钢筋与混凝土粘结性能冻融破坏的力学分析

静水压假说认为,混凝土遭受冻融作用发生破坏是由于混凝土内部孔结构遭受静水压力的反复作用造成的。本文建立了在钢筋混凝土构件遭受冻融破坏循环作用时,钢筋与混凝土的界面上产生的静水压力计算模型,并计算得到了静水压力的最大值。力学模型计算表明,冻融循环作用产生的静水压力破坏了钢筋与混凝土的胶结性能;冻融作用后光圆钢筋与混凝土的拔出试验结果证实,冻融循环作用严重削弱了钢筋与混凝土的胶结强度,验证了静水压力对钢筋与混凝土界面胶结性能的破坏作用。     

钢筋-地聚合物混凝土黏结性能研究

地聚合物混凝土是一种绿色低碳的新型建筑材料,因其耐高温、高早强、低反应热等特点,近十年受到了国际学术界和工程界的广泛关注。在与普通混凝土进行对比的基础上,通过钢筋拉拔试验研究了地聚物混凝土与钢筋的黏结性能,探讨了黏结长度等参数对黏结性能的影响。研究表明:与普通混凝土相比,地聚合物混凝土可以更好地传递钢筋的应力;传递相同的荷载,地聚合物混凝土比普通混凝土需要更小的混凝土保护层厚度和黏结长度;钢筋在地聚合物混凝土中的锚固性能具有加载速率敏感性,随着加载速率的提高,地聚合物混凝土与钢筋的黏结强度、破坏能耗均显著提高,但该敏感性随着黏结长度的增大而减弱。在分析试验数据基础上,提出了地聚合物混凝土与钢筋黏结强度的表达式,并提出了地聚合物混凝土结构设计建议。     

改性纤维-混凝土界面黏结性能研究及现状分析

纤维与混凝土基体之间的黏结性能对复合材料的力学性能有重要影响。目前,国内外学者进行了许多研究,以提高混凝土中纤维与基体之间的黏结强度,从而提高纤维增强效果。总结了国内外纤维混凝土界面黏结性能试验及其评价指标,并从基体性能和纤维表面特征2个方面分析改性纤维-混凝土界面黏结性能的机理及影响,认为纳米材料、有机聚合物和部分活性矿物质都会影响水泥基混凝土的水化过程,多元矿物质与聚合物混合改性混凝土基体的水化演变过程、微观结构和改性机理亟待研究与探索;并根据经济性、施工工艺以及改性效果对不同纤维提出最佳改性方法。     

冻融劣化混凝土压剪作用下力学特性及破坏准则

为研究冻融劣化混凝土动静态抗剪性能,进行了不同冻融循环次数(0,10,25,35和50次)后混凝土在不同法向应力(0,3,6,9和12 MPa)下的压剪强度试验,混凝土强度等级为C30。研究分析了冻融循环次数和法向应力对混凝土剪切强度、峰值应变和黏聚力与摩擦系数的影响。分析结果表明:①随着冻融循环次数的增加,混凝土在相同法向应力状态下的剪切强度均逐渐降低,而且法向应力越大,剪切强度随冻融循环次数的增加而降低的程度越小;当冻融循环次数相同且法向应力不大于单轴抗压强度50%时,剪切强度随法向应力的增大而增大,且冻融劣化程度会影响该增幅效果;②在法向应力相同时,剪切峰值变形随冻融循环次数的增加呈线性增长趋势,对某一冻融循环次数,法向应力的存在增大了混凝土的剪切峰值变形;③摩擦系数和黏聚力都随冻融劣化程度的加深而降低,黏聚力大幅度降低是由于冻融劣化作用起主导作用所致。基于上述试验分析和八面体应力空间二次抛物线形式的压剪破坏准则,构建了平面应力状态下考虑冻融循环次数的混凝土压剪破坏准则。     

冻融环境下变形钢筋与混凝土间黏结应力计算模型

为研究冻融作用对钢筋混凝土无箍筋试件黏结强度的影响,引入相应的损伤变量对Hsieh-Ting-Chen四参数混凝土破坏准则进行修正,确定冻融损伤下的混凝土破坏准则,建立冻融环境下黏结失效的理论计算模型。通过对钢筋肋间混凝土在挤压力、摩擦力等作用下的受力分析,给出冻融环境下变形钢筋与混凝土之间极限黏结应力的计算方法及锥面斜角、摩擦因数等参数的取值,详细阐述了极限黏结应力的求解思路。利用已有文献试验结果对该理论计算模型进行验证,结果表明冻融次数在一定范围内计算值与试验值吻合较好,模型精度较高。     

锈蚀与冻融作用对混凝土抗拉性能的影响

为探究服役期内不同锈蚀率和冻融循环次数对混凝土拉伸性能影响的规律,通过氯离子电渗和冻融浸泡交替循环试验,并基于单轴拉伸实验结果建立了考虑锈蚀和冻融损伤的混凝土损伤因子计算方法。结果表明：锈蚀渗透对拉伸应力的损伤程度小于冻融循环对混凝土的损伤程度,冻融循环 30 次和 50 次拉伸应力分别降低了约 3.46%和 16.54%;当遭受冻融循环次数为 50 次时,氯离子渗透程度为 5%和 10%的试件损伤因子分别增大了 6.24%和 9.66%。通过对损伤试件拉伸性能进行评估,可对长期服役期内的损伤混凝土结构模拟提供可靠数据。     

面板混凝土冻融劣化后动力性能的研究

为研究应变速率对面板混凝土经冻融劣化后动力性能的影响,对面板混凝土进行不同次数(0、25、50、75、100、125、150、175、200次)的冻融循环和不同应变速率(1×10-5、1×10-4、2×10-4、5×10-4、1×10-3s-1)的单轴压缩以及常规三轴试验。结果表明:单轴压缩试验下,应变速率相同的面板混凝土,冻融劣化程度加大,其动态极限抗压强度逐渐降低,峰值应变逐渐提高;冻融次数相同的面板混凝土,随着应变速率的增大,其单轴动态极限抗压强度随之增大,峰值应变随之降低。常规三轴试验下,经100次冻融循环、同一应变速率的面板混凝土,随着围压的增大,其极限抗压强度增幅减弱,混凝土的率敏感性有所降低,峰值应变随之提高。     

混凝土碳化、冻融破坏分析及防治

水工混凝土建筑物主要包括混凝土坝、水闸、隧洞、渡槽等,多以混凝土结构组成,而混凝土结构受泥沙、水流、物理、化学、气温等因素影响,导致混凝土碳化、冻融破坏,使水工建筑物使用寿命缩短.研究混凝土碳化、冻融破坏机理,并提出相应对策,对延长建筑物使用年限十分有益.     

丰满溢流坝面混凝土冻融破坏机理分析

本文根据丰满大坝溢流面混凝土冻融循环破坏的实际情况,从混凝土中毛细孔及凝胶物渗透性及低强混凝土同渗透性关系入手,分析了其冻融破坏机理。并叙述了渗透水压力的影响因素及混凝土骨料对渗透性影响,略谈工程补强措施。     

混凝土建筑物冻融破坏与防治研究

分析了寒冷地区混凝土冻融破坏的原因及为防止冻融破坏采取的措施,仅供参考。     

高掺量钢纤维自密实混凝土梁抗弯性能分析

通过不断试配,获得体积掺量为3.0%的高掺量钢纤维自密实混凝土的配置方法,并在混凝土力学性能测试中得到相应配合比下混凝土的力学性能指标。利用ANSYS有限元软件,对所设计的试验梁以实测材料参数为依据进行数值模拟。计算结果表明,体积掺量为3.0%的钢纤维钢筋自密实混凝土梁与普通钢筋自密实混凝土梁相比,其开裂荷载、屈服荷载、弯曲韧性及结构刚度得到明显提升。通过对3.0%的高掺钢纤维自密实钢筋混凝土梁与普通钢筋自密实混凝土梁在裂缝宽度随荷载的变化规律及同一截面不同高度处混凝土应变的分布情况的对比分析,发现钢纤维具有良好的阻裂作用,并能有效提高混凝土的极限拉应变。     

水灰比对水工混凝土中钢筋锈蚀的影响

通过电化学试验方法,探讨了非开裂状态下混凝土水灰比对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律,以研究钢筋锈蚀破坏引起的水工混凝土结构失稳破坏.研究表明,降低水灰比,可以延长钢筋开始锈蚀的时间;进入稳定锈蚀阶段后,水灰比越小,稳定腐蚀电流密度就越小,水灰比与稳定腐蚀电流密度存在一定的函数关系,且数据相关性良好;降低水灰比能有效改善混凝土.钢筋界面区的微观结构,降低了界面区的氧气含量,同时也减少了界面区的毛细孔水及层间水含量,氧气和水含量的减少降低了钢筋锈蚀速率.     

基于实测钢筋应力的某大型渡槽力学参数反演分析

渡槽经长期运行后,其材料力学参数与设计参数存在较大差异,为获得渡槽真实物理力学参数,基于实测钢筋应力进行参数反演分析。首先开展现场通水钢筋应力监测试验获得实测钢筋应力,然后基于三维渡槽有限元计算确定水压因子,进而建立实测钢筋应力统计模型,并采用回归分析法分离出水压分量和温度分量,最后采用正交设计-神经网络模型-数值计算相结合的方法,优化反演渡槽材料力学参数。研究表明:所建立的实测钢筋应力统计模型拟合精度高,反演获得的渡槽内缘保护层混凝土、外缘保护层混凝土、槽身和端部混凝土以及钢筋的弹性模量分别为相应设计参数的37. 87%、34. 97%、66. 23%、63. 79%,该渡槽劣化较为严重。     

冻融环境下不同预制裂缝混凝土断裂性能研究

对不同相对切口深度的预裂缝混凝土试件进行冻融循环试验,循环次数分别为0、25、50、75、100次。对冻融循环后的试件进行三点弯曲试验,观察试件的表观变化,并利用扫描电子显微镜和立体显微镜观察试件裂缝的情况。分别从宏观力学性能、损伤劣化规律、细微观结构等方面对冻融环境下混凝土断裂力学性能进行研究,并根据混凝土的损伤理论,定义了混凝土基于微缺陷及动弹性模量的损伤变量。结果表明:混凝土冻融循环损伤是初始缺陷发展、劣化并累积的过程;混凝土断裂韧度与初始裂缝相对深度无关,与抗弯强度具有良好的线性相关性。     

高拱坝中的横缝抗震钢筋粘结滑移试验研究

结合小湾拱坝中的跨缝抗震钢筋 ,对动荷载下钢筋与混凝土的粘结滑移特性进行了试验研究 ,建立了粘结滑移本构关系 ,并用于非线性有限元分析 ,其正确性在与试验结果的对比中得到了验证。通过试验结果的分析 ,提出了相应的设计建议     

在水利工程领域推广钢结构的可行性分析

从我国钢结构产业的发展现状出发,初步分析了钢结构在水利工程领域中推广、应用的可行性:一方面可以充分发挥钢结构的自身优势,另一方面可以有效缓解近些年来我国钢铁行业产能过剩的问题。在我国钢材产业快速发展、钢铁产能过剩的背景下,钢结构在水利工程领域中的推广、应用前景广阔,综合效益突出。     

长江水沙变化对河口水下沙洲发育影响的研究

根据1950～2000年大通站实测水文资料和长江口地形图,对比分析了长江来水和来沙量变化对长江口水下沙洲发育的影响.自20世纪60年代开始,长江上游来沙量呈减少趋势,特别是90年代来沙量相对于60年代减少了34.3%.而近50 a来,长江入海径流量基本不变,90年代还略有增加.长江来沙量减少而径流量基本不变,使得径流冲刷力相对增强,导致河口区水下沙洲冲刷、河槽容积增加.将目前各沙体-5 m线以上面积与沙体发育面积最大时期相比,白茆沙-5 m线以上面积减少了46.6%;"三沙"减少了20.0%;南北港的青草沙和瑞丰沙减少了49.3%;同时期,长江口各河段河槽横断面在0 m等深线以下的面积不断增加.另外,从水下沙洲由淤转冲的时间来分析,长历时的上游来沙量减少将导致河口地区的溯源冲刷,河口下游受影响最早,然后逐渐波及上游.