钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能

随着对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)各种基本性能的深入研究,UHTCC逐渐被使用和推广。为了探究纤维掺量对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)梁抗剪性能的影响,文中对3根不同纤维含量的RUHTCC梁进行了集中加载受弯试验,从破坏模式、裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切承载力、最小配箍率几个方面报道了纤维掺量的影响。试验结果表明:所有试验梁均发生典型的剪切破坏,随着纤维参量的增大,RUHTCC梁的剪切开裂荷载、极限抗剪承载力都有所提高。RUHTCC梁面产生的裂缝细密,在正常使用状态下,梁最大斜裂缝宽度小于0.2 mm。更多还原     

UHTCC/RC复合梁剪切性能试验研究

超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)以其多重细密稳态开裂模式在宏观上展现出拉应变硬化特征,具有优异的裂缝控制能力,可用作修补材料。采用UHTCC替代部分受拉区混凝土对有腹筋UHTCC/RC复合梁进行了剪切性能研究。试验变量为UHTCC层厚度。结果表明:不同UHTCC层厚度的UHTCC/RC复合梁,其抗剪承载力均明显高于RC对比梁;即便配置较密集的箍筋,仍然无法阻止界面剥离,但可以避免界面剥离产生的荷载抖降;UHTCC能够限制和分散上层混凝土中的裂缝。最后,给出了UHTCC/RC复合梁在实际应用中的建议。     

钢筋增强高韧性水泥基复合材料梁受剪延性分析

为分析钢筋增强超高韧性水泥基复合材料简支梁在集中荷载作用下的受剪承载力和延性性能,对9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土梁开展了集中荷载作用下不同配筋率、不同配箍率及不同剪跨比的抗剪试验研究。结果表明,钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁较之普通钢筋混凝土梁具有更好的抗剪性能和延性性能。介绍了加载试验中试件规格、加载方式及测量设备等,分析了影响试件受剪延性性能的因素。     

RC/UHTCC复合梁的弯曲与界面性能试验研究

超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为一种高性能纤维水泥基复合材料,具有拉伸应变硬化特征和优异的裂缝分散能力。本文采用UHTCC局部替代受拉区混凝土,试验研究集中荷载作用下钢筋混凝土/UHTCC(RC/UHTCC)复合梁的弯曲性能。以纵筋配筋率和UHTCC层厚度为试验参数,对比RC梁与RC/UHTCC复合梁以及不同UHTCC厚度的RC/UHTCC复合梁间的破坏机理、弯曲行为、界面性能以及裂缝形态等。试验结果表明,配筋率为0.67%的RC/UHTCC复合梁表现为延性的弯曲破坏或纵筋屈服后的弯剪破坏模式,其屈服荷载较RC梁显著提高,而配筋率为1%的RC/UHTCC表现为脆性的剪切-界面黏结破坏,其承载能力基本与RC梁相当。对于RC/UHTCC复合梁,混凝土层中的单一宏观裂缝转化为UHTCC层中的多条细密裂缝,而且在界面裂缝端部UHTCC层中呈现出多条细密斜裂缝形态。此外,脆性剪切-界面脱黏破坏是由贯穿剪跨区的界面裂缝以及受压区混凝土的压碎所导致,而不是由初始的界面开裂引起。     

高强钢筋含粗骨料超高性能混凝土梁抗剪承载力的影响因素

利用正交试验法分析了剪跨比、箍筋级别、箍筋直径、箍筋间距、截面宽度、截面高度和混凝土等级等7个因素对高强钢筋含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)梁抗剪承载力这一指标的影响。结果表明:各因素对高强钢筋UHPC-CA梁抗剪承载力的影响由大到小依次为混凝土等级截面宽度截面高度剪跨比箍筋直径箍筋间距箍筋级别。高强钢筋UHPC-CA梁的抗剪承载力随着剪跨比、箍筋间距的增加而降低,随着箍筋级别、箍筋直径、截面宽度、截面高度和混凝土等级的增强而升高。     

超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。     

复合砂浆钢筋网加固短梁抗剪承载力计算方法

复合砂浆钢筋网加固法性能良好、施工简单且成本较低,但当前缺少该法加固钢筋混凝土短梁的抗剪承载力计算方法。为此,在修正拉-压杆理论基础上考虑受拉纵筋和抗剪分布钢筋对加固短梁的影响,提出采用短梁的受压区高度作为上部节点高度,根据Kupfer-Gerstle破坏准则建立了水泥砂浆钢筋网加固短梁的计算模型,进而推导了加固短梁抗剪计算公式。通过已有文献16根加固短梁的试验结果验证,表明所推导的抗剪承载力公式计算结果与试验结果吻合良好,说明该公式可以较可靠地预测复合砂浆钢筋网加固简支短梁的实际抗剪承载力,可为相关的工程计算提供参考。     

超高韧性水泥基复合材料抗压性能的尺寸效应研究

超高韧性水泥基复合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites,简称UHTCC)是一种具有超高韧性和良好耐久性能的新型混凝土材料,能够有效控制水工结构中有害裂缝的发生,提高结构耐久性。本文对标准立方体和4组不同高厚比UHTCC棱柱体试件的压缩性能进行了试验研究,得到了受压应力-应变全曲线。结果表明,UHTCC抗压性能的尺寸效应规律有别于普通混凝土。抗压峰值应变(名义应变)与真实应变关系紧密,具有近似的比例关系;高厚比大于1时,高厚比对UHTCC棱柱体强度影响不大,有别于普通混凝土棱柱体试验结果;高厚比对UHTCC棱柱体峰值应变有较大影响,在一定程度上反映了环箍效应的作用。最后,在试验结果与分析的基础上提出了一个适用于不同高厚比的UHTCC压缩应力-应变模型。     

钢纤维自密实混凝土梁抗剪性能的试验研究

对15根自密实钢筋-钢纤维混凝土梁和6根普通自密实钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,通过荷载-跨中挠度曲线、剪跨区荷载-混凝土主应变曲线和荷载-箍筋应变曲线,分析了钢纤维掺量、剪跨比和配箍率对梁抗剪性能的影响。基于试验结果,对比了Rilem TC 162-TDF和CECS 38:2004抗剪公式,并与实测值进行了比较。结果表明,钢纤维能够显著的提高无腹筋梁的变形能力和承载能力,改善破坏形态。由钢纤维部分取代箍筋使梁具有更好的抗剪性能;Rilem TC 162-TDF与实测值吻合较好。     

钢纤维自密实混凝土梁抗剪性能的研究

本文对15根自密实钢筋-钢纤维混凝土梁和6根普通自密实钢筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究，通过荷载-跨中挠度曲线、剪跨区荷载-混凝土主应变曲线和荷载-箍筋应变曲线，分析了钢纤维掺量、剪跨比和配箍率对梁抗剪性能的影响。基于试验结果，对比了Rilem TC 162-TDF和CECS 38:2004抗剪公式，并与实测值进行了比较。结果表明，钢纤维能够显著的提高无腹筋梁的变形能力和承载能力，改善破坏形态。由钢纤维部分取代箍筋使梁具有更好的抗剪性能；Rilem TC 162-TDF与实测值吻合较好。     

钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力尺寸效应研究

利用有限元软件ＤＩＡＮＡ中基于断裂力学的有限元模型,对钢筋混凝土无腹筋梁进行了非线性 分析。在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了其中一组试件,在更大尺寸下变换不同骨料粒径、 混凝土强度、截面纵筋配筋率、剪跨比进行建模。通过数值计算,分析了截面高度和骨料粒径对钢筋混 凝土无腹筋梁受剪承载力的影响,并且改进了我国混凝土规范无腹筋构件受剪承载力公式。结果表明: 最大骨料粒径的变化对无腹筋梁受剪承载力无明显影响;梁的破坏剪应力随截面高度增加而降低,但破 坏剪应力的降低幅度随梁高的增大而逐渐减小;改进后的无腹筋构件受剪承载力公式能较好反映大尺 寸无腹筋构件尺寸效应的影响。     

不同纤维替代自密实混凝土梁中抗剪箍筋的试验研究

摘要： 通过对一系列有箍筋和无箍筋自密实混凝土简支梁在两点对称集中荷载作用下的受剪试验分析，本文研究了纤维类型、纤维掺量以及配箍率等变化参数对混凝土梁斜截面受力性能的影响，并分析了用钢纤维和混杂纤维部分替代抗剪箍筋的可能性。试验梁加载时采用位移控制。结果表明，适量的钢纤维和混杂纤维能够部分替代混凝土梁中的箍筋。当箍筋和混杂纤维共同作用时可显著提高自密实混凝土梁的极限剪力、荷载峰值后的剩余承载能力以及韧性。混杂纤维能够改变按构造要求配置箍筋的混凝土梁的破坏形态，使梁从脆性的剪切破坏转为延性的弯曲破坏。     

钢-聚乙烯醇混杂纤维对自密实混凝土梁抗剪性能的影响

通过设置不同的纤维体积掺量、混杂比和箍筋间距,对钢(SF)-聚乙烯醇(PVA)混杂纤维自密实混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究。试验结果表明,在混凝土梁中掺加SF或PVA纤维能有效抑制梁裂缝的产生和扩展,并提高梁的抗剪承载力;箍筋间距为150 mm、体积掺加率为1%且SF-PVA纤维的混杂比为1∶1的试件开裂荷载值和抗剪承载力最大;在纤维混杂比和体积掺量相同的情况下,减小箍筋间距能明显提升梁的极限荷载值,但对梁开裂荷载值影响不大。并以SF体积掺量、PVA纤维体积掺量以及箍筋间距为输入层,极限剪力为输出层,建立了BP神经网络强度预测模型,并对极限剪力进行拟合,预测结果较准确。     

钢筋钢纤维混凝土深梁抗裂度的计算方法

通过对28根深梁的试验研究，探讨了钢纤维混凝土层厚、钢纤维体积率和剪跨比等因素对钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的影响，以及达到全截面加入钢纤维对抗裂度增强效果的钢纤维混凝土层厚。试验表明：深梁的抗裂度随钢纤维体积率的增加而增大，当钢纤维体积率ρf=20%时，正截面可提高80%左右，斜截面抗裂度可提高50%左右，当钢纤维混凝土层厚达到深梁高度的0.6倍时，可 达到全截面加入钢纤维对抗裂度的增强效果。提出了与普通钢筋混凝土深梁和钢筋钢纤维混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土深梁正截面抗裂度和斜截面抗裂度的计算公式。     

CFRP外包膨胀混凝土组合梁的抗弯性能

预应力混凝土结构在抗裂和抗渗方面都有着天然的优势,然而复杂的张拉工艺和严格的锚具制作制约了其在实际工程中的应用和发展。为研究出新型预应力结构,提出了CFRP外包膨胀混凝土组合梁技术,并对5根膨胀混凝土组合梁(SHCC)和5根普通混凝土组合梁(PCC)进行了抗弯性能试验研究。试验主要考虑了混凝土的种类、CFRP片材的层数和布置形式。试验结果表明,在CFRP增强方式相同的情况下,SHCC试件比PCC试件表现出了更好的延迟开裂、控制裂缝宽度和承受荷载的能力。组合梁的承载力随CFRP配筋率的增加而增大,然而过大的配筋率会使组合梁的破坏形态由弯曲破坏向弯剪破坏转变。在配筋率相同的条件下,相比CFRP对称布置,偏心布置CFRP组合梁试件表现出的抗弯性能更加优越。     

不同纤维替代自密实混凝土梁中抗剪箍筋的试验研究

通过对一系列有箍筋和无箍筋自密实混凝土简支梁在两点对称集中荷载作用下的受剪试验分析,研究了纤维类型、纤维掺量以及配箍率等变化参数对混凝土梁斜截面受力性能的影响,并分析了用钢纤维和混杂纤维部分替代抗剪箍筋的可能性。试验梁加载时采用位移控制。结果表明,适量的钢纤维和混杂纤维能够部分替代混凝土梁中的箍筋。当箍筋和混杂纤维共同作用时可显著提高自密实混凝土梁的极限剪力、荷载峰值后的剩余承载能力以及韧性。混杂纤维能够改变按构造要求配置箍筋的混凝土梁的破坏形态,使梁从脆性的剪切破坏转为延性的弯曲破坏。     

UHTCC三点弯曲梁裂纹扩展的数值模拟研究

为了探究超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)断裂性能,选取三点弯曲梁作为研究对象,应用ABAQUS软件中的扩展有限元方法(XFEM)分析模块,模拟分析了加载条件下三点弯曲梁的裂纹扩展过程和规律,并进行了UHTCC力学参数敏感性分析。根据数值模拟结果,分析了三点弯曲梁的起裂荷载、失稳最大荷载、起裂韧度、临界等效裂缝长度、失稳断裂韧度等指标。结果表明,数值模拟结果与物理试验结果总体一致,UHTCC比普通混凝土具有很好的抗开裂能力和延性;在弹性模量、抗拉强度、断裂能参数原值的基础上,分别提高30%和降低30%。分析了3个力学参数对三点弯曲梁的起裂荷载、失稳最大荷载及其对应的裂缝张开位移影响程度。参数敏感性分析结果表明,弹性模量愈小,抗拉强度愈大,材料断裂失稳延性愈明显,而断裂能对断裂失稳延展性影响不明显。研究成果为UHTCC的材料设计、推广应用以及相应的结构分析等具有参考价值。     

预应力碳纤维布加固无腹筋混凝土梁试验研究

为改善被加固混凝土梁的抗剪性能,提出在梁底粘贴预应力碳纤维布和在梁端部两侧粘贴碳纤维布复合加固技术.本文设计了五根无腹筋混凝土梁,进行静力加载试验,试验分析预应力碳纤布加固后的斜截面受力性能,研究不同加固方式对混凝土梁的抗剪承载力影响,提出了具有一定工程实用价值的技术结论与建议.