偏心支撑钢框架可替换剪切连接件试验研究

将偏心支撑钢框架中的耗能梁段从框架梁中分离,作为可替换剪切连接件,不仅能达到将结构塑性变形集中于耗能梁段区域的目的,也能实现震后损坏耗能梁段易于替换的目标。为此,对9根不同参数的可替换剪切连接件进行循环加载试验,并对剪切连接件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、塑性转角及刚度退化等进行分析。结果表明：可替换剪切连接件的滞回曲线饱满,性能稳定,塑性转角均满足对于耗能梁段极限塑性转角大于0.08rad的限值要求,具有良好的塑性性能,满足罕遇地震作用下的变形要求;承载能力和初始刚度随着长度、加劲肋间距的减小而增大;有焊接工艺孔的连接件刚度退化更加明显,塑性性能得到充分发挥,耗能能力良好;通过参数分析发现截面尺寸、长度比、加劲肋间距及焊接工艺孔构造等是影响剪切连接件抗震性能的主要因素。     

多手段研究分析聚丙烯的热氧老化机理

对聚丙烯材料进行热氧老化,采用动态热机械分析法测试其机械性能变化,采用拉力机测试其力学性能变化,采用傅里叶变换红外光谱仪测试其表面基团的变化,采用超景深三维数码显微镜观察其表面形貌的变化。结果表明:随着热氧老化时间的延长,聚丙烯的链段受到破坏,力学性能显著下降,机械性能下降,材料表面形貌会出现较大的缺陷;聚丙烯的热氧老化分为诱导和加速老化两个阶段。     

1860 MPa钢丝疲劳松弛交互作用性能试验研究

为研究疲劳对高强钢丝应力松弛性能的影响,以6根直径5 mm的1 860 MPa钢丝为研究对象,采用MTS810材料试验机,进行了单根钢丝120 h 200万循环周次的应变疲劳试验,并对拉断后的试样进行了断口微观形貌电镜观测。试验结果表明:疲劳对钢丝的应力松弛有一定的加速作用,在相同时间内,疲劳作用下的钢丝试样应力松弛量高于普通钢丝试样,最大时其应力松弛增加超过一倍;疲劳作用后,钢丝的断口呈现出多个空洞,是导致应力松弛加速的微观原因。     

Q690D钢材十字形焊接接头高温后的断裂破坏试验研究

为研究Q690D高强度钢材及焊缝连接件在常温和高温后的断裂性能,选取代表实际梁柱节点局部焊接构造的十字形焊接节点试样,完成了常温和一系列高温后Q690D钢材和ER80-G焊缝金属的单轴拉伸试验,得到了钢材和焊缝金属在不同高温后的弹性模量、屈服强度、极限强度和延伸率.开展了常温和高温后十字形焊接接头的单调拉伸试验和超低周...     

PBL连接件在长期荷载作用下的试验研究

为了研究PBL连接件在长期荷载作用下的受力性能,对6个PBL连接件试件进行了6个月的长期加载试验及极限承载力破坏试验,考虑的影响参数为钢板开孔直径、厚度和孔洞个数。试验考察了试件变形发展过程及破坏形态,得到了试件荷载-滑移曲线以及荷载-横向贯通钢筋应变曲线,并建立了钢梁与混凝土板相对滑移、横向贯通钢筋和孔洞周边应力与加载时间关系曲线;最后,在试验的基础上,对比总结了长期荷载和短期荷载作用对PBL连接件力学性能的影响。研究结果表明:增加开孔钢板直径、厚度和孔洞个数可以有效提高PBL连接件抗剪刚度,减小其相对滑移;与短期荷载作用下的试验结果相比,长期荷载作用下PBL连接件试件的抗剪刚度下降了16%~30%,但其破坏形态、荷载-横向贯通钢筋应变曲线、荷载-滑移曲线变化特点基本相同,且其极限抗剪承载力无显著差异。     

轻钢龙骨防火外墙及其与钢框架连接的平面外受力性能分析

针对轻钢龙骨防火外墙在L形角钢连接、异形角钢连接两种连接方式下的平面外受力性能进行了试验研究。然后采用有限元软件ABAQUS对试件进行模拟分析，模拟结果与试验结果吻合良好，验证了有限元模型的有效性。进而考虑竖向轻钢龙骨间距及布置方式、横向轻钢龙骨厚度、异形角钢连接件个数、L形角钢与型钢梁连接自攻螺钉个数、L形角钢厚度六个因素的影响，对轻钢龙骨防火外墙及其与钢框架连接的平面外受力性能进行有限元模拟分析。结果表明：增加异形角钢连接件个数或L形角钢的自攻螺钉个数可提高墙体平面外极限承载力和刚度及连接件平面外刚度，且提高效果最为显著；减小龙骨间距能提高墙体平面外极限承载力及刚度；增加横向轻钢龙骨厚度能提高墙体平面外极限承载力和连接件平面外刚度；增加L形角钢厚度可明显提高墙体及连接件平面外刚度。     

冻融循环作用后栓钉连接件受剪性能试验研究

为了研究冻融循环作用对栓钉连接件受剪性能的影响,制作了12个栓钉连接件,改变冻融循环次数(0、50、100、150次)后进行栓钉连接件推出试验,同时制作棱柱体试块和立方体试块用以检测达到相应的冻融循环次数后混凝土的动弹性模量以及抗压强度。试验结果表明:冻融循环次数越多,栓钉连接件和混凝土试块的损伤越大;随着冻融循环次数的增加,混凝土表面水泥砂浆层会加速剥落,相对动弹性模量和立方体抗压强度以及栓钉连接件的受剪承载力和受剪刚度均会显著下降;当冻融循环次数不超过50次时,开裂刚度的下降速率最快,且冻融循环次数对开裂荷载的影响大于极限荷载。     

焊接短筋连接的加固组合梁试验研究

参照成熟的加大截面加固施工工艺,连接件选用焊接短筋,制作了2根下托槽钢加固组合梁,1根未加固钢筋混凝土梁对比梁进行试验研究和计算分析。试验采用实验室室内模型短期静载试验,主要观测了采用焊接短筋连接的下托型钢加固组合梁的极限承载力、抗弯刚度、裂缝情况、跨中截面荷载-应变分布情况等。从试验结果可以看出:下托型钢与原钢筋混凝土梁协同工作的性能良好;焊接短筋连接的下托型钢加固组合梁极限承载力和抗弯刚度大幅提高,裂缝开展也得到有效控制。     

两种外墙外保温系统的热雨与热冷循环实验分析

针对建筑节能用的两种保温材料(玻化微珠保温砂浆和聚苯板),开展了热雨与热冷循环实验研究,分析了其各层温度与应变情况,并进行了对比。研究结果表明:热雨循环分析发现,采用聚苯材料板的混凝土基层温度以非常慢的速率升温与降温,总体变化趋势较为缓慢,采用砂浆板的温度测试发现其变化速率更快。热冷循环分析发现,采用聚苯板作为外层保温结构时,系统外层温度达到68℃后开始处于一个稳定状态,聚苯板具备良好的绝热性能。根据基层应变曲线发现,采用聚苯板的混凝土只发生了少量的应变,聚苯板具有比砂浆板更大的应变量。     

尼龙纤维水泥基复合材料的老化性能研究

通过人工气候试验和70℃饱和氢氧化钙溶液浸泡试验，对尼龙纤维水泥基复合材料的老化性能进行了研究，70℃饱和石灰水中浸泡180d以后，尼龙纤维水泥砂浆的抗冲击强度表现出快速减小的趋势，纤维含量越高减小越明显。在360d时，3种纤维含量砂浆试样的抗冲击强度的差别大大减小，抗冲击强度保持率均为30％,在氙灯人工气候老化条件下，尼龙纤维本身发生明显的降解，而净浆内部的纤维因为水泥浆对光的屏蔽作用，其降解情况显著改善。老化400h后，尼龙纤维水泥砂浆的韧性指数与抗冲击强度的保持率分别可达82％－87％和94％－99％。     

高温后1860级钢绞线力学性能试验研究

钢绞线高温力学性能是研究预应力结构抗火性能及受火灾后结构损伤鉴定与评估的基础。从同一根钢绞线边丝中截取16根钢丝试件进行高温后拉伸试验,得到高温后钢丝试件拉伸的应力-应变关系曲线以及屈服强度、极限强度、比例极限、弹性模量与试验温度的关系。试验结果表明,高温后钢绞线钢丝的力学性能指标在温度低于300℃时变化不明显,高于300℃时力学性能指标逐渐退化。试验结果可以为研究预应力结构受火灾后的损伤鉴定与评估提供参考。     

CaCO_3用量对TPO防水卷材性能影响的研究

研究了CaCO3用量对TPO防水卷材拉伸性能、低温性能、热老化性能和焊接性能的影响。结果表明,随着CaCO3用量的增加,TPO防水卷材的拉伸强度和断裂伸长率呈下降趋势;CaCO3用量在40%以内时,TPO防水卷材的拉伸强度、断裂伸长率、热老化性能、低温性能和焊接性能都能够满足GB/T 27789—2011的要求。TPO防水卷材配方中CaCO3的最佳用量范围为30%~40%。     

铝合金框架T型件连接梁柱节点抗震性能研究

为研究铝合金框架T型件连接梁柱节点的抗震性能,对顶底T型件连接节点、柱间加肋顶底T型件连接节点和角型件连接对比节点进行循环往复加载试验,分析两类节点滞回性能、骨架曲线、延性、刚度退化和耗能能力等,通过有限元分析探讨轴压比、节点域厚度和连接件厚度等参数对节点抗震性能影响。研究结果表明,四组节点延性性能良好,其延性系数均在3.0以上,满足美国规范FEMA350延性设计要求。与角型件连接节点相比,T型件连接节点滞回曲线饱满,能量耗散系数高。柱间设置加劲肋可提高节点的安全储备。随着连接件厚度和节点域厚度的增加,节点极限承载力和刚度均有不同程度的提高,轴压比对节点承载力和刚度的影响较小。     

极地低温下栓钉连接件受剪性能试验研究及有限元分析

为研究栓钉连接件在极地低温下的受剪性能,利用复叠式低温冷库、自制保温装置和电液伺服压力试验机对12个栓钉连接试件进行了推出试验,同时采用ABAQUS软件对其进行有限元分析,研究了温度、栓钉直径对低温下栓钉连接件受剪性能的影响。通过试验和有限元分析得到了试件破坏模式、荷载-滑移曲线、栓钉受剪承载力及极限滑移量,结果表明:试件在低温下出现栓钉剪断和栓钉剪断-混凝土压坏混合破坏两种破坏形式;在20～-80℃范围内,随着温度的降低,栓钉受剪承载力增大而极限滑移量减小,在-60～-80℃范围内,温度变化对栓钉连接件受剪性能的影响较小;在极地低温下,随着栓钉直径增大,栓钉连接件的受剪承载力和极限滑移量增加。采用ABAQUS软件考虑低温本构的有限元分析结果与试验结果吻合程度较高,通过试验结果拟合出的荷载-滑移曲线效果良好。     

双向交叉连接件连接的剪力墙抗震性能分析

本文分析一种新型双向交叉连接件在钢板组合剪力墙中的应用。基于ABAQUS有限元模型，遍历不同钢材强度等级下连接件长厚比、跨高比对抗震性能影响进行了分析，如：滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、刚度退化、耗能能力等。结果表明：钢梁跨高比为12.7,增大连接件钢材强度，试件承载力先增后减，延性性能、耗能能力较大幅度降低，因此连接件钢材强度等级宜取Q235,长厚比取11.1～13.9;连接件不同钢材强度，其承载能力、延性性能、耗能能力均随连接件梁端长厚比增大而提升，强度为Q345,长厚比宜取12.2～13.9;强度为Q390,长厚比宜取12.8～13.9。跨高比对结构滞回性能影响较大，跨高比在6.2～11.1范围内，随跨高比增加，结构初始刚度、承载能力降低，但延性、耗能能力有较大幅度提高；在4.1～5.3范围内，随跨高比增加，承载能力、延性性能、耗能能力均提升。为满足延性、低经济考虑，跨高比宜取5.3～8.6。     

海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究

本文研究了海水浸泡环境对BFRP (Basalt Fiber Reinforced Polymer) 筋与混凝土黏 结性能的影响,测试了不同温度 (25℃,40℃和55℃) 下极限黏结强度随浸泡龄期的变化规律。 结合加速腐蚀理论,并考虑环境温度和湿度的影响,对极限黏结强度随服役年限的变化规律进 行了预测。参考既有文献中的97个BFRP筋黏结强度试验数据,推导了BFRP筋短期黏结强度计算 公式。依据本文理论预测得出的50年设计使用年限下的黏结强度损伤因子,推导了不同环境湿 度类别下的锚固长度计算公式。试验结果表明：25℃,40℃和55℃海水浸泡60天后,极限黏结 强度分别降低了5.8%、9.1%和13.0%。预测结果表明,在南海年平均温度下,服役50年后,室内 环境、一般室外环境和潮湿海洋环境类别下的黏结强度损伤因子分别为0.19、0.32和0.51。本 文提出的基本锚固长度设计方法可为相关规范条款的制定提供依据。     

酚醛建筑保温阻燃材料的研制

过定向复配催化技术和程序温控工艺,合成分子量高、分子量分布窄的A阶酚醛树脂。通过调节发泡剂、固化剂的种类和用量及发泡压力、加热速率和时间制得酚醛微孔材料。研究了酚醛微孔材料的微观形貌,热性能和耐火极限性能。试验表明,制得的酚醛微孔材料密度均匀,泡孔较小且排列致密,孔径20～100nm。酚醛微孔材料的DSC曲线在80～120℃有一个放热峰,这是体系固化所致;在175～220℃有一个吸热峰,应是体系内小分子挥发所引起的。抗火焰穿透时间可达0.93h,具有良好的耐火性能,可成为替代聚苯乙烯的一种新型建筑保温阻燃材料。     

火灾后钢吊柱及其节点受力性能试验研究

为了对某工程悬挂体系中的钢梁(钢桁架)-钢吊柱及其节点不同程度火灾后的受力性能进行评估,本文制作2组6个钢梁(或钢桁架)-钢吊柱节点缩尺试件,其中每组2个试件按照4条不同的环境升温曲线进行过火试验,冷却后对6个试件进行力学试验。试验结果表明:过火试验中试件表面温度低于炉内温度约600℃~700℃,说明防火涂料起到了有效的保护作用;钢材表面最高温度为190℃时,屈服荷载、极限荷载和刚度基本没变化;钢材表面平均温度为275℃时,节点和试件屈服荷载提高11.3%,初始刚度下降3.47%;钢材表面最高温度为400℃时,屈服荷载和极限荷载基本没变化,初始刚度下降7.6%;钢材表面平均温度为600℃时,节点和试件屈服荷载下降3%,初始刚度下降14%。SC1系列试件最终在梁柱连接焊缝的热影响区发生脆性断裂破坏,过火后热影响区应变增长速度比钢材应变增长快,说明火灾后焊缝的劣化更严重。     

GFRP肋式剪力连接件受力性能对比试验研究

剪力连接件是保证GFRP混凝土组合梁/板中两种不同材料共同工作的重要构造,设计了矩形肋和T形肋两类GFRP肋式剪力连接件,进行了3组共8个GFRP肋式剪力连接件的推出试验,包括:矩形肋开孔、T形肋开孔、T形肋不开孔3组GFRP肋式剪力连接件,得到了其破坏形态、极限承载力、荷载滑移曲线及荷载应变变化规律,重点研究肋内开孔及肋的截面形式对GFRP肋式剪力连接件受力性能的影响。试验结果表明:GFRP肋式剪力连接件的破坏形态均为混凝土劈裂破坏;对比矩形肋开孔试件,T形肋开孔试件强度高、延性好;对比T形肋不开孔试件,T形肋开孔试件强度与延性均能提高。基于试验结果,建立了考虑肋内开孔及肋截面形式影响的GFRP肋式剪力连接件极限承载力计算公式,拟合得到了GFRP肋式剪力连接件的荷载滑移曲线上升段的理论模型,建立了其抗剪刚度计算公式。     

混凝土用聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维耐碱性能对比分析

为了探究聚乙烯醇(PVA)纤维和聚丙烯(PP)纤维应用于混凝土中的稳定性,配制了不同浓度的NaOH溶液来模拟混凝土的碱性环境,同时采用加速腐蚀的方法对两种纤维进行碱溶液腐蚀处理,分别测试不同时间段两种纤维的直径和力学性能,并通过电镜观察纤维的表面变化情况。试验结果表明,随着浸泡时间的延长,两种纤维的直径都有所增加,强度都逐渐减小,但PP纤维的耐碱性能优于PVA纤维;碱溶液浓度越高,对纤维的腐蚀就越严重。微观形貌分析表明,相同条件下,PVA纤维比PP纤维受腐蚀更为严重。