ECC-混凝土黏结界面断裂试验研究

采用双材料楔入劈拉试件,研究了超高韧性水泥基复合材料(ECC)与混凝土黏结界面的断裂性能,讨论了最粗糙面、次粗糙面和光滑面3种界面粗糙度对界面破坏模式及断裂韧度的影响;结合界面力学理论,分析了裂缝偏折破坏与界面破坏的发生及界面粗糙度对裂缝偏折的影响.结果表明:对于最粗糙和次粗糙界面试件,以骨料-ECC黏结界面破坏及小角度偏折界面破坏为主,而光滑界面试件以界面破坏为主;提高黏结界面粗糙度可以使黏结界面的强度有一定程度的提高,并且界面裂缝在加载过程中易于偏向ECC,可实现ECC的裂缝捕捉,因此,当黏结界面受力状况不明确时,应尽量提高ECC-混凝土界面粗糙度,避免发生界面破坏,从而最大地发挥ECC效用.     

超高韧度水泥基复合材料经亚高温处理后的性能

通过狗骨试件拉伸试验、数字图像影像相关处理(DIC)和立方体试块轴压试验,研究了高粉煤灰掺量的超高韧度水泥基复合材料(ECC)在亚高温处理后的力学性能。结果表明:在不高于200℃的温度处理后,ECC仍能实现多裂缝开裂,并能有效地控制裂缝的宽度。50、100℃温度处理明显提高了ECC的抗拉强度和应变能力,200℃时有所回落,但仍高于常温水平。DIC法的测试结果显示,各温度工况下基体在极限拉伸时的裂缝宽度相近,不同温度的影响主要体现在裂缝的数量上。在20、50和100℃时,ECC抗压强度大小相当,200℃时下降19.3%。适当的温度处理可以提高ECC基体的强度并改善纤维与基体的界面性能,从而提高ECC的抗拉性能和应变硬化能力。     

高性能建材加固砌体结构抗震性能的研究进展

砌体结构是世界上最古老的结构形式之一,至今仍然应用广泛.然而由于砌体结构显著的脆性以及较差的整体性,在地震作用下砌体房屋容易发生严重的脆性破坏.传统的钢筋网水泥砂浆面层和增设圈梁和构造柱的加固方式施工复杂、造价较高且会破坏建筑物的原有风貌,因此近些年涌现出许多新的加固方法.文章从材料的角度出发,总结了高性能材料在砌体结构加固中的应用,主要包括高性能复合砂浆钢筋网(HPFL)、纤维增强复合材料(FRP)、纤维织物增强砂浆(TRM)、超高延性水泥基复合材料(ECC).文章讨论了不同加固方法的特点以及加固后砌体结构的性能提升,并且重点分析了具有多缝开裂及应变强化特点的ECC材料加固砌体结构的效果.     

基于Abaqus模拟分层仿生梁的弯曲性能

为实现类似贝壳珍珠母的多级分层结构,利用Abaqus软件建立仿真模型,研究超高延性混凝土(UHDC)材料分层仿生组装后的性能,分析裂缝开展、承载能力、变形能力、应力分布和层间滑移等情况,并进行参数分析.结果表明:通过设计分隔/连接尺寸,可使分层仿生梁的主裂缝实现偏转和分叉,激发更多裂纹,但其变形不再符合平截面假定;分层仿生梁较整浇梁延性特征明显,在耗能能力和韧性方面有明显提升.     

注胶加固震损混凝土框架模型振动台试验研究

为了研究注胶加固技术的有效性,采用数种地震波形,对一栋双跨8层混凝土框架缩尺模型（缩比为1：4）进行了模拟多种烈度地震振动台预震损试验,框架模型损坏后采用注胶加固技术修复框架震损裂缝,然后对框架模型进行相同的模拟多种烈度地震振动台试验。比较混凝土框架模型在注胶加固前后的抗震性能,研究了框架模型的自振特性以及在不同地震烈度下的楼层刚度。试验结果显示,经过注胶加固后的混凝土框架模型具有良好的抗震性能,表明注胶加固技术可以有效地修复震损后的混凝土框架结构。     

插入式钢次梁节点试验研究

对一种新型组合结构,即钢梁直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载进行试验研究.对2组试件4个节点进行了静力试验,测量并分析试件的荷载、挠度、应变,观察裂缝开展及破坏形态等.试验结果表明,混凝土梁高在600mm时发生混凝土梁剪切破坏,混凝土梁高在900mm时发生钢梁受弯破坏;正常使用极限状态下900mm高混凝土梁试件远优于600mm高混凝土梁试件.采用有限元软件Abaqus对试验过程进行了模拟.结果表明,有限元可以较准确地反映插入式钢次梁节点的受力过程.最后,通过Abaqus进行了混凝土梁高、插入翼缘宽度和锚筋等参数对节点承载力的影响分析.     

具有超高延性的再生微粉水泥基复合材料的力学性能

用废弃建筑垃圾的再生微粉作为粉煤灰的替代品,进行了超高延性水泥基体复合材料的研发。研究了不同的再生微粉替代率下材料的抗拉、抗压性能,并探索了再生微粉对材料强度的影响规律。轴向拉伸试验表明,采用再生微粉制备的超高延性水泥基体复合材料具有稳定的应变硬化和多裂缝特性。材料的抗拉强度介于4～5 MPa之间,是普通混凝土的2～3倍;材料拉伸应变范围为7%～9%,具有超高的拉伸变形能力。轴向压缩试验表明,圆柱体试件的抗压强度为21～23 MPa,超过峰值强度后,材料在80%的峰值强度处的应变分别为18. 28‰和26. 18‰,说明材料具有较高的受压变形能力。此外,为了研究再生微粉的掺入对基体断裂韧度和纤维桥接力的影响,进行了三点弯曲切口梁试验和单裂缝试验,结果表明,随着再生微粉替代率的增加,基体的断裂韧度基本保持不变而纤维的桥接能力增强。最终,通过应变强化准则PSH criterion对材料的应变强化性能进行了解释和评估。本工作通过试验验证了再生微粉用于制备超高延性水泥基复合材料的可行性。     

基于扩展有限元进行钢筋混凝土柱捏拢效应的机理分析

预测地震荷载下钢筋混凝土柱的力学性能,对评估震后混凝土结构的安全性和震害损失具有重要意义。由于混凝土材料在受力过程中的复杂性,目前对钢筋混凝土结构力学性能的模拟主要依靠数值方法。已有的数值模拟方法大都基于有限元法,将混凝土视为连续体,通过人为定义参数来指定混凝土的滞回本构,因此存在一定的主观性与局限性。该文结合扩展有限元法与断裂准则,直接模拟混凝土裂缝的开展与闭合,并考虑钢筋和混凝土的粘结滑移作用,通过数值计算,直接再现了钢筋混凝土结构在低周反复荷载下的力学行为。模拟方法得到了试验的验证,与结果吻合较好。该文进一步分析了钢筋混凝土柱的滞回行为中混凝土、钢筋的各自作用和相互抵消行为,从细观的角度,在机理上揭示了捏拢效应出现的三个主要原因。     

受火后混凝土框架基于纤维模型的软件开发与试验验证

为了对受火后混凝土框架的残余力学性能进行有效准确的数值模拟,该文基于纤维单元模型和分层壳单元模型的思路,以ABAQUS通用有限元软件为开发平台,利用Python脚本语言对其进行二次开发,建立了混凝土框架火灾受损分析系统（简称ASFCF系统）。为了验证该系统,设计了2个相同尺寸的带楼板的单层单跨空间混凝土框架,一个进行火灾试验（称为火后框架）,一个不进行火灾试验（称为常温框架）,对这两个框架中的各个梁、板构件按顺序依次进行静载破坏试验;利用ASFCF系统对两个框架分别进行非线性有限元分析,将火后框架与常温框架各个构件的模拟计算结果与试验实测数据进行对比,结果表明:二者的吻合度较高,误差均在可接受的范围之内,说明采用纤维单元模型和分层壳单元模型模拟火灾后框架结构中的梁、柱和楼板是合理有效的,采用ASFCF系统对混凝土框架进行高温后热力耦合分析的计算结果准确、可信,能够较好地用于受火后混凝土框架残余承载力的计算和评估中。     

逐层回弹法评定火灾后混凝土抗压强度的试验研究

目的研究火灾后混凝土抗压强度与混凝土不同深度处的平均回弹值之间的关系，建立逐层回弹法评定火灾后混凝土抗压强度的专用测强曲线和计算公式．方法通过采用逐层回弹法对不同火灾温度条件下的混凝土试块进行逐层切割回弹试验。得到火灾后混凝土不同深度处的回弹数据，利用分层回弹数据的变化趋势和混凝土的实测强度来拟合火灾后混凝土的专用测强曲线和计算公式．结果表明按逐层回弹法建立的火灾后混凝土测强曲线和计算公式具有良好的精度。同时该方法考虑了不同深度处的回弹值与混凝土强度之间的相关关系，使得本文提出的测强曲线更接近实际．结论逐层回弹法可以应用于火灾后混凝土的强度评定。该法满足工程精度的要求．可以为火灾后混凝土结构的检测鉴定提供新的依据．