玄武岩纤维网格布增强混凝土板双向弯曲性能试验

为研究玄武岩纤维网格布增强混凝土(BFT/PC)板的双向弯曲性能，首先进行了耐碱试验，通过碱液处理前后纤维的微观形貌及网格布断裂强力保持率评价了玄武岩纤维网格布的耐碱性能。在此基础上进行了双向板弯曲试验，研究了网格布层数、混凝土保护层厚度和结构型聚丙烯(PP)纤维对BFT/PC板受弯性能的影响。结果表明:玄武岩纤维网格布在NaOH溶液处理28 d后的经向、纬向断裂强力保持率分别为63%和73%，仅次于耐碱玻璃纤维网格布，具有较好的耐碱耐久性能。较小的混凝土保护层厚度可提高BFT/PC板在正常使用极限状态挠度下的残余承载力。增加网格布层数和PP纤维掺量可改善BFT/PC板的内力和应力重分布，提高正常使用极限状态挠度下的残余承载力、极限承载力和弯曲韧性，在BFT/PC板中掺入8 kg/m3 PP纤维，残余承载力、极限承载力和能量吸收值分别提高了1.40倍、0.36倍和5.10倍。本试验将PP纤维和玄武岩纤维网格布作为增强材料应用于混凝土构件的尝试为海工及近海侵蚀环境的基础设施建设提供了新思路。      

混凝土双向板单向布置预应力钢筋的力学性能研究

介绍了单向布置预应力钢筋的混凝土双向板在荷载作用下的应力、应变。通过理论分析和有限元计算结果的比较,深入了解了两种预应力钢筋布置方式对预应力混凝土双向板工作性能的影响。结合相应指标的对比分析,从工程安全性和经济性的角度考量单向布置预应力钢筋代替双向布置预应力钢筋的可行性。     

单向面内约束混凝土双向板火灾试验及承载力分析

为研究混凝土板在面内约束作用下的火灾行为,对1块面内约束混凝土双向板进行了恒载-升温条件下的火灾试验,获得了试验板沿板厚的温度场分布、钢筋温度、板挠度和平面外变形以及板角约束力等规律。基于EC2和ASCE两本构模型,采用五种理论对四块不同面内约束作用下试验板的极限承载力进行对比分析。结果表明：单向面内约束作用时,试验板板顶出现沿约束力方向的平行裂缝;与挠度相比,板在垂直约束力方向的平面内膨胀变形较大且不可忽略;面内约束作用和破坏准则对火灾下混凝土双向板极限承载力有重要影响。     

钢框架结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,进行了足尺三层钢框架结构中钢筋混凝土双向板在恒载-升温工况下的火灾试验。介绍了钢框架足尺模型与火灾试验炉的设计以及试验观测内容和方法。描述和分析了试验中板的裂缝开展及破坏特征。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土的温度分布、钢筋的温度变化以及板的平面外和平面内的变形。结果表明：火灾作用下,沿板厚存在非线性温度场及较大的温度梯度;在荷载和温度的耦合作用下,受火板顶沿板边出现密集裂缝,最终形成圆形塑性铰线,由于结构连续性及构件间的相互作用,与受火板相邻的未受火楼板板顶也出现了规则裂缝;火灾中受火板的平面外变形基本对称,最大平面外位移发生在板中心;周边相邻未受火构件对受火板有较强的侧向约束作用,导致板边未产生向外膨胀的平面内位移,而是随板挠度的增长一直向内收缩;整体结构中钢筋混凝土双向板具有较好的抗火性能。     

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明：当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。     

不同跨受火混凝土连续双向板火灾试验及数值分析

为研究受火跨位置和数量对三跨混凝土连续板火灾行为的影响,对三块混凝土连续板进行边跨、边中两跨和三跨火灾试验,获得了各跨炉温、混凝土和钢筋温度、变形、板角约束力和破坏模式等变化规律。基于ABAQUS软件平台,采用塑性损伤模型,对试验板温度、变形和力学机理进行了数值模拟,并与试验结果进行对比分析。结果表明:受火跨位置和数量对连续板裂缝分布、变形和破坏模式有重要影响;受火跨板底边缘出现垂直板边裂缝,受火跨板顶及其附近内支座出现平行短跨方向裂缝;受火边跨跨中竖向变形随温度升高逐渐增加,而中跨变形趋势取决于自身和边跨火灾工况。此外,数值结果表明受火跨升降温阶段弯矩机制不同;相比跨中,内支座位置弯矩绝对值较大;升降温阶段,试验板内轴力以受压为主;等效塑性拉应变最大值主要位于板顶支座和板底外边缘位置。     

双向应力状态下混凝土的动态压缩试验研究

利用大连理工大学自行研制、改造的液压伺服静、动态三轴试验系统对71个立方体混凝土试件进行双轴应力状态下的动态压缩试验,侧压比例为0:1、0.25:1、0.5:1、0.75:1、1:1五个级别,加载速率为10^-5s^-1、10^-4s^-1、10^-3s^-1、10^-2s^-1四个量级。系统研究了不同应变速率以及不同应力比例条件下混凝土的破坏模式以及极限强度变化规律。试验表明:在双向应力状态下,极限强度随着应变速率有一增加的趋势;侧向压力的大小是影响破坏模式和极限强度的最重要因素。提出了综合考虑应力组合与应变速率影响的统一强度准则。     

基于不同混凝土本构模型的混凝土双向板火灾行为分析

为考查本构模型对混凝土双向板火灾行为的影响,建立不考虑骨料类型影响的混凝土高温本构模型,编程对混凝土试验板火灾行为进行分析,验证了本构模型的有效性。在此基础上,基于EC2、ASCE和该文模型,分析本构模型、火灾工况、板厚和骨料类型等参数对混凝土双向板火灾行为的影响规律。结果表明,与EC2和ASCE模型计算结果相比,该文模型所得结果均趋于保守。     

预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究

采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明：断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100～200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。     

高强钢筋加强混凝土板抗爆性能试验研究

对4组8块钢筋混凝土板进行抗爆性能试验,研究钢筋类型、配筋率、爆炸荷载峰值等因素对破坏形态、跨中位移、加速度及钢筋应变影响。结果表明,用导爆索代替炸药可获得典型的爆炸冲击波荷载,并能施加预定的均布荷载作用。与普通钢筋混凝土板相比,高强钢筋混凝土板裂缝宽度减小、分布均匀,具有良好的抗爆性能。提高配筋率可明显减小高强钢筋混凝土板位移,配筋率为0.78%时较0.62%时位移减小64.02%;配筋率大于0.62%时加速度时程曲线较一致,高强钢筋混凝土板整体刚度较好;随配筋率增大,钢筋应变峰值、残余应变均明显减小。爆炸荷载峰值对高强钢筋混凝土板的动态响应有显著影响,当荷载峰值由0.0318 MPa增大到0.0945 MPa时,位移峰值、残余位移分别增大3.63倍、4.80倍,加速度峰值增大近3倍。     

基于钢筋应变差的混凝土双向板极限状态分析方法

为了合理确定混凝土双向板荷载-变形关系及极限状态,该文进行了一足尺混凝土双向板承载力试验研究,观察试验板裂缝开展及破坏模式,对荷载-变形关系、钢筋应变和板角约束力进行了测量。在此基础上,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应,提出钢筋应变差概念、钢筋和混凝土应变破坏准则,结合板块内力平衡方程和弯矩平衡方程,建立混凝土双向板荷载-变形关系和极限荷载计算方法。同时,结合板壳有限元理论,编程计算混凝土板荷载-变形关系,分析薄膜效应机理及钢筋应变,并用于验证该文理论方法的合理性。最后,将该文理论方法计算结果与国内外试验结果以及其他理论结果进行对比。结果表明：与试验结果和其他理论计算结果相比,该文理论方法原理简单,计算容易,精度满足要求,可用于确定混凝土双向板的极限状态。     

压型钢板-高延性水泥基材料组合楼板纵向剪切性能及承载力研究

通过2组8个压型钢板-高延性水泥基材料(ECC)组合楼板静力加载试验,研究上述试件破坏模式、承载力、刚度、应变分布及滑移等受力性能。试验结果表明：峰值荷载时,端部设置栓钉的压型钢板-ECC组合楼板试件滑移值较大,达到峰值荷载后,试件承载力下降平缓,表现为延性剪切破坏;而端部未设置栓钉的试件表现为脆性剪切破坏。分析了剪跨、压型钢板厚度、组合楼板截面高度及端部栓钉等因素对压型钢板-ECC组合楼板纵向剪切性能及剪切承载力影响规律。在试验研究基础上,分别基于欧洲规范(Eurocode-4)和组合楼板设计与施工规范(CECS273:2010)的m-k法,提出适用于压型钢板-ECC组合楼板的纵向剪切承载力计算公式,经比较分析计算结果与试验结果吻合较好。     

火灾下平行钢丝束温度膨胀及高温蠕变试验研究

采用非接触式应变视频测量系统,对常用于实际工程的1670级平行钢丝束进行了15个温度水平下的温度膨胀试验以及多应力水平下的高温蠕变试验,并对历经2 h高温蠕变试验后冷却至室温的平行钢丝束试件进行了抗拉强度测试,获取了平行钢丝束热膨胀应变历程及高温蠕变应变历程曲线.试验结果表明:平行钢丝束热膨胀应变随着温度升高呈非线性增...     

火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算

为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究.基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式.该公式考虑了大挠度下的薄膜效应...     

带竖向接缝的空心模剪力墙受剪性能试验研究及承载力计算

对5个带竖向接缝的空心模剪力墙试件开展了拟静力试验,研究了竖向接缝的连接性能,分析了轴压比、剪跨比、空心模内水平钢筋配筋量等关键参数对竖向接缝连接性能和墙体受剪性能的影响。结果表明：墙体未发生脆性破坏,破坏位移角均大于1/100,延性系数均大于或接近5.0,具有良好的变形能力;正常使用阶段竖向接缝完好,可保证装配单元的有效连接;轴压比由0.15提高至0.25,受剪承载力提高了11.8%,但峰值位移角降低了22.5%;随着剪跨比的提高,受剪承载力显著降低;空心模内水平钢筋配筋量提高56%,受剪承载力提高了11%。提出了四单元计算模型计算墙体的受剪承载力,计算值与实验值相差均小于6.5%,计算结果偏于保守,可用于预测带竖向接缝的空心模剪力墙的受剪承载力。     

钢筋混凝土双向板火灾行为的数值分析

根据傅里叶热传导理论,提出蒸发阶段水分修正函数,建立改进温度场模型;结合非线性板壳理论和热弹塑性本构关系,建立了火灾下钢筋混凝土双向板的数值模型,发展现有计算程序,通过计算结果与试验结果对比,验证了模型及程序的可靠性。在此基础上,分析了火灾工况、约束作用、骨料类型、板厚和保护层厚度等参数对混凝土双向板变形行为和耐火极限的影响规律。结果表明：火灾工况、骨料类型、板厚和保护层厚度对双向板火灾行为影响较大;双向板变形行为和破坏模式对约束作用非常敏感,力学机理较为复杂。     

组合楼板钢框架结构的连续倒塌简化模拟

该文借助经过校验的组合楼盖精细模型,建立了组合楼板钢框架结构连续倒塌有限元简化模型,通过与组合楼盖子结构试验对比验证了此简化模型的准确性。采用简化模型,分析了柱子失效位置、结构层数和组合楼板等参数对一个五层组合楼板钢框架原型结构抗连续倒塌性能的影响。分析结果表明：原型结构具有足够的承载力以避免由单个底层柱子失效所导致的结构连续倒塌;除了角柱失效工况外,原型结构的层数变化对结构抗连续倒塌性能的影响可以忽略,而在角柱失效工况下,层间桁架承载机制的贡献会使得原型结构比单层有楼板结构的抗连续倒塌承载力更高;在考虑组合楼板之后,原型结构的抗连续倒塌承载力提升了114%。     

火灾下邻边简支邻边固支双向板极限承载力的能量计算法

对2个足尺邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板试件进行了抗火试验,介绍了试验炉及试件设计、试验方案及观测内容和方法,描述了试验现象、裂缝及邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板的破坏特征,研究了受火过程中沿板厚度的温度场分布规律及板的竖向和水平变形,分析了受火过程中固支边的内力重分布;试验结果表明,未受火面裂缝最终形成半椭圆形破坏模式。在试验基础上,给出了火灾作用下邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板极限承载力的新能量法计算模型,该模型假定火灾作用下板的张拉薄膜效应在塑性铰线形成后出现,且张拉薄膜效应为塑性铰线上屈服钢筋伸长所做塑性功提供。该模型计算结果与试验结果吻合很好,而基于塑性铰线理论的传统能量法计算值偏保守。