钢纤维陶粒钢管混凝土短柱火灾后的受力性能试验研究

在轻骨料混凝土中掺入一定量的钢纤维,可有效抑制核心混凝土微裂缝的发展,改善轻骨料钢管混凝土柱的力学性能。但目前国内外对火灾后钢纤维增强轻骨料钢管混凝土柱的受力性能还缺乏研究。通过对15根受火后及3根未受火的钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱力学性能的对比试验研究,讨论了不同参数的钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱常温及火灾后的承载力与破坏形态。重点分析了试件的钢纤维掺量、含钢率及受火条件等因素对钢纤维增强陶粒钢管混凝土短柱相关性能的影响。结果表明,钢纤维的掺入对提高常温下及火灾后钢管陶粒混凝土短柱的承载力均有一定作用,且与试件含钢率有关。在0、39 kg/m3、78 kg/m3及117 kg/m3等各个钢纤维掺量中,39 kg/m3的掺量使700℃受火条件下火灾后试件承载力的提高幅度最高,为11%;当钢纤维掺量大于39 kg/m3时,随着钢纤维掺量的增加,试件的承载力则出现下降。     

能源桩试验材料热力学参数测试研究

提出在传统混凝土能源桩的基础上加入相变材料和钢纤维来提高能源桩的换热效率,通过钢球封装相变材料不仅将相变材料应用于混凝土,而且钢纤维和钢球的高导热特性可以改善相变材料导热性能上的不足,提高相变储能混凝土的导热性,为相变材料在能源桩工程的应用提供参考依据。通过相变钢纤维混凝土材料不同热力学参数测试的具体过程和结果发现纤维增强型混凝土破坏时没有明显的碎块和崩落,是因为钢纤维与裂缝两边混凝土之间的粘结应力起着约束裂缝开展的作用,从而降低混凝土脆性破坏程度;另外钢纤维可以很好的补偿低导热的相变材料所带来的缺陷,使能源桩整体的导热性能得以提高;钢纤维会降低混凝土的比热容,但砂率对混凝土的比热容有明显的影响。此结果会为后续评估和优化能源桩热交换系统提供参数指导。     

CFRP筋增强钢纤维混凝土梁受剪承载力试验与分析∗

对 CFRP 箍筋和纵筋增强钢纤维混凝土梁的受剪承载力进行研究,通过 6 根梁的加载试验研究了剪跨比、配箍率和箍筋种类对受剪承载力的影响。考虑 CFRP 纵筋与混凝土的粘结性能,建立了 CFRP 筋增强钢纤维梁受剪承载力计算方法。结果表明：①CFRP 筋增强钢纤维混凝土梁受剪承载力高,破坏前斜裂缝宽度大,破坏有明显预兆;②钢纤维可有效减小斜截面开裂后前期的 CFRP 箍筋应力,有利于箍筋强度发挥,CFRP 箍筋的极限应变可取为 0.004;③CFRP 纵筋发挥强度高,需注意锚固长度和设计使用应力,防止滑移拔出和销栓破断;④给出的受剪承载力计算方法具有较高的计算精度高。     

钢纤维全再生粗骨料混凝土梁抗弯性能试验研究∗

混凝土梁良好的抗弯性能是影响建筑结构安全性的重要因素。为研究加入钢纤维的全再生粗骨料钢筋混凝土梁抗弯力学性能,设计了 4 根全再生粗骨料混凝土梁和 1 根天然粗骨料混凝土梁,主要设计参数为全再生粗骨料取代率,钢纤维体积分数,预损程度以及碳纤维布(CFRP)加固。通过单调加载试验对 5 根梁的破坏形态、荷载- 跨中挠度曲线、钢筋应变变化特征等抗弯性能进行了研究,采用 ABAQUS 有限元软件对各试件的加载过程进行了建模分析,基于现有规范和试验数据对各试件的峰值承载力计算方法进行了研究。研究结果表明,各试件梁均发生典型受弯破坏,掺加纤维后梁的受压区混凝土破碎脱落范围减小;全再生粗骨料混凝土梁的抗弯承载能力较普通混凝土梁降低约 6%,掺加钢纤维后梁的抗弯承载力较未掺加钢纤维的全再生粗骨料混凝土梁提高约 5%,钢纤维的掺入亦可改善混凝土梁的变形能力;采用碳纤维布直接加固后的梁承载力提高约 20%,先预损后进行碳纤维布加固后的梁承载力可提高约 14%,碳纤维布还可显著提高试验梁的整体刚度;ABAQUS 有限元软件分析结果与试验结果吻合较好,可较为准确地模拟梁的破坏形态和抗弯性能;现有规范公式及文中修正方法得到的抗弯承载力计算值与试验值相比误差较小,二者均可用于钢纤维全再生粗骨料混凝土梁的设计。     

飞机模型撞击SC靶板的数值模拟分析∗

相对于钢筋混凝土(RC),钢板混凝土(SC)结构由于其优异的抗冲击性能和密闭性能,越来越多地应用于核电站安全壳结构中。基于有限元程序LS-DYNA对1/7.5缩尺飞机模型撞击SC靶板实验进行数值模拟,分别采用KC、Winfrith和CSCM三种模型描述混凝土材料,通过详细对比飞机模型撞击过程和速度衰减时程、靶板损伤和最大挠度以及引擎破坏的实验数据和数值仿真结果,验证了Winfrith模型的适用性。进一步讨论了撞击速度、钢板厚度、混凝土强度和栓钉强度对飞机模型速度时程和靶板破坏的影响。结果表明钢板厚度和栓钉强度对SC结构抗飞机撞击性能影响较大,而混凝土强度影响较小。相关结论可为飞机撞击下核安全壳的损伤破坏分析与结构设计提供一定的参考。     

常温及火灾后自应力轻骨料钢管混凝土柱轴压力学性能试验研究

自应力钢管陶粒混凝土不仅具有轻质、高强的特点,并可弥补轻集料混凝土因弹性模量较小而导致钢管约束不足的缺陷。本文通过对4组12根受火后的钢管自应力陶粒混凝土短柱及9根未受火钢管混凝土短柱受力性能的对比试验,分析了不同参数的钢管自应力陶粒混凝土短柱火灾后轴压承载力和破坏形态。重点讨论了试件的自应力大小(膨胀剂掺量)、含钢率及受火条件等因素对钢管自应力陶粒混凝土短柱火灾后轴压承载力及相关力学性能的影响。结果表明,自应力大小对钢管陶粒混凝土短柱火灾后轴压承载力的影响与试件含钢率有关,且初始自应力对含钢率相对较低试件的火灾后轴压性能的改善效果更加显著;试件含钢率越高,轴压力作用下的火灾后钢管自应力陶粒混凝土短柱的延性则越好。膨胀剂掺量为51 kg/m3(P2型)的试件,无论受火温度为700℃还是900℃,其火灾后的线弹性刚度受试件含钢率影响的规律基本一致。     

配置630MPa高强钢筋UHPC梁裂缝宽度试验研究∗

为研究配置 630 MPa 高强钢筋 UHPC 梁正常使用阶段裂缝宽度的计算方法，对 6 根配置 630 MPa 高强钢筋 UHPC 梁进行受弯性能试验，分析试验梁裂缝宽度、挠度及钢筋应力变化规律，建立高强钢筋 UHPC 梁裂缝宽度计算公式。研究结果表明：（1）受拉钢筋屈服前，裂缝宽度的扩展呈线性规律，裂缝数量不断增加；当裂缝宽度为 0.34 mm 时，受拉钢筋屈服，裂缝数量和间距趋于稳定，表现出较好的延性；（2）破坏时受拉钢筋均已屈服，混凝土达到极限压应变，高强钢筋与 UHPC 的配合使用可充分发挥两者优良的力学性能；（3）随着 UHPC 梁的配筋率增大， 试件承载力显著提高，正常使用阶段最大裂缝宽度减小，但延性降低，开裂荷载基本不变；（4）基于 40 组试验数据， 对 JGJ/T465—2019 规范的裂缝宽度计算公式中钢纤维对钢筋钢纤维混凝土构件裂缝宽度影响系数进行修正，建立适用于 UHPC 梁的裂缝宽度计算公式，修正公式计算值与试验值吻合良好。     

受压混凝土试件应力状态与强度分析

为研究受压混凝土试件的强度以及强度变化机理,通过数值模拟不同长径比的混凝土轴心受压试件的破坏过程,研究受压混凝土试件轴心受压时内部应力状态和裂纹的损伤演化过程,及混凝土试件不同围压作用下,强度的变化机理,分析表明, 混凝土试件随着长径比增大,强度减小,试件的破坏面逐渐减小,强度随着内部应力状态变化而变化,围压越小混凝土试件的强度越小,试件的破坏形式由剪切破坏面逐渐到受拉破坏面。推荐将长径比1∶10时为受拉破坏面为作为无侧限的受压时极限拉应变。     

超声激励下混凝土板裂缝发热的有限元分析∗

针对现有混凝土结构缺陷检测手段的不足,引入了混凝土裂缝检测的超声红外热像检测方法。①总结了超声红外热像检测的理论基础,对裂缝发热机制进行了推导和解释。②采用有限元软件ANSYS/LS?DYNA,考虑材料阻尼、自振特性、接触效应等情况,建立模型,对混凝土板件在超声激励下的发热效应进行了分析,结果表明在超声激励下,混凝土板件发热明显,而且在实验室条件下该方法适用于混凝土材料;裂缝不同区域接触和发热效应不相同,裂缝中下部接触作用强烈,发热明显;裂缝接触面节点生热由X方向(接触面法向)接触碰撞作用和Y方向(接触面切向)摩擦滑移作用共同决定;裂缝发热效应与板件自振特性有关,激励频率近于板件自振频率时,板件振动强烈,发热效应明显。以上结果对混凝土结构无损检测研究具有一定参考价值。     

基于ABAQUS的钢管活性粉末混凝土短柱轴压受力性能研究

基于ABAQUS工作平台,建立已完成的钢管活性粉末混凝土(RPC)短柱试验试件的有限元模型,对其轴压荷载作用下的受力性能进行分析,将数值计算所得破坏形态、荷载—应变曲线、极限承载力与试验结果进行对比,两者吻合较好。基于此,进一步对钢管和RPC应力—应变曲线进行分析,探讨钢材强度、含钢率和RPC强度对柱轴压性能的影响。结果表明:随着钢材强度和含钢率增加,短柱的极限承载力和残余承载力提高,延性性能改善;RPC强度增加时,试件的极限承载力提高而残余承载力变化不大。最后,根据极限平衡理论建立短柱轴压承载力计算公式,其在0.18ξ2.62范围内适用性较好,可为工程设计提供参考。