超高延性混凝土仿生梁弯曲性能及其理论模型

参照贝壳珍珠母的微观多级分层组装形式,在宏观尺度下进行了仿生分层设计,使用超高延性混凝土(UHDC)制作了一系列梁试件.先通过轴拉、轴压试验获取了UHDC的拉压本构关系.再通过4点弯曲试验,对其分层梁弯曲性能进行了详细研究.试验结果表明:直接堆叠UHDC梁的抗弯强度达16.75 MPa,是直接浇筑UHDC梁的1.34倍...     

模网混凝土墙体抗剪承载力与延性分析

为了推进新型结构体系——建筑模网混凝土结构的应用,以有限元软件ANSYS作为研究工具,分别对普通混凝土剪力墙以及Ⅰ型、Ⅱ型模网混凝土墙体的抗剪性能进行了非线性有限元分析,对比了Ⅰ型、Ⅱ型模网混凝土墙体在抗剪承载力、延性等方面的特点,结果表明:模网混凝土墙体和普通混凝土剪力墙相比,两者的极限荷载相近,前者的开裂荷载大于后者,延性比后者稍差;Ⅱ型模网混凝土墙体在承载力和延性性能方面比Ⅰ型模网更优。     

基于OpenSees高强钢筋活性粉末混凝土剪力墙数值模拟

文章研究HRB600级钢筋与超高性能混凝土对提高剪力墙抗震性能的影响,提出一种配置HRB600钢筋的超高性能混凝土剪力墙结构体系;采用非线性有限元软件OpenSees及纤维单元法,通过该软件系统中Concrete04和Steel02本构模型建立钢筋混凝土剪力墙的结构模型,利用试验结果验证其适用性;对3种配置HRB600钢筋的活性粉末混凝土剪力墙模型结构进行抗震性能分析,并对不同轴压比作用下的高强钢筋超高性能混凝土剪力墙试件进行抗震分析对比。结果表明：配置HRB600钢筋可以有效提高剪力墙的承载能力,使其在地震作用下的耗能能力明显增强,墙面分布筋、暗柱纵筋采用HRB600钢筋相比于普通钢筋对剪力墙的延性系数分别提升4.52%、14.50%;随轴压比增大,剪力墙的承载力也有较大提升。研究结果可为高强钢筋在超高性能混凝土中的应用提供借鉴。     

CFRP组合加固改善高强混凝土方柱抗剪性能试验研究

利用低周反复荷载试验手段,研究了4种不同CFRP(carbon fiber reinforced polymer)布加固方式(横向包裹CFRP布、横向包裹CFRP布和植螺栓杆组合,以及横向包裹CFRP布和宽、窄夹板组合)对高强混凝土柱抗剪性能的作用.通过分析以上4种不同加固方式对试件的延性、塑性铰转动能力,以及刚度退化等方面的影响,得到如下结论:4种加固方式均可改善抗剪不足高强混凝土方柱的抗剪性能,有效提高试件的变形能力,其中横向包裹CFRP布和窄夹板组合加固方式加固效果最好;同时,在试验基础上提出适用于高强钢筋混凝土柱的刚度退化模型,并与试验结果进行比较,发现试验结果与模型吻合较好.     

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010-2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.     

FRP筋超高性能海水海砂混凝土梁抗剪性能研究

为研究纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,FRP）筋超高性能海水海砂混凝土（Ultra-high Performance Seawater Sea-sand Concrete,UHPSSC）梁的抗剪性能,采用三点弯曲试验,探究剪跨比、箍筋间距和筋材类型（CFRP、BFRP、HFRP）对FRP-UHPSSC梁抗剪性能的影响规律. 试验结果表明：FRP-UHPSSC梁在加载时裂缝发展迅速,破坏时具有明显的脆性特征;跨中荷载-挠度曲线在首条裂缝出现前后均呈现出双线性变化,裂缝出现后梁的荷载-挠度关系曲线斜率变小,挠度增长加快;FRP-UHPSSC梁的抗剪承载力随剪跨比和箍筋间距的增大而减小,剪跨比相同的试验梁,其开裂荷载基本相同;筋材的弹性模量越大,梁的抗剪承载力越高,同时也越能抑制梁的竖向变形;最后采用4部规范中的抗剪公式对试验工况进行分析,规范公式对BFRP-UHPSSC梁和HFRP-UHPSSC梁抗剪承载力计算的最小误差分别超过40%和30%,筋材类型不同的试验工况抗剪承载力计算结果差异较大.     

高强钢管约束超高性能混凝土梁抗弯性能研究

高强钢管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有自重轻、承载力及刚度高和耐火性能好的优势,在工程中具有良好的应用前景.为研究高强钢管约束UHPC构件在纯弯作用下的力学性能,对1个实心普通强度钢管约束UHPC梁、3个实心高强钢管约束UHPC梁、1个方套方中空夹层高...     

圆形孔蜂窝型钢高强混凝土梁受弯性能研究

为研究圆形孔蜂窝型钢高强混凝土梁的受弯性能,设计制作了4根试验梁,并对其进行受弯加载试验。研究表明:圆形孔蜂窝型钢高强混凝土梁的受力过程可划分为弹性工作阶段、弹塑性工作阶段及破坏阶段;试验梁在加载过程中没有过早开裂,并且试件在屈服后依然有着较高的安全储备;试验梁破坏时的挠度值均在14 mm以上,远大于规范规定限值,表现出了良好的变形性能;基于试验结果,利用ABAQUS软件对试件进行非线性有限元分析,结果显示,两者吻合较好,进一步拓展分析可知:型钢及混凝土强度对试件初始阶段的弹性刚度影响不大,随着型钢或混凝土强度的增加,试件承载能力会逐渐上升,而其延性系数则会逐渐下降。     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁受弯性能试验与分析

在试验的基础上,研究了1/5模型配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁在弯曲荷载作用下的受力性能,测试了构件跨中挠度及顶板、底板和沿截面高度应变大小;分析了应变在截面上的分布规律,通过现行规范公式计算对比试验结果,验证了配筋钢纤维高强混凝土薄壁箱梁在截面高度方向上的平截面假定,并初步提出其受弯剪力滞效应设计系数.图3,表1,参5.     

超高韧度水泥基修复剪力墙试验的数值分析

采用扩展有限元方法(XFEM)与内聚力裂缝模型相结合,模拟超高韧度水泥基(ECC)修复震损剪力墙中混凝土和ECC材料内部的裂缝开展,以及界面裂缝在ECC与混凝土界面之间开展的力学行为,并在此基础上数值再现了原有钢筋混凝土墙体及修复后墙体在侧向荷载作用下的反应.结果表明:将扩展有限元方法与基于界面的内聚力模型相结合,可较好地模拟有黏结界面的修复后剪力墙的受力行为,有限元模拟计算结果的极限承载力和相应位移与试验结果吻合良好.     

具有可变形剪切连接件的连续复合梁的结构行为

对原型双跨复合梁的结构行为给出了详细的有限元研究．由于基本上认为剪切连接件是非刚性的,在高等有限元模型中采用弹簧单元可以将它们的非线性荷载一滑移性质考虑在内．对各种原型双跨复合梁进行了参数研究,并提出了主要的研究结果．主要的结构参数包括剪切连接件在正弯矩和负弯矩区域内的变形韧性和变形程度．总共比较和讨论了9个具有不同类型和剪切件数目的复合梁的结构行为,对目前的设计缺陷进行了鉴定．由于提出的有限元模型对详细调查复合梁的结构行为非常有效,有效地利用所提出的模型将对更具有改善结构精度和效率的细化设计准则的发展有帮助．     

预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固持荷RC梁数值分析及承载力计算

建立预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁的有限元模型(FEM),并利用已有的试验数据验证模型的准确性.基于有限元模型,进行不同持荷比下加固梁的力学性能研究.结果表明:建立的有限元模型可较好地解决持荷条件下钢丝绳-聚合物砂浆面层与RC梁之间单元不协调变形等问题;随着持荷比的提高,加固梁的极限承载力提高幅度逐渐减小;当预加载低于未加固梁极限承载力的20%时,混凝土损伤较小,不考虑预加载的影响;当预加载高于未加固梁极限承载力的20%时,需考虑加固材料滞后应变对加固试件极限承载力的影响.基于平截面假定和钢丝绳滞后应变,提出抗弯加固持荷RC梁的极限承载力计算公式,其计算结果与数值分析结果吻合良好.     

工程水泥基复合材料自愈合过程与产物

借助环境扫描电镜(ESEM)对纤维表面以及15,30,50μm不同宽度裂缝自愈合产物的生长过程进行了连续观察,结合EDS(energy dispersive spectroscopy)、TEM(transmission electron microscopy,透射电镜)、XRD(X-raydiffraction)及FTIR(fourier transform infrared spectroscopy)等先进研究手段,对工程水泥基复合材料(ECC)裂缝自愈合产物的化学特性进行了分析.结果表明,体系中水泥基材料的进一步水化及C-S-H凝胶和CaCO3晶体的生成是裂缝自愈合的主要原因.宽度15μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶;宽度30μm裂缝的自愈合产物主要为C-S-H凝胶和CaCO3;观察周期内,宽度50μm形成的自愈合产物量无法填满裂缝.从微观层次上看,宽度30μm以下的裂缝几乎都能完全自愈合.同时,ECC材料中的PVA(聚乙烯醇)纤维有亲水特性,为自愈合产物的形成提供了成核点,有助于ECC材料自愈合产物的形成和生长.     

考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的组合梁单元

通过简单的运动学假设,提出了考虑滑移、剪力滞后和剪切变形的钢-混凝土组合梁位移法单元.由于组合梁存在多种变形的耦合作用,低次单元16DOF(自由度)应力精度较低,而具有5次Hermite多项式形函数的高次单元26DOF能以较少的单元数达到满意的精度.算例分析表明,忽略钢梁的剪切变形可能会导致显著的误差.     

CFRP筋复合增强板加固石梁受力性能有限元分析

采用有限元程序ABAQUS,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋复合增强板加固石梁的受弯性能进行数值建模.利用已有的荷载-挠度曲线、荷载-CFRP筋应变曲线数据对建立的模型进行可靠性验证,结果表明:有限元模拟结果和试验结果吻合良好.在此基础上,对加固后的石梁进行受力全过程截面应力分析,归纳得出荷载-变形特征曲线.基于平截面假定,提出采用CFRP筋复合增强板加固石梁的受弯承载力计算公式,计算得出的开裂弯矩与试验结果和有限元模拟结果吻合较好.     

薄壁设肋方钢管混凝土柱穿心高强螺栓抗剪性能研究

摘 要: 进行了四个薄壁设肋方钢管混凝土柱非摩擦型穿心高强螺栓抗剪性能的试验研究,变化的主要参数是钢管上螺栓孔的直径、是否隔离栓杆与混凝土之间的粘结力以及栓杆中是否施加预拉力等。试验表明此种连接能够可靠的传递作用在螺栓上的剪力。对试验结果进行了详细的分析,建立了穿心高强螺栓的计算模型;并根据可能出现的破坏模式,提出了穿心高强螺栓抗剪承载力的计算公式。     

不锈钢陶瓷复合管材剪切过程数值模拟

快堆乏燃料组件进入快堆乏燃料后处理工艺流程的第一步便是剪切解体,因辐射的制约,通常使用不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒进行实验。将不锈钢模拟元件包管和陶瓷模拟燃料芯棒并组成复合管材模型模拟单根快堆乏燃料组件,根据非线性有限元分析软件Abaqus中Johnson-Cook本构模型与Johnson-Holmquist ceramic(JH-2)本构模型构建不锈钢陶瓷复合管材的材料模型,模拟其剪切断裂过程,并研究不锈钢陶瓷复合管材在剪切过程中断裂损伤失效过程中受力变形情况,以及刀具进给速度、剪切间隙对剪切力的影响。结果表明最大剪切力随进给速度增大而增大,随剪切间隙增大呈现先增大后减小的趋势,能为组件剪切方案和剪切机设计提供参考。     

建筑垃圾复合地基的试验与数值仿真分析

为研究建筑垃圾复合地基的承载性能,自制大型固结仪对某工程中利用建筑垃圾进行路基处理的土样、单桩及复合地基进行室内压缩试验,并通过工程现场静载试验对其承载力进行检测,利用有限元软件对不同桩径、桩长、弹性模量的建筑垃圾复合地基进行数值模拟.结果表明:建筑垃圾复合地基能显著提高软弱土路基的压缩模量,提高其承载力;增大建筑垃圾散体材料桩桩径可以显著提高路基承载力,减小路基沉降;改变桩长及桩身模量对提高软弱土路基承载力和降低路基沉降的效果并不明显.因此,建筑垃圾复合地基可以应用于软土路基处理中.     

部分剪切连接的组合梁强度和延性性能

对部分剪切连接的钢－混凝土组合梁的截面特性进行了全过程分析,同时将计算机分析结果与简单的刚塑性手算方法进行比较,并对部分剪切连接的组合梁的强度和延性进行了探讨。