纤维编织网增强水泥基复合材料粘结性能研究

纤维编织网与水泥基材料之间的粘结强度决定二者能否协调工作,进而影响纤维编织网水泥基复合材料的力学性能。本研究针对该复合材料进行了拉拔试验,并利用ABAQUS模拟其拉拔行为,描述试件及纤维在拉拔过程中的应力分布,探讨纤维束埋置长度、水泥基体强度和自密实性以及纬向纤维束对其粘结性能的影响。研究表明:模拟结果与试验数据吻合良好。极限拉拔力随纤维束埋长的增加而增大;提高基体强度和自密实性有利于改善纤维编织网与水泥基材料之间的粘结性能;在埋长区设置纬向纤维有利于发挥经、纬向纤维的协同作用,在一定程度上提高极限拉拔力。     

基于Open Sees的FRP加固RC圆柱拟静力实验数值分析

纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer简称FRP)加固钢筋混凝土圆柱(Reinforced Concrete简称RC)提高其抗震性能得到广泛运用,模拟FRP加固钢筋混凝土圆柱动力荷载作用下的非线性滞回反应是桥梁抗震研究的重要内容。以6个FRP加固圆形钢筋混凝土桥墩柱的拟静力实验结果为依据,基于Open Sees中的非线性梁柱单元、零长度单元,建立了考虑弯曲变形、粘结滑移变形的桥墩柱抗震数值分析模型,同时考虑FRP及箍筋对混凝土的共同约束作用,选用吴刚强化模型作为混凝土强度依据,在对实验验证的基础上,进行参数分析。数值模拟结果与实验结果对比表明:吴刚强化模型计算的混凝土应力应变合理,纤维单元模型对加固柱的滞回曲线有较好的模拟,且能体现柱在加载过程中刚度、强度的变化,FRP加固量、轴压比、剪跨比对加固柱的承载力及破坏位移角有一定的影响。     

无粘结部分预应力混凝土梁的极限强度裂缝和变形的试验研究

本文通过对18根配有非预应力钢筋的无粘结部分预应力混凝土梁的试验,研究了非预应力钢筋对梁的工作性能的影响.根据对梁的极限强度和挠曲性能的分析研究,提出了无粘结束极限应力、梁的裂缝宽度和挠度的计算公式.计算结果与试验结果吻合良好.     

油菜秸秆灰分混凝土与钢筋粘结性能的研究

用油菜秸秆灰分等量替代5%、10%、15%的水泥,分别制作强度为C20、C30、C40的秸秆灰分混凝土试件,测试混凝土的粘结强度,考察月牙纹钢筋与油菜秸秆灰分混凝土的粘结性能。结果表明,油菜秸秆灰分掺量为5%时,3个强度下的油菜秸秆灰分混凝土与月牙纹钢筋的粘结强度分别为19.06、19.90、20.08 MPa,与普通混凝土相当,油菜秸秆灰分掺量10%和15%的混凝土与月牙纹钢筋粘结性能较普通混凝土减弱。改变5%掺量油菜秸秆灰分混凝土植入钢筋的类型与月牙纹钢筋直径,月牙纹钢筋与油菜秸秆灰分混凝土的粘结强度是光圆钢筋的2.55倍;月牙纹钢筋直径从12 mm增至16、20 mm,粘结强度分别下降了6%与25%,油菜秸秆灰分混凝土粘结性能随着月牙纹钢筋直径增加而减弱。     

改性玄武岩纤维混凝土的力学与变形性能及微观机理研究

为了改善玄武岩纤维混凝土材料的强度和收缩性能,本文采用了玄武岩纤维、芒硝、粉煤灰、脱硫石膏作为外掺料进行混凝土的配制,并按照正交实验的方法确定不同材料的最佳配合比例,最后开展XRD半定量分析与SEM扫描电镜实验对改性混凝土的微观结构进行了探测。结果表明:改性外掺料的等质量替代水泥的最佳配合比为:粉煤灰掺量10%、脱硫石膏掺量8%、芒硝掺量0.5%以及玄武岩纤维掺1.5%;经过复合材料改性后混凝土的抗折强度和抗压强度分别提高了0.48和2.1倍;干缩率减小了0.56倍;从SEM图像中观察到材料中有大量水化凝胶产物包裹玄武岩纤维,粉煤灰和石膏颗粒填充在孔隙中,矿物水化程度和微观结构的变化是改性玄武岩纤维混凝土材料收缩性和强度增强的根本原因。     

一类非线性不确定中立型延迟系统的鲁棒滑模控制

基于等效变形区长度提出了极限状态下混凝土梁跨中挠度的简化计算方法,继而根据梁的跨中挠度推导了体内和体外无粘结预应力筋极限应力增量的通用计算公式.以受力钢筋的配筋率、预应力筋布置形式、预应力度、跨高比、荷载形式等为参数,对无粘结预应力混凝土梁的受力性能进行了参数分析,依据分析结果,提出了以综合配筋指标和预应力度为参数的等效变形区长度的计算公式.结果表明 :所提出的无粘结预应力筋极限应力增量的计算方法及公式具有较好的适用性;多种荷载形式作用时的等效变形区长度,可取为各种荷载单独作用时等效变形区长度的加权平均值,权值为各类荷载产生的跨中弯矩.     

高性能水泥复合砂浆与混凝土粘结性能钻芯拉拔试验研究

研究了高性能水泥复合砂浆与混凝土之间的粘结性能.通过钻芯拉拔试验,研究既有构件混凝土强度等级、界面剂、高性能复合砂浆强度等级3种因素对高性能水泥复合砂浆与混凝土之间粘结性能的影响.钻拉试验破坏发生在原有修补界面,粘结界面的钻拉强度随着既有混凝土构件的强度等级和砂浆强度等级的提高而提高,随着不同界面剂的使用而不同.分析表明:既有混凝土构件的强度等级对界面粘结性能影响极不显著,高性能复合砂浆强度等级影响高度显著,界面剂因素影响更加显著.     

纤维对装配式建筑砂浆强韧化作用及机制研究

水泥基复合材料是装配式建筑结构最重要的材料之一，为探究玄武岩纤维对其强韧化效果及作用机制，研究玄武岩纤维掺量、形态等特征参数对高性能砂浆的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性的影响规律，并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、接触角（OCA）和压汞（MIP）等测试方法分析玄武岩纤维对高性能砂浆作用机制。结果表明：玄武岩纤维可有效提升高性能砂浆抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性，随着纤维掺量的增加，提升效果先增大后降低，适宜掺量为1%，相同条件下树脂铰联化玄武岩纤维（BF-Ⅱ）增强效果优于短切玄武岩纤维（BF-Ⅰ）。BF-Ⅱ表面粗糙与砂浆机械互锁作用更强，BF-Ⅰ表面光滑但与砂浆分子间作用力更强。纤维表面附着大量水泥水化产物，随着龄期的延长增强效果更加显著。添加纤维后，砂浆的最可几孔径变小、孔隙率及多害孔比例均得到降低，有效提高砂浆的性能。     

聚合物乳液砂浆的粘结养护特性及其粘结性能

针对丙烯酸、纯丙和氯丁3种聚合物乳液砂浆在实际工程中粘结应用的可靠性和粘结性差的问题,研究了各种粘结养护制度下的粘结性能和本体抗压抗折强度,同时通过拟工程应用的室外实验来评估粘结可靠性.实验结果表明,聚合物砂浆有各自较适合的粘结养护制度,其种类不同,粘结性能各异,但都可以得到比参照普通砂浆有所提高的粘结强度.丙烯酸砂浆对老混凝土有更优良的粘结性能.     

异形钢管混凝土构件受弯承载力计算

采用极限状态设计方法对异形钢管混凝土构件受弯承载力计算公式进行了理论推导。基于有限元软件Opensees建立纤维模型,对异形钢管混凝土构件进行大量参数计算,得到弯矩-曲率曲线,参数包括肢长、肢宽、钢管厚度、混凝土强度和钢材强度。结果表明,数值计算曲线和简化模型计算曲线吻合较好,说明了建立模型的合理性。在较大参数范围内计算了异形钢管混凝土构件的弯矩-曲率曲线,采用参数回归方法建立了异形钢管混凝土构件弯矩-曲率曲线简化数学表达式,为定义异形钢管混凝土柱塑性铰属性提供了有效的方法。     

长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱力学性能的有限元分析

采用有限元法建立了长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱的分析模型,并通过试验验证;对考虑长期荷载影响的钢管混凝土偏压柱的荷载-变形全过程曲线以及钢管与核心混凝土之间相互作用等力学性能进行了分析,并与不考虑长期荷载影响的钢管混凝土柱力学性能进行了比较.结果表明:长期荷载作用下钢管混凝土偏压柱的承载力降低且对应的跨中挠度增大;同时延缓了钢管与核心混凝土之间的相互作用.     

苯丙乳液掺杂对地质聚合物木材胶黏剂性能的影响

  目的  地质聚合物因兼顾合成有机胶黏剂的高强度与无机胶黏剂的耐候性等特点,在人造板木材胶黏剂中具有巨大的应用潜力,但无机网络的高脆性与低界面相容性限制了其与木材的胶接强度。本研究以提高地质聚合物的基体韧性及其与木材的剪切性能为目的,采用地质聚合物为原料制备木材胶黏剂,探索地质聚合物在木材胶黏剂领域应用的可能性,旨在从原料角度解决人造板产品甲醛释放的危害。  方法  采用苯丙乳液（苯乙烯?丙烯酸酯）作为有机掺杂物,以偏高岭土（MK）为地质聚合物原料,以γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为偶联剂,经碱激发、有机掺杂和养护成型制备有机掺杂地质聚合物木材胶黏剂,通过调节苯丙乳液含量和养护工艺,研究其对地质聚合物基体性能及其与木材剪切性能的影响。  结果  相比于纯地质聚合物,苯丙乳液会降低地质聚合物基体的抗压与抗折强度,使压折比降低至6.09,剪切强度升高至2.6 MPa,接触角降低了4.1%,增加基体表面微孔尺寸与裂缝数量;添加KH-550后,基体抗压与抗折强度仍有所降低,但其明显改善了胶黏剂性能,压折比降低为5.96,剪切强度升高至3.6 MPa,接触角降低了25.7%,基体表面微孔尺寸变小,裂缝减少,结构更紧密。硅烷在基体中起偶联作用,使苯丙乳液与地质聚合物产生化学连接。  结论  苯丙乳液有机掺杂与硅烷偶联协同作用,在偏高岭土基地质聚合物中形成韧性膜,虽然降低了偏高岭土基地质聚合物基体强度,但能较好地改善其脆性,达到增韧效果,并且能够提高地质聚合物与木材的界面相容性,从而增强地质聚合物木材胶黏剂的剪切强度。      

钢筋混凝土梁腐蚀损伤超声检测试验研究

在役混凝土结构中,钢筋与混凝土间有效的粘结是保证其安全工作的前提。环境对混凝土结构的腐蚀作用可导致钢筋腐蚀并使钢筋与混凝土间的有效粘结大大降低。最终,混凝土结构会因锈蚀钢筋与混凝土间有效粘结的失效而发生破坏。本文通过两种不同配筋间距钢筋混凝土小梁试件在氯盐溶液中的浸泡腐蚀试验,研究了钢筋在不同腐蚀程度下,相同配筋间距小梁,以及相同钢筋腐蚀程度下,不同配筋间距小梁的超声波检测数据与钢筋腐蚀程度的相关关系,研究了钢筋腐蚀程度与超声波波速的一些相关规律,得出了在建立了原始钢筋混凝土超声波检测纪录的情况下,可以利用其某一时刻检测得到的超声波波速来初步估计钢筋混凝土腐蚀损伤程度的结论。这一结论对及时发现混凝土结构的腐蚀程度,并及时采取有效的防护措施具有现实意义。     

带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱偏压承载力特性研究

基于带约束拉杆矩形钢管混凝土的本构关系,利用纤维模型法对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱承载力进行数值计算,通过计算结果与试验结果的比较验证纤维模型法的合理性,同时讨论各种因素对带约束拉杆矩形钢管混凝土短柱的单向偏压和双向偏压承载力的影响。带约束拉杆矩形钢管混凝土偏压短柱的参数分析结果表明,随着约束拉杆间距的减少和直径的增大,偏压短柱的极限承载力增大;随着钢管壁厚的增大,偏压短柱的轴力/轴压承载力-抗弯承载力/纯弯承载力（N/Nu-M/Mu）曲线往内收拢;随着混凝土强度和截面高宽比的提高,偏压短柱的N/Nu-M/Mu曲线向外凸出;钢材强度对N/Nu-M/Mu曲线的影响不明显;双向偏压矩形短柱的极限承载力在最大主惯性轴方向达到最大,随着截面高宽比的增大,最小极限承载力的位置从α=45°（方形截面）变化到α=90°（截面最小主惯性轴方向）;各参数对单向偏压和双向偏压短柱的N/Nu-M/Mu曲线的影响相类似。     

玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能的影响

在普通胶合木梁上粘贴玄武岩纤维复合材料,经抗弯试验,检测不同层数玄武岩纤维布和玄武岩纤维板对胶合木梁的增强效果。结果表明:玄武岩纤维复合材料对胶合木梁受弯性能有很好的增强效果;与未增强的胶合木梁相比,受弯极限承载力提高幅度为20.88%~111.25%,抗弯刚度提高幅度为18.7%~27.6%,延性系数提高幅度为23.0%~74.3%。对于玄武岩纤维复合材料配量适中的增强胶合木梁,在受拉区层板破坏的同时,受压区层板出现压屈褶皱,木材抗压强度得到比较充分的发挥,破坏时表现出明显的塑性破坏特征。玄武岩纤维复合材料的存在,能有效降低木材缺陷对胶合木梁受弯性能的不良影响。     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的锚固性能

针对碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)作为预应力筋或拉索时的锚固问题,提出了以活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作为粘结介质的粘结式锚具.静载试验详细研究了CFRP筋的表面形状、锚固长度、根数和间距以及套筒内壁倾角等参数的变化对RPC的锚固性能的影响.试验结果表明,CFRP筋的表面形状对锚固性能的影响最为显著;对于抗拉强度不大于3 000 MPa的表面压纹CFRP筋,其临界锚固长度约为20倍CFRP筋直径;双根压纹CFRP筋锚固时的合理筋间距不宜小于1倍CFRP筋直径;本文提出的平均粘结强度和临界锚固长度计算公式具有较好的适用性.     

钢筋混凝土结构粘结滑移分析在ANSYS中的实现

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种具有不同物理力学性质的材料组合而成的复合材料,其本构模型比较复杂。钢筋与混凝土两者之间的粘结滑移关系,虽然历经近百年的试验研究,对钢筋混凝土机理的认识水平日益深刻,但在有限元分析中还不是很完善。本文通过选用合适的材料本构模型和粘结滑移模型,建立三维有限元分析模型,进行全过程的模拟分析。     

生态混凝土制作人工鱼礁的研究介绍

本文介绍了透水型生态混凝土制备人工鱼礁高孔隙率、高抗氯离子侵蚀、抗硫酸盐侵蚀性等耐久性优点,以及关键技术和制作方法;详细叙述了玄武岩纤维复合筋高强度、高弹性模量的性能特点,以及替代钢筋制作人工鱼礁,避免钢筋的锈蚀问题,大大提高人工鱼礁的结构耐久性。     

预应力碳纤维聚合物筋混凝土梁4点弯曲荷载作用下的试验与有限元分析

为了解决混凝土构件中钢筋锈蚀问题,可以用碳纤维聚合物筋替代钢筋作为增强材料,与混凝土共同受力.为研究这类构件的力学性能,以普通钢筋作非预应力筋,以碳纤维增强聚合物筋作无黏结预应力筋,制作了4根无黏结部分预应力混凝土简支梁,完成了试验梁的4点弯曲加载试验.通过有限元分析了这类梁的受力性能.结果表明:试验结果与有限元分析结果吻合良好.基于试验与分析数据,提出了这类构件正截面承载力的计算公式和刚度的计算公式.