纤维对混凝土抗裂性能影响的有限元分析

以钢纤维在受力方向均匀分布的纤维混凝土板为模型,对不同载荷、不同纤维长径比的几个算例进行了ANSYS有限元分析。各个情况下纤维和基体应力和应变情况的对比研究表明,裂纹的开裂扩展由基体的材料性能决定,纤维混凝土与基体材料具有相同的弹性阶段,纤维的作用在基体开裂后才能得到充分发挥。此外,纤维在混凝土硬化过程中的主要效应为降低塑性裂纹和内部微裂纹的数量和尺度,提高混凝土材料介质的连续性,并最终改善混凝土的综合性能。     

超强韧性聚丙烯纤维混凝土工作度的液化机理设计与自修复功能研究

利用液化机理研究了具有应变强化和多重裂纹破坏特征的超强韧性聚丙烯纤维混凝土的配合比设计。使得水泥基复合材料的工作度和力学性能在施工现场大批量生产条件下与实验室内小规模生产条件下保持接近。通过不同颗粒级配的控制、混合次序、时间间隔的调整以及不同类型添加剂的使用,给出了生产应变强化功能的超强韧性纤维混凝土材料的方法。最后研究了拉伸试件多重裂纹破坏后的自修复现象。     

栓焊混合连接狗骨式梁柱钢节点残余应力有限元分析

焊接作为结构连接的一种重要形式被广泛应用于钢结构中.焊接过程中由于温度梯度产生的焊接残余应力,给实际工程安全带来很大的威胁,所以研究钢结构在焊接过程中产生的残余应力是十分必要的.利用有限元数值模拟软件ANSYS建立狗骨式梁柱节点顶底角钢、焊缝、螺栓混合连接的三维有限元模型,模拟梁柱节点焊接的温度场,在热弹塑性理论基础上求解焊接残余应力.结果表明：构件在焊接过程中主要受拉,并且在不同位置的应力各不相同.由于狗骨式节点的存在,削弱了节点对梁部分的约束.在梁上翼缘螺栓上出现焊接残余应力的最大值,在腹板角钢与柱连接的中间螺栓处出现最小值.这与规范中的规定基本相符.     

圆钢管-钢骨水泥聚丙烯纤维(PP ECC)梁柱节点有限元分析

采用有限元软件ANSYS,对钢骨-钢管C60混凝土梁柱节点和圆钢管-钢骨水泥聚丙烯纤维(简称PP ECC)节点进行三维非线性有限元分析。分析结果表明,由于PP ECC的作用,普通圆钢管-钢骨混凝土梁柱节点的极限承载力远小于圆钢管-钢骨PP ECC梁柱节点的极限承载力,充分体现了PP ECC良好的刚度及承载力。同时也表明,PP ECC比普通混凝土能更好地同钢管、钢骨协同工作,更能充分发挥钢管、钢骨的受力性能。     

ECC梁的力学性能试验研究

研究了PP ECC梁的四点弯曲试验性能,制作了钢筋增强PP ECC梁,钢绞线GFRP筋增强PPECC梁,素PP ECC梁和普通钢筋混凝土梁4组试件。在试验研究中,主要考虑了配筋率、龄期等参数,对比了钢筋增强PP ECC梁、钢绞线GFRP筋增强PP ECC梁、素ECC梁与普通钢筋混凝土梁的弯曲性能,测试了试件的开裂荷载、裂缝的开展、各级荷载下的应变以及试件的极限荷载,验证了平截面假定。结果表明,对不同配筋率的PP ECC梁,配筋率越大,极限承载力增加,但极限变形减小,裂缝宽度的变化不明显。同一配筋率下,PP ECC梁比普通钢筋混凝土梁具有更高的承载力和变形性能,在屈服时刻裂缝宽度可控制在0.1mm以内。     

狗骨-蜂窝式梁柱节点在低周反复荷载作用下有限元分析

通过ANSYS有限元软件分析狗骨式节点、蜂窝式节点、狗骨-蜂窝式节点（Ⅰ型和Ⅱ型）在梁端循环位移荷载作用下的受力性能.狗骨-蜂窝式节点滞回曲线稳定饱满,无捏缩现象,表现出良好的塑性变形能力.对比节点的骨架曲线,狗骨-蜂窝式节点不仅强度、刚度没有明显降低,而且具有节省材料用量、延性好和耗能能力强等特点.研究狗骨-蜂窝式节点在循环位移荷载作用下螺栓预紧力的变化,指出剪切板处6个螺栓中角部螺栓预紧力损失最为严重.     

轴拉钢纤维混凝土变位约束模型的细观力学解法

目的 研究细观约束变位模型,解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能.方法 通过将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算可以有效地描述受拉纤维混凝土的受力过程.结果 给出拉拔力与裂纹张开位移及纤维倾斜角的函数关系,所绘制的圆直纤维混凝土σ-ω曲线与试验结果有较好的一致性.结论 该弹性模型可以较好地模拟纤维的破坏机理,但将其扩展为弹塑性模型以模拟加载,屈服及卸载等过程仍需要更为深入的研究.     

钢筋和型钢混凝土异形柱的静力和动力有限元分析

目的 验证SRC和F-SRC结构的性能,为试验研究和实际工程应用提供参考依据.方法 笔者运用有限元软件对型钢混凝土异形柱构件的受力性能进行模拟计算,采用模态分析的方法对其在不同配钢率下的自震周期进行研究,并对配钢率为6.11％的柱进行振型分析.结果 普通钢筋混凝土异形柱在加入型钢后承载力大幅度提高,加入型钢钢骨后柱的耗能效果更明显,且抵抗竖向地震作用的能力也比无骨柱有所提高.结论 虽然F-SRC相比于SRC在承载力上提高一些,但同时也会造成材料的大量消耗.自振周期随配钢率的增大而减小,说明构件的刚度随配钢率的增大而增大.     

轴拉水泥基复合材料中钢纤维变位约束细观桥联模型

目的 从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为,解决承受轴拉的随机各向分布纤维增强混凝土的断裂问题.方法 将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算.结果 提出了变位约束细观模型,推导出拉拔力与裂纹张开位移及纤维倾斜角的函数关系式,纤维拉应力与剪切应力成正比.绘制该模型下的圆直纤维混凝土σ-ω曲线与试验结果吻合性较好.结论 笔者提出的弹性模型可较好地模拟纤维破坏机理.     

钢纤维混凝土边节点抗震性能研究

目的提高框架结构梁柱(钢纤维混凝土-钢筋)节点的延性并掌握其损伤、破坏的发生和发展情况.方法进行足尺寸试件在低周期反复载荷作用下边节点的力学性能的试验分析.结果根据试验结果得到强度、损伤以及能量分布规律,对节点破坏机理、破坏过程和破坏因素有更进一步的了解.结论节点中加入钢纤维混凝土和减少箍筋间距可以增加其延性和强度,提高结构的抗震性能.