，提高梁的受剪承载力；采用UHPC对钢筋混凝土梁进行抗剪加固，可以显著提高梁的开裂荷载，提升幅度为150%～216%；采用纤维网格复合UHPC加固的梁，延性系数大幅增加。最后，利用桁架-拱模型，推导了纤维网格复合UHPC加固钢筋混凝土梁的受剪承载力计算公式，计算值与试验值吻合较好。     

UHPC-NC叠层梁界面黏结性能的试验研究与数值模拟

对3根不同厚度比的超高性能混凝土-普通混凝土(UHPC-NC)叠层梁的静力行为与界面黏结性能进行了试验研究,观测到试验梁的最终破坏发生在界面处,说明UHPC-NC界面处的性能对叠层构件整体受力行为有显著影响,为此改进了现有的界面斜剪试验,使之更加准确地测量UHPC-NC界面的抗剪力学性能; 建立了可靠的UHPC-NC叠层梁二维有限元模型,采用局部损伤梯度模型模拟UHPC和NC材料的损伤,并创新性地将胶结作用力与摩擦作用力平滑地结合起来,开发了胶结和摩擦耦合模型来模拟UHPC-NC界面的破坏行为。结果表明:基于微观力学的胶结力与摩擦耦合模型可以有效模拟叠层梁的界面行为,且正则化操作能够有效提高模型计算过程中的稳定性; 有限元模型所得到的分析计算结果与叠层梁的加载试验结果接近; 有限元模型的分析计算结果体现了界面法向与切向应力的变化,为相关的界面行为研究提供了参考; UHPC-NC的界面强度性能至关重要,在某种程度上将决定叠层构件的受力行为,值得进一步地探讨与研究。     

钢筋超高性能混凝土梁受剪性能细观分析

为了研究钢筋超高性能混凝土(UHPC)梁的受剪破坏机理，对8根UHPC梁进行了受剪性能试验，设计变量包括钢纤维掺量、剪跨比、纵筋配筋率和箍筋间距。结果表明：钢纤维桥接作用能够显著提高UHPC梁受剪承载力，限制裂缝发展，减小裂缝间距；随着剪跨比增大，受剪承载力减小但变形能力增强；随着配箍率增大，受剪承载力提高，且增设箍筋能够显著改善UHPC梁峰值荷载后的受剪性能，减小斜裂缝宽度和长度；掺入钢纤维和增设箍筋均能够减小斜向变形(垂直于支座与加载点连线方向的混凝土变形),提高UHPC梁开裂后刚度。结合UHPC梁剪切受力特点，分别确定了临界剪切裂缝界面钢纤维、纵筋销栓作用、剪压区混凝土和箍筋等对受剪承载力的贡献，建立了UHPC梁细观多参数受剪承载力计算式。采用该计算式与5种常用计算式对收集的102根UHPC梁受剪承载力进行预测，发现采用细观多参数受剪承载力计算式的预测值与试验结果吻合较好，进而分析了常用设计参数对受剪承载力的影响规律，发现当剪跨比增大时，剪压区混凝土的受剪承载力会显著减小；纵筋销栓作用和临界剪切裂缝界面钢纤维的受剪承载力均随纤维特征值的增大而提高。     

不同形式加固混凝土梁端部与原混凝土界面抗剪性能试验分析

考虑不同形式加固混凝土梁对加固梁端与原柱混凝土界面的抗剪影响,设计制作了3组9个试验试件进行单调静载试验,主要分析三种不同加固形式(在原梁的单侧、底部和三面围箍加固)对加固梁端部与原柱混凝土界面抗剪性能的影响。试验结果表明:相同加固面积下,三面加固梁优于梁底与梁单侧加固的梁,具有更高的抗剪承载力,加固效果最好。而梁底加固与梁单侧加固承载能力基本相同,但达到极限荷载时梁底加固试件的界面位移值更小,表明梁底加固优于梁一侧加固。同时随着加固面积的增大,同级荷载下纵筋应变越小,应变增长越慢,抗剪能力越强,加固效果越好。     

基于修正压力场理论的超高性能混凝土梁抗剪承载力计算方法

为研究超高性能混凝土梁的抗剪性能,基于修正压力场理论(MCFT),叠加弯矩效应并对该部分的超高性能混凝土(UHPC)的本构关系进行修正,同时考虑了UHPC开裂后的抗拉强度对抗剪的贡献,建立了预应力UHPC梁在弯剪复合作用下的截面分析模型并编制了计算程序。为验证该模型的正确性,以剪跨比为主要因素,设计3片预应力UHPC梁的抗剪试验,获得了梁的破坏形态、裂缝分布特征及承载能力大小等试验结果;并结合其他文献试验结果用此模型进行对比,结果吻合较好,且变异系数小。结合MCFT模型和大量已有文献的试验结果,综合考虑了剪跨比、配箍率、预应力以及UHPC强度等因素的影响提出了UHPC梁的抗剪计算式,计算值与试验值吻合良好。     

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪性能试验研究

先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面具有规模化应用于预制UHPC-普通混凝土组合构件的潜力。为研究先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面的受剪性能,考虑气泡直径25 mm以下的三种气泡膜结合面规格、有无销栓钢筋作用的影响,设计并制作了6个先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面试件、2个现浇对比试件及2个光面式结合面试件,开展受剪性能试验研究,比较了试件的破坏形态、荷载-位移曲线和抗剪强度等,提出了先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面受剪承载力计算式。结果表明：先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜式结合面破坏主要发生于普通混凝土一侧,大尺度气泡膜（气泡直径25 mm）形成的结合面受剪承载力相对较高,建议的受剪承载力计算式基本可用于评估气泡直径在25 mm以下的先浇UHPC-后浇普通混凝土气泡膜结合面的受剪承载力。     

植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能试验分析

新老混凝土能够作为整体共同工作是结构加固的关键问题。针对加固设计中经常出现植筋和开槽的技术比选问题,设计了12个试件,比较了植筋与开槽新老混凝土结合面的抗剪性能和破坏形式。试验结果表明:植筋试件破坏具有延性破坏的特征,而开槽试件破坏具有明显脆性破坏的特征,新混凝土在开槽位置被剪断;植筋试件的抗剪承载力明显高于开槽的处理方式。因此,在结构加固设计时建议采用植筋的处理方式,同时应控制植筋深度和植筋间距。     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

设置界面构造锚筋的新老混凝土粘结性能试验研究

新老混凝土良好结合是混凝土修补成功的关键,提出设置界面构造锚筋来增强新老混凝土粘结性能,通过采用劈拉试验和剪切试验综合分析有无构造锚筋的新老混凝土试件以及新、老混凝土整体试件的劈拉强度与抗剪强度特性。试验结果表明：无界面构造锚筋时新老混凝土水平粘结面试件的劈拉强度高于具有竖直粘结面的试件;采用构造锚筋的新老混凝土试件比不加锚筋试件的劈拉强度增长了24.1%;采用锚筋的新老混凝土试件的剪切破坏面均发生在结合面处,且试件两个结合面的剪切破坏不是同时产生;采用锚筋试件的剪切强度为无锚筋试件剪切强度的3.49倍,为新混凝土整体剪切试件强度的115.5%;构造锚筋能明显增强新老混凝土粘结性能。图10表4参10     

插筋灌浆连接水平拼缝受剪性能试验研究与有限元分析

对4个采用插筋灌浆连接的装配式混凝土剪力墙连接试件进行静力加载试验,采用已有的界面受剪承载力计算方法进行计算,并与试验结果进行对比。采用有限元分析软件Msc.Marc对插筋灌浆连接拼缝的受剪性能进行非线性有限元分析,在模型验证的基础上,分析了轴压比、插筋数量以及界面粗糙程度对拼缝受剪性能的影响。研究结果表明：试件的初始破坏为拼缝处混凝土与砂浆的界面破坏,拼缝处出现明显的剪切通缝;混凝土与砂浆界面黏结破坏以后,界面剪力主要由拼缝处的插筋承担,试件呈现良好的延性;达到极限荷载以后,随着试验墙体劈裂裂缝的不断增加以及裂缝处混凝土剥落,试件荷载下降。在实际工程设计中,为了尽量避免拼缝破坏发生在预制构件破坏之前,应按照要求增大拼缝插筋配筋率或选取较高强度等级的插筋。     

织物增强混凝土与钢筋混凝土构件界面粘结性能试验研究

本试验共设计制作了45个试件,以老混凝土的界面处理方式和TRC加固层数为参量,研究了TRC与RC构件的界面粘结性能。试验使用双面剪切试验方法,试验结果表明,TRC加固层数的增加有利于改善其界面抗剪强度,且凿糙、植筋和沟槽等界面处理方法均能有效提高TRC与RC的粘结抗剪强度,其中凿糙对抗剪强度提高的贡献程度较大。试验表明,老混凝土界面最佳粗糙度为2～4 mm,最佳植筋率为0.33%左右。     

高温影响下新老混凝土粘结的剪切性能试验研究

为了研究高温对新老混凝土粘结性能的影响,本文对既有混凝土经历高温后再与新混凝土粘结和新老混凝土粘结后再经历高温两种类型的Z形粘结试件进行了剪切试验研究,总结了影响粘结面剪切性能因素(温度、冷却方式、界面粗糙度和界面剂)的影响规律,提出了温度对粘结面剪切强度和剪应力滑移关系的影响计算公式,建立了高温后粘结剪切强度的多因素统一计算公式。在试验的基础上,分析了高温对新老混凝土粘结的损伤机理,并给出了火灾后混凝土结构进行粘结修补的建议。     

钢 超薄UHPC轻型组合桥面短钢筋连接件#br# 抗剪性能研究

为解决钢-超薄UHPC轻型组合桥面板由于UHPC层过薄而难以采用常规剪力连接件的问题,提出一种新型剪力连接件 短钢筋连接件。通过静力推出试验以及疲劳推出试验对短钢筋连接件的抗剪性能进行初步研究。静力推出试验结果表明：①该试验存在焊缝剪断和UHPC局部破坏(短钢筋拔出)两种破坏模式;②短钢筋连接件承载力随着焊缝长度增加而提高;③短钢筋连接件抗剪承载力高于栓钉,略低于钢筋网焊接件。疲劳推出试验结果表明：80MPa剪应力幅下,3个试件疲劳寿命分别为194.2、271.0、195.8万次,去掉最大值,剩余两者平均疲劳寿命为195万次,略低于规范相应的200万次。通过Miner-Palmgren线性累积损伤理论对不同应力幅下的疲劳次数转化,可得200万次疲劳下的剪应力幅为79.6MPa。仿真结果表明：在纵横向间距200mm×200mm布置方式下,两类疲劳细节(连接件位置与钢顶板位置)均能够满足抗剪疲劳设计要求。文章研究成果可为今后实桥应用提供理论依据。