检索结果-南通市图书馆

作者：潘晨吉林大学

学位级别：硕士

纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,TRC)由于定向纤维束的存在,外界环境中的水分容易沿着定向纤维束的走向迁移,从而导致纤维编织网增强混凝土内部基体受损从而抗渗性下降,将严重影响此种纤维增强材料的耐久性,最终为... 详细信息

纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete,TRC)由于定向纤维束的存在,外界环境中的水分容易沿着定向纤维束的走向迁移,从而导致纤维编织网增强混凝土内部基体受损从而抗渗性下降,将严重影响此种纤维增强材料的耐久性,最终为工程加固和修复埋下安全隐患。所以研究纤维编织网增强混凝土在外界压力水作用下而产生的影响十分有意义。为了描述纤维编织网增强混凝土的渗透性,可以通过渗透性试验以及各种科学的方法建立一种合理的模型用于描述纤维编织网增强混凝土渗透性。本文依托国家自然科学基金项目(41627801,41430642,51108207)、中国博士后科学基金项目(2015M581403)以及冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201514)的资助。以分形维数作为表征参数引入到描述纤维编织网增强混凝土渗透性中,通过试验与实际渗流情况分析主要影响因素,并将这些因素作为基础物理量,基于量纲分析法与纤维编织网增强混凝土渗透性试验相结合,建立一种试验与理论相结合的预测模型。这种模型是分形维数的纤维编织网增强混凝土裂隙渗流模型。本文主要进行了如下工作:(1)确定纤维编织网网格尺寸、TEX含量、基体水灰比作为试验变量基础。制作试件开展纤维编织网增强混凝土渗透性试验,以渗水高度法评估纤维编织网增强混凝土渗透性,并计算纤维编织网增强混凝土渗透性试验的相对渗透系数。完成纤维编织网增强混凝土渗透性试验后观察渗透水纹的分布形态和高度差别。(2)开展电镜试验以微观角度观察纤维束附近与距离纤维束较远处混凝土基体之间的差别;同时测量统计裂隙数值并计算其平均值。开展核磁共振试验,分析T图谱中孔隙分布规律以及计算纤维编织网附近混凝土基体的分形维数,以此作为纤维束附近混凝土基体粗糙度的表征参数。(3)分析影响纤维编织网增强混凝土渗透性的影响因素并将这些因素作为基本物理量,基于量纲分析法得到各因素之间的逻辑关系;分析纤维编织网增强混凝土渗透性试验中的实际情况,并与平行板裂隙立方定律经典公式对比分析;将粗糙度函数考虑在内后,建立一种基于分形维数的纤维编织网增强混凝土裂隙渗流模型。

关键词：纤维编织网混凝土渗透性分形维数预测方法

冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土弯曲性能研究

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冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土弯曲性能研究

作者：白子龙吉林大学

学位级别：硕士

纤维编织网增强混凝土(TRC)是一种新型水泥基复合材料,被广泛应用于混凝土结构的加固与修复和薄壁轻质结构。在“十三五”期间,玄武岩纤维和玻璃纤维被国家列入重点发展的四大纤维材料之中,其具有多功能性,主要表现为具有高强度、抗腐... 详细信息

纤维编织网增强混凝土(TRC)是一种新型水泥基复合材料,被广泛应用于混凝土结构的加固与修复和薄壁轻质结构。在“十三五”期间,玄武岩纤维和玻璃纤维被国家列入重点发展的四大纤维材料之中,其具有多功能性,主要表现为具有高强度、抗腐蚀、抗冻、抗老化等优异性能,特别适合作为补强材料应用于北方寒冷地区。与此同时,在我国东北和西北地区,本世纪初修建的混凝土结构遭受到大面积的冻融循环损伤,其力学性能受到不同程度的劣化,对其安全性和耐久性已经产生了较大的隐患。如何利用纤维编织网增强混凝土的优良性能补强北方寒冷地区的混凝土结构,对于我国严寒地区的混凝土结构的加固与修复具有重要工程意义。依托国家自然科学基金项目(42072296、41430642、41627801)的资助,本文对冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土的弯曲性能进行了以下几方面研究:(1)观测冻融循环前后纤维编织网混凝土的表观损伤情况,并通过抗冻性指标(质量损失率和相对动弹性模量损失率)研究了纤维编织网增强混凝土的抗冻性,此外以抗冻性指标作为冻融损伤度,基于二参数Weibull函数建立TRC冻融损伤预测模型。(2)对不同冻融循环次数的玄武岩纤维和玻璃纤维的纤维编织网增强混凝土进行弯曲试验,结合试验现象,将荷载挠度曲线划分为5个阶段(一层纤维编织网)和7个阶段(两层纤维编织网),并结合试验数据分析冻融循环次数、纤维种类、纤维编织网布置层数和纤维TEX含量对纤维编织网增强混凝土弯曲性能的影响,与此同时,采用JSCE SF4的评价方法对冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土的弯曲韧性进行评价。(3)通过电子扫描显微镜对已完成弯曲试验的纤维编织网增强混凝土构件进行细观观测与分析,主要观测纤维束与混凝土之间的界面区和过渡区在冻融循环作用下的细观变化。(4)对冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土梁弯曲过程中开裂前、开裂时、开裂后和破坏时各阶段进行分析,并建立了冻融循环作用下TRC正截面极限抗弯承载力计算方法,结合试验所得数据,计算出冻融循环影响系数a,并将理论值与实际值进行对比分析。

关键词：纤维编织网混凝土冻融循环弯曲性能细观结构

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自密实钢管混凝土短柱轴压承载能力研究

自密实钢管混凝土短柱轴压承载能力研究

作者：龚明波吉林大学

学位级别：硕士

自密实钢管混凝土短柱是将自密实混凝土灌入钢管内部而形成的组合构件。与普通钢管混凝土短柱相比,自密实钢管混凝土短柱施工更加方便快捷,且施工质量更好,因此被广泛应用于结构错层、结构设备层及结构转换层中。目前,国内外对钢管混凝... 详细信息

自密实钢管混凝土短柱是将自密实混凝土灌入钢管内部而形成的组合构件。与普通钢管混凝土短柱相比,自密实钢管混凝土短柱施工更加方便快捷,且施工质量更好,因此被广泛应用于结构错层、结构设备层及结构转换层中。目前,国内外对钢管混凝土短柱的研究已日渐完善,并有了钢管混凝土短柱的相关设计规程及规范。近年来,自密实钢管混凝土短柱也得到了工程界的广泛青睐;学术界刊登了不少自密实钢管混凝土短柱的研究成果,但均未形成系统、上升到理论和应用到实际工程中来。因而,本文对自密实钢管混凝土短柱轴压极限承载力计算研究便有了实际意义。本文主要研究自密实钢管混凝土短柱材料比例系数对其轴压承载能力的影响,并对目前存在的中国规范公式和日本规范公式进行计算方法验证。因此,制作了6个自密实钢管混凝土短柱进行轴压试验,并在此基础上,设计了8个自密实钢管混凝土短柱进行ANSYS有限元模拟。通过试验结果与有限元计算结果的对比,校核有限元模拟的正确性;通过对有限元计算结果分析,研究材料比例系数对自密实钢管混凝土短柱轴压承载力的影响规律。最后,分析现有钢管混凝土相关理论及钢管混凝土短柱承载力计算规范,对部分现有规范中的计算方法进行验证。试验结果表明:构件材料比例系数对轴心受压自密实钢管混凝土短柱的破坏形态和极限承载力具有很大的影响。有限元计算结果表明:自密实钢管混凝土短柱轴压下荷载-应变关系曲线随构件材料比例系数的不同呈现出不同变化趋势,自密实钢管混凝土短柱轴压极限承载力及其外钢管的横向应力均随构件材料比例系数的增大而增大。结合钢管混凝土相关理论及钢管混凝土短柱相关规范,分析了现有钢管混凝土规范对自密实钢管混凝土短柱轴压极限承载力计算的适用性,并对部分现有规范中的计算方法进行验证。

关键词：自密实钢管混凝土短柱试验研究数值模拟材料比例系数极限承载力

聚合物改性混凝土聚合物含量优化及抗裂机理研究

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聚合物改性混凝土聚合物含量优化及抗裂机理研究

作者： Tafadzwa Nyereyemhuka 吉林大学

学位级别：硕士

混凝土结构中出现的裂缝有20%是结构受力原因引起的裂缝,其余80%是非结构受力原因引起的裂缝。此外,由于混凝土极易受到内生和外源性力的影响,导致混凝土开裂现象在初期更为明显。聚合物改性混凝土（polymer modified concrete,PMC）因... 详细信息

混凝土结构中出现的裂缝有20%是结构受力原因引起的裂缝,其余80%是非结构受力原因引起的裂缝。此外,由于混凝土极易受到内生和外源性力的影响,导致混凝土开裂现象在初期更为明显。聚合物改性混凝土（polymer modified concrete,PMC）因其良好的力学性能和耐久性能,在建筑行业已得到广泛应用,吸引了国内外学者对聚合物在混凝土结构中的受力机理以及PMC的防裂机制进行了广泛研究。本论文受国家自然科学基金项目（51108207）、中国博士后科学基金项目（2015M581403）和冻土工程国家重点实验室开放基金（SKLFSE201514）的资助,旨在研究PMC聚合物含量的优化和抗裂机理,主要开展了以下理论和试验研究工作:（1）选取丁苯胶乳（Styrene butadiene rubber latex,SBR）和聚丙烯酸酯（Polyacrylate,PAE）两种聚合物去改善混凝土基体性能,按照ASTM C1579的规定,确定了SBR和PAE的最佳配合比。（2）利用扫描电子显微镜（SEM）对最佳配合比下的SBR和PAE聚合物改性混凝土进行微观结构分析,观察了混凝土粗骨料与砂浆的结合形式,研究了2种PMC的微观结构特征。使用Image J处理并分析混凝土基体中的裂隙,同时记录裂隙参数。（3）结合宏观现象和微观结构的联系,探讨了SBR和PAE改性混凝土的协同受力效应和抗裂机制,为PMC的工程应用提供设计依据。

关键词：聚合物改性混凝土丁苯胶乳聚丙烯酸酯抗裂性优化

非正交网格玄武岩纤维编织网与混凝土的黏结性能研究

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非正交网格玄武岩纤维编织网与混凝土的黏结性能研究

作者：张添奇吉林大学

学位级别：硕士

纤维编织网增强混凝土(Textile-reinforced Concrete,TRC)是一种适用于制造薄壁轻质、多形态构件以及修复加固既有结构的新型建筑材料。与常用的纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)相比,纤维编织网具有更好的透湿性和与基体... 详细信息

纤维编织网增强混凝土(Textile-reinforced Concrete,TRC)是一种适用于制造薄壁轻质、多形态构件以及修复加固既有结构的新型建筑材料。与常用的纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)相比,纤维编织网具有更好的透湿性和与基体的协调性;与纤维增强混凝土(Fiber Reinforced Concrete,FRC)相比,纤维编织网的位置固定使得TRC复合材料具有更优异的力学性能。在TRC的现有研究中,纤维束沿着经-纬向编织成正交网格且纤维编织网沿网格边长方向铺网的TRC结构为主要的研究对象,但其受力时仅有经向纤维束起到主要受力作用,导致纬向纤维利用率低,纤维编织网整体性较差,且其与基体的黏结强度较差。纤维编织物与基体之间良好的黏结性能决定了共同工作阶段过程中TRC良好的力学性能。所以本文依托国家自然科学基金项目(42072296、51108207、41430642)的资助,以提高TRC中纤维利用率和改善纺织品和基体之间的黏结性能为目的,改变纤维编织网的铺网方式,采用非正交网格玄武岩纤维编织网增强混凝土(Basalt Textile-reinforced Concrete with Nonorthogonal Grids,NOG-BTRC)薄板来探讨NOG-BTRC薄板在单轴拉伸作用下和四点弯曲作用下的力学性能以及纺织品与基体之间的黏结性能。本文的主要研究工作如下:1.本文在优化基体配合比设计的基础上,进行了材料的基本力学性能试验,包括混凝土标准试件的基本力学性能试验、经环氧树脂胶浸渍后的正交网格和非正交网格玄武岩纤维编织网的单轴拉伸试验。研究结果表明:经过优化后的基体配合比满足要求,与正交网格玄武岩纤维编织网的拉伸试验结果相比,非正交网格玄武岩纤维编织网表现出更好的整体稳定性,并且随着网格角度和网格尺寸的减小,抗拉性能越高,整体稳定性越好。2.对不同网格角度和不同网格尺寸的NOG-BTRC薄板进行单轴拉伸试验和四点弯曲试验,探究网格角度和网格尺寸对BTRC薄板力学性能和纺织品与基体之间黏结性能的影响。研究结果表明:(1)通过NOG-BTRC薄板与OG-BTRC薄板的试验结果对比发现,在DL铺网方式下,非正交网格的网格角度越小,复合材料的抗拉性能和抗弯性能越高,最终的破坏形态为纤维编织网与混凝土基体的整体脱黏滑移破坏,并且随着网格角度的逐渐减小,二者之间的黏结性能得到大幅度增加,其破坏形态由单裂缝多裂纹破坏向多裂缝破坏过度;(2)通过NOGBTRC薄板与OG-BTRC薄板的试验结果对比发现,在DL铺网方式下,非正交网格的网格尺寸越小,复合材料的抗拉性能和抗弯性能越高,并且随着网格尺寸的逐渐减小,二者之间的黏结性能得到大幅度增加。3.本文基于Griffith断裂能理论,推导完善能量方程,建立了BTRC薄板的极限应力计算公式,并应用MATLAB模拟对计算结果加以验证。研究结果表明:本文通过改进Griffith断裂能方程提出的BTRC薄板极限应力计算公式,经复合材料规范所给的弯曲应力公式和经典钢筋混凝土弯曲理论公式验证,结果误差较小,且公式计算结果与试验结果、MATLAB有限元模拟结果吻合程度较高,证明该模型可以用来准确预测BTRC薄板单轴拉伸试验的极限应力值。

关键词：非正交化网格玄武岩纤维编织网混凝土力学性能黏结性能

盐蚀—冻融—荷载耦合作用下混凝土的损伤研究

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盐蚀—冻融—荷载耦合作用下混凝土的损伤研究

作者：汪飞吉林大学

学位级别：硕士

吉林省西部地区是我国典型的苏打盐渍土地区,该地区的混凝土工程除了常年遭受冻融循环破坏以外还伴随有盐类的化学腐蚀作用,这些不利因素的耦合作用使得该地区工程结构的使用寿命远远低于设计使用年限。以往的耐久性研究主要认为氯离子... 详细信息

吉林省西部地区是我国典型的苏打盐渍土地区,该地区的混凝土工程除了常年遭受冻融循环破坏以外还伴随有盐类的化学腐蚀作用,这些不利因素的耦合作用使得该地区工程结构的使用寿命远远低于设计使用年限。以往的耐久性研究主要认为氯离子是主要的侵蚀性离子,对混凝土基体的破坏最大。但通过对东北盐渍土地区的实地考察发现,在冻融和荷载作用下,碳酸根和硫酸根离子对混凝土的耐久性损伤也非常严重。本文依托国家自然科学基金重点项目(41430642)、国家重大科研仪器研制项目(41627801)以及中国博士后科学基金项目(2015M581403)的资助,针对混凝土在盐蚀-冻融-荷载多因素作用下的耐久性损伤变化规律,主要进行了以下理论和试验研究工作:(1)通过东北盐渍土地区实地取样,针对混凝土结构所处的实际环境分别设计了混凝土不同盐类侵蚀试验、冻融循环试验以及盐类侵蚀、冻融循环、荷载多因素作用下的耦合试验。(2)基于SO和CO侵蚀试验,发现当溶液浓度为5%时,混凝土质量和相对动弹性模量都经历了先增大后减小的变化过程。对比两种盐的结果发现在CO侵蚀下的混凝土质量和相对动弹性模量的损伤均比在SO侵蚀下严重。(3)首次以Logistic函数为基础,结合冻融条件下的混凝土的损伤规律,建立了新的混凝土冻融损伤模型,详细的描述了混凝土冻融损伤的三个阶段。(4)基于盐蚀-冻融试验,研究了盐的类型对混凝土的盐冻破坏的影响差异。SO对混凝土的破坏特点主要是在混凝土的内部产生膨胀性物质,使得混凝土相对动弹性模量急速下降;CO除了产生膨胀性物质使得混凝土的相对动弹性模量急速下降外,还会使混凝土的表观剥蚀十分严重。二者的相对动弹性模量损失比较接近,但是后者的质量损失远远大于前者。(5)将养护完成的混凝土取为基本状态,根据损伤力学、应变等价原理将混凝土的相对动弹性模量取为损伤变量,建立了混凝土在盐蚀-冻融耦合作用下的理论损伤模型;将盐蚀-冻融作用下混凝土的损伤看成混凝土的细观损伤,荷载作用下混凝土裂缝的发展过程看成宏观损伤,结合宏-细观耦合基本条件建立了盐蚀-冻融-荷载作用下混凝土的损伤本构关系。(6)经过上述理论和试验研究,发现多因素作用下混凝土结构的耦合损伤并不是各自环境下的损伤线性叠加关系,而是各因素之间的耦合效应决定的;盐蚀-冻融耦合损伤取决于盐蚀损伤和冻融损伤的耦合效应;盐蚀-冻融-荷载作用下混凝土的耦合损伤则是由盐蚀-冻融循环造成的细观损伤与荷载引起的宏观损伤的耦合效应共同决定。耦合损伤根据盐蚀时间、冻融循环次数和应变等因素表现出完全不同的演化规律。本文建立的盐蚀-冻融-荷载耦合作用下混凝土的损伤本构关系,为寒区盐渍土地区混凝土结构的耐久性损伤评估和使用寿命预测提供了理论基础,为复杂环境中混凝土结构的耐久性设计提供了设计参考和研究依据。

关键词：混凝土耐久性盐类侵蚀冻融循环荷载耦合

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钢筋混凝土桥梁技术状况及承载力评定方法

钢筋混凝土桥梁技术状况及承载力评定方法

作者：刘学吉林大学

学位级别：硕士

目前,在科技创新与信息化不断推动的现代化发展中,交通运输领域的建设水平显著提高,工程界桥梁建设与时俱进,发生了日新月异的进步。然而,在这样经济快速的时代背景下,道路上交通流日益增长且超负荷运营的状况时常发生,超额的交通荷载... 详细信息

目前,在科技创新与信息化不断推动的现代化发展中,交通运输领域的建设水平显著提高,工程界桥梁建设与时俱进,发生了日新月异的进步。然而,在这样经济快速的时代背景下,道路上交通流日益增长且超负荷运营的状况时常发生,超额的交通荷载下在役桥梁结构往往不足以承受,导致结构局部不均匀受力进而发生不同程度的结构损伤。尤其地,在上世纪80年代建造的旧桥,大多数钢筋混凝土(RC)桥设计荷载水平低于如今的交通荷载,更容易产生承载力不足的现象。由于复杂运营环境和超载交通的综合作用,大多数在役RC桥梁其砼结构均不断出现衰变、裂缝,严重时产生破坏、断裂等病状,导致强度及耐久性远低于限值,使得桥梁上的交通运输处于不安全状态。鉴于此,对运营中的RC旧桥,及时进行相关的结构承载力评价并提出准确的养护措施是极其重要的。然而,如何根据桥梁建设发展的现状定期进行评价服役桥梁结构耐久性,及时了解结构使用状态及健康程度,如此对运营桥梁实施相关的维修、养护措施,进一步提高服役桥梁结构的寿命周期,是目前桥梁学术界关注的主要问题。结合已有桥梁力学理论和相关检测规范,荷载试验被检测专家视为最重要的检测手段之一。通过荷载试验,可以对桥梁承载能力进行科学地评价,进而可以对桥梁的进一步维修措施提供可靠的依据;也可以对加固工程的效果做出科学评价,为新结构、新设计理论和新施工工艺的发展与应用积累技术资料。本文对大庆市在役钢筋混凝土团结立交桥梁进行了技术检查、专项检测与静动载试验,并对跨铁路的带挂孔的简支悬臂梁桥进行了结构检算,进而对该桥的现有技术状况及承载能力进行了评定,得出如下结论:1.该桥梁技术状况等级评定结果为四类,其中结构单元1为四类,结构单元2为三类。2.综合检算与荷载试验结果,带挂孔的简支悬臂梁根部的裂缝宽度大于规范限值,不满足公路-Ⅱ汽车荷载的要求,其他指标满足设计与使用要求。论文的成果为类似桥梁检测与评定提供了借鉴,具有一定的参考价值。

关键词： RC桥梁技术状况承载力荷载试验

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纤维编织网与自应力混凝土黏结性能试验研究

纤维编织网与自应力混凝土黏结性能试验研究

作者：金贺楠吉林大学

学位级别：硕士

纤维编织网增强自应力混凝土（Textile Reinforced Self-stressing Concrete，简称TRSSC）结构中，纤维编织网的粗纱能够沿自应力混凝土的应力主方向布置，能够大大提高纤维编织网对自应力混凝土的增强效率，纤维编织网与自应力混凝土... 详细信息

纤维编织网增强自应力混凝土（Textile Reinforced Self-stressing Concrete，简称TRSSC）结构中，纤维编织网的粗纱能够沿自应力混凝土的应力主方向布置，能够大大提高纤维编织网对自应力混凝土的增强效率，纤维编织网与自应力混凝土能否更好的协调工作取决于两者之间的黏结性能。自应力混凝土基体的自膨胀行为在硬化过程中受到纤维编织网的约束将产生自压力，能够极大地提高混凝土基体的抗裂性能。同时限制膨胀将使混凝土基体结构更加致密从而对纤维束产生强大的握裹力，能够显著提高纤维束与基体的黏结性能。本文依托国家自然科学基金“自应力混凝土的自应力值的定量控制机理研究”（51108207）和吉林省青年科学基金“自应力混凝土桥面铺装在连续桥梁中的结构潜能研究”（201201057）对纤维编织网与自应力混凝土的黏结性能进行了以下的试验和理论研究工作： 1、通过纤维束从自应力混凝土基体中的拉拔试验，研究纤维束的埋置长度、混凝土基体类型对纤维编织网与混凝土黏结性能的影响，并基于Tepfers受均匀内压作用的厚壁圆筒力学模型，建立了纤维编织网与自应力混凝土基体黏结强度的理论计算公式。通过微观电镜试验分析了纤维与混凝土基体间界相的微观形貌。 2、利用四折线段的黏结本构模型对纤维粗纱从自应力混凝土基体中的拉拔行为进行解析分析，研究了纤维编织网与自应力混凝土基体脱黏破坏的力学过程。 3、对纤维编织网增强自应力混凝土薄板进行了四点弯曲试验，探讨了混凝土基体类型、纤维编织网的配网率、混凝土保护层厚度对纤维编织网增强自应力混凝土薄板弯曲性能的影响。 4、对纤维编织网增强自应力混凝土薄板的受弯承载能力进行了计算分析，提出了纤维编织网增强自应力混凝土薄板开裂弯矩的计算公式。

关键词：纤维编织网自应力混凝土黏结性能薄板弯曲

自应力混凝土桥面铺装在连续桥梁中的结构潜能

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自应力混凝土桥面铺装在连续桥梁中的结构潜能

作者：王国超吉林大学

学位级别：硕士

在桥梁体系中,桥面铺装层既是主体结构的保护层,也是桥梁体系与外部荷载直接接触的受力层,其质量及健康程度直接影响到行车安全和舒适程度以及桥梁主体结构的耐久性。钢纤维自应力混凝土(SFRSSC,Steel Fiber Reinforced Self-stressing ... 详细信息

在桥梁体系中,桥面铺装层既是主体结构的保护层,也是桥梁体系与外部荷载直接接触的受力层,其质量及健康程度直接影响到行车安全和舒适程度以及桥梁主体结构的耐久性。钢纤维自应力混凝土(SFRSSC,Steel Fiber Reinforced Self-stressing Concrete)因自应力混凝土的硬化膨胀受钢纤维三个方向的限制而产生一定的预压应力,混凝土基体更加致密,其抗裂性能和耐久性都得到很大的提升,是桥面铺装的理想材料。同时,钢纤维自应力混凝土做桥面铺装后,其内部的自应力值会对桥梁体系的整体结构受力产生有利影响,该部分结构潜能在桥梁结构设计和施工过程中不应被忽略。本文基于这一问题,依托国家自然科学基金重点项目(41430642)、国家自然科学基金青年基金项目(51108207)、中国博士后科学基金项目(2015M581403)和冻土工程国家重点实验室开放基金(SKLFSE201514)的资助,对钢纤维自应力混凝土用于桥面铺装层时其对桥梁整体受力的结构潜能进行了以下研究:(1)基于单跨倒T形叠合梁试验,模拟分析了钢纤维自应力混凝土作为桥面铺装层时支座负弯矩区的受弯性能。钢纤维自应力混凝土大幅提高了叠合梁的开裂荷载,抑制了裂缝的发展速度和延伸高度。(2)利用有限元分析软件对单跨倒T形叠合梁试验进行了非线性数值分析,研究了不同自应力值对试验梁抗弯性能的影响。得到对于本次试验梁合理的自应力值为1.5Mpa.5Mpa之间。(3)通过两跨连续T形叠合梁抗弯试验,对钢纤维自应力混凝土应用于连续桥梁桥面铺装的工况进行了研究分析。结果表明,钢纤维自应力混凝土对中支座截面开裂荷载提升效果明显,对跨中开裂荷载以及梁的屈服荷载影响不大。同时,加载过程中,钢纤维自应力混凝土对试验梁裂缝的出现有明显的延迟作用,竖向裂缝的发展速度和发展高度也受到抑制。(4)对两跨连续T形叠合梁试验也进行了非线性数值模拟,研究了不同钢纤维自应力铺装长度对两跨连续T形叠合梁抗弯性能的影响,确定出合理的钢纤维自应力混凝土铺装长度为连续梁跨度的1/3/2。(5)对单跨试验梁和两跨试验梁中间支座处的混凝土截面受力进行了理论分析,建立了截面开裂荷载的计算模型,理论计算值与试验值以及数值模拟分析值吻合较好。(6)建立足尺钢纤维自应力混凝土用于桥面铺装的连续混凝土桥梁数值模型,对钢纤维自应力混凝土桥面铺装的工况进行了有限元分析。结果表明,钢纤维自应力混凝土是理想的桥面铺装材料,其内部的自应力值可以一定程度上减小桥梁中支座弯矩,对于中支座负弯矩区的混凝土开裂有很好的抑制作用。同时,只在负弯矩区铺装自应力混凝土时,自应力对跨中截面的不利影响很小,可忽略不计。

关键词：自应力混凝土桥面铺装叠合梁数值模拟

水性环氧基聚合物混凝土的基本力学性能试验研究

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水性环氧基聚合物混凝土的基本力学性能试验研究

作者：宋阳吉林大学

学位级别：硕士

混凝土作为一种多孔性、非均质、疏松的无机脆性材料,在外荷载及周围环境的影响下极易产生微裂纹,引发结构的局部损伤,这就降低了混凝土结构的强度以及刚度,缩短了混凝土的使用寿命,影响了混凝土结构的整体安全性。因而寻找一种可以改... 详细信息

混凝土作为一种多孔性、非均质、疏松的无机脆性材料,在外荷载及周围环境的影响下极易产生微裂纹,引发结构的局部损伤,这就降低了混凝土结构的强度以及刚度,缩短了混凝土的使用寿命,影响了混凝土结构的整体安全性。因而寻找一种可以改善混凝土的工作性能,提高建筑结构的安全性能,延长混凝土使用寿命的水泥基新型材料具有重要意义。环氧树脂因其具有较高的粘结性能、抗拉性能、抗弯性能和良好的缓冲性能,开始在土木工程领域广泛应用。但是传统的环氧树脂不溶于水,只能溶于芳香烃、酮、醇、醚等有机溶剂,而这些溶剂极具挥发性,相对成本也比较高,无论对资源利用还是自然环境来说都很浪费。由此,水性环氧树脂应运而生,并且逐渐成为清洁材料的重点研究对象。水性环氧树脂是一种以颗粒、胶体等物理或者化学形式分散的环氧树脂,具有稳定的分散体系,与环氧树脂不同的是,水性环氧树脂可以在湿度很大的环境下发生固化作用。当聚合物与水泥砂浆、混凝土等水泥基材料混合使用时,混合后的混凝土材料相应的早期强度、韧性、抗冲击性、防水性、变形能力等机械性能也会得到大幅度的加强。本文针对水性环氧基聚合物混凝土的主要研究内容有以下几点:1.在普通混凝土中掺入不同含量的水性环氧树脂乳液,制备五组不同的混凝土试件,然后分别测各组别混凝土的抗压性能、抗拉性能、抗折性能以及弹性模量等基本力学性能指标,并与普通混凝土的相关基本力学性能作对照,最后得出聚合物的掺量在10%时,能够很好的改善混凝土的基本力学性能,研究试验也表明了:水性环氧树脂乳液的掺入,提高了混凝土材料的柔度系数,促进了混凝土向柔度材料的转化。2.从微观机理方面阐述了在普通混凝土中掺入水性环氧树脂乳液后,聚合物在水泥水化热的作用下,能够与水泥水化产物之间发生相互链接,从而聚合成薄膜结构,聚合物薄膜会渗透并填充水泥石界面与骨料颗粒之间的空隙,改变混凝土结构中水泥石的结构形态。同时,利用扫描电镜技术,观察掺入了聚合物后的混凝土试件的微观形貌,并分析探讨发生变化现象的改性机理。3.研究了在掺入水性环氧树脂乳液后,新旧混凝土之间的弯拉粘结强度变化规律和掺加聚合物的混凝土与钢筋之间的粘结强度的相关变化情况。通过与预先建立的普通混凝土试验组进行对照,发现掺加了聚合物后的混凝土粘结性能会比普通混凝土的粘结性能降低。观察聚合物混凝土和钢筋的拉拔试验现象,我们发现普通混凝土中的钢筋在拉拔试验时的滑移量更小,这就表明了,钢筋与普通混凝土之间的粘结强度要高于水性环氧基聚合物混凝土与钢筋间的粘结强度。

关键词：水性环氧基聚合物混凝土聚灰比力学性能粘结性能