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基于某水利枢纽工程混凝土力学性能对比研究

水利水运工程学报 2022年

作者：范向前刘决丁葛菲汤雷韩浩田南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室天津大学建筑工程学院

为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性，基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比(根据含水率的不同分别命名为C;和C;)及现场粗细骨料，开展混凝土梁三点弯曲试验，测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数，并...

为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性，基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比(根据含水率的不同分别命名为C;和C;)及现场粗细骨料，开展混凝土梁三点弯曲试验，测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数，并分析了不同配合比对断裂面、起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及双K断裂韧度等断裂参数的影响。结果表明，C;混凝土的坍落度大于C;混凝土的坍落度，C;混凝土的抗压强度和劈裂强度均小于C;混凝土的；C;混凝土断裂面的粗骨料较C;混凝土断裂面凸出不明显；C;混凝土的起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及断裂韧度均比C;混凝土的要大，表明C;混凝土强度高，延性和韧性好。

关键词：

基于数据库的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力误差分析

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Journal of Southeast University(English Edition) 2023年第3期39卷 301-313页

作者：王涛范向前高长胜屈池玉刘决丁南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210024 河海大学水安全与水科学协同创新中心南京210098

基于国内外已发表文献中的受剪承载力试验数据,建立了样本容量为461的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力试验数据库.综合分析了混凝土抗压强度、梁宽度、梁有效高度、剪跨比、FRP筋配筋率以及FRP筋弹性模量等6个因素对无腹筋FRP筋混凝土梁... 详细信息

基于国内外已发表文献中的受剪承载力试验数据,建立了样本容量为461的无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力试验数据库.综合分析了混凝土抗压强度、梁宽度、梁有效高度、剪跨比、FRP筋配筋率以及FRP筋弹性模量等6个因素对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力的影响,并对各规范建议公式以及各修正计算公式预测效果进行评价.结果表明,各计算方法对尺寸效应和剪跨比的考虑并不一致,均存在不同程度的保守计算,各因素与受剪承载力之间存在较好的相关性.在各规范建议公式中,CSA/CAN-S806-2012的预测效果较为准确,ACI440.1R-2015的预测效果最为保守,CNR-DT203-2006的安全度最低.在各修正计算公式中,Ahmed-2021的预测效果较为准确,Alam-2013最为保守,Mari-2014的安全程度最低.

关键词：数据库 FRP筋无腹筋混凝土梁抗剪能力计算方法误差分析

基于人工神经网络方法的FRP增强混凝土断裂研究新思路

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防灾减灾工程学报 2023年第3期43卷 626-636页

作者：范向前刘决丁史晨雨葛菲南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210024 水安全与水科学协同创新中心江苏南京210024 天津大学建筑工程学院天津300350

纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型的增强加固材料,由于其强度高、质量轻、防腐蚀、耐疲劳、与混凝土粘结性能好以及便于施工等诸多优点,在混凝土结构修复加固领域得到了广泛的应用。近年来,随着人工智能(AI)的逐渐兴起,机器学习(ML)... 详细信息

纤维增强复合材料(FRP)作为一种新型的增强加固材料,由于其强度高、质量轻、防腐蚀、耐疲劳、与混凝土粘结性能好以及便于施工等诸多优点,在混凝土结构修复加固领域得到了广泛的应用。近年来,随着人工智能(AI)的逐渐兴起,机器学习(ML)作为实现AI的一种途径,在水利、建筑等各行各业也得到了长足的发展。首先简单介绍了ML的基本原理,并通过对ML在混凝土结构工程中应用的系统回顾与总结,指出了传统试验和数值模拟分析中FRP增强混凝土断裂研究存在的一些难点和局限性,阐述了基于ML的人工神经网络(ANN)方法在处理混凝土结构问题中的优越性,认为采用ANN方法能够有效解决FRP增强混凝土断裂研究中难以解决的问题;其次,对ANN方法应用于FRP增强混凝土断裂韧度预测中的新思路进行了详细介绍,给出了ANN方法应用于FRP增强混凝土断裂韧度预测的具体流程,并对其流程中的一些步骤给出了建议;最后,对ML应用于FRP增强混凝土断裂方向的深入研究进行了展望,提出了ML应用于FRP增强混凝土断裂方向深入研究的相关问题。

关键词：人工智能(AI) 机器学习(ML) FRP增强混凝土断裂人工神经网络(ANN)

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某水利枢纽工程混凝土力学性能对比研究

水利水运工程学报 2023年第2期 129-137页

作者：范向前刘决丁葛菲汤雷韩浩田南京水利科学研究院、水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 天津大学建筑工程学院天津300350

为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性,基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比(根据含水率的不同分别命名为C_(0.48)和C_(0.43))及现场粗细骨料,开展混凝土梁三点弯曲试验,测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性... 详细信息

为探讨大坝混凝土的相关力学性能及断裂特性,基于某水利枢纽工程提供的两种不同混凝土配合比(根据含水率的不同分别命名为C_(0.48)和C_(0.43))及现场粗细骨料,开展混凝土梁三点弯曲试验,测定其坍落度、抗压强度、劈裂强度等相关力学性能参数,并分析不同配合比对断裂面、起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及双K断裂韧度等断裂参数的影响。结果表明:C_(0.48)混凝土的坍落度大于C_(0.43)混凝土的坍落度,C_(0.48)混凝土的抗压强度和劈裂强度均小于C_(0.43)混凝土的;C_(0.48)混凝土断裂面的粗骨料较C_(0.43)混凝土断裂面凸出不明显;C_(0.43)混凝土的起裂荷载与失稳荷载、临界有效裂缝长度及断裂韧度均比C_(0.48)混凝土的要大,具有强度高、延性和韧性好的特点。

关键词：大坝混凝土断裂特性坍落度力学性能断裂参数

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FRP增强预制裂缝混凝土的断裂性能

建筑材料学报 2020年第2期23卷 328-333,371页

作者：范向前刘决丁南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

为了探讨纤维增强复合材料(FRP)增强预制裂缝混凝土的断裂性能,得到单层FRP对不同裂缝深度混凝土的最佳增强效果,通过相同尺寸、不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的FRP增强预制裂缝混凝土三点弯曲梁断裂试验,基于FRP-混凝土界面黏结... 详细信息

为了探讨纤维增强复合材料(FRP)增强预制裂缝混凝土的断裂性能,得到单层FRP对不同裂缝深度混凝土的最佳增强效果,通过相同尺寸、不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4、0.5)的FRP增强预制裂缝混凝土三点弯曲梁断裂试验,基于FRP-混凝土界面黏结滑移模型,得到了FRP增强预制裂缝混凝土三点弯曲梁的断裂性能参数.结果表明:FRP增强预制裂缝混凝土的荷载-裂缝口张开位移(P-CMOD)曲线的峰值荷载大于普通混凝土的峰值荷载,且FRP增强预制裂缝混凝土峰值荷载随着初始缝高比的增加先增大后减小;初始缝高比从0.2变化到0.5时,FRP增强预制裂缝混凝土的起裂韧度可认为是常数;随着初始缝高比的增加,FRP增强预制裂缝混凝土的失稳韧度呈先增大后减小的趋势,当初始缝高比为0.4时,失稳韧度达到最大值,表明此时增强效果最佳;相比于普通混凝土失稳荷载后的脆性断裂破坏,FRP增强混凝土断裂破坏过程中的延性得到明显提高.

关键词： FRP增强混凝土初始缝高比断裂特性三点弯曲梁增强效果

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不同FRP增强混凝土梁断裂性能试验研究

建筑材料学报 2020年第5期23卷 1093-1097,1103页

作者：范向前刘决丁南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

为了探讨不同种类纤维增强复合材料(FRP)增强带裂缝混凝土的断裂性能,开展了芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)增强带裂缝混凝土梁的三点弯曲试验,分析了其断裂性能参数.结果表明:相... 详细信息

为了探讨不同种类纤维增强复合材料(FRP)增强带裂缝混凝土的断裂性能,开展了芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP)增强带裂缝混凝土梁的三点弯曲试验,分析了其断裂性能参数.结果表明:相对于普通混凝土梁试件,FRP对带裂缝混凝土梁的阻裂加固效果更明显;CFRP增强混凝土梁的起裂荷载和失稳荷载均大于AFRP与GFRP增强混凝土梁,CFRP的阻裂增强效果最佳;AFRP增强混凝土梁和CFRP增强混凝土梁的破坏形式均为试件底部混凝土-FRP界面的剥离破坏,GFRP增强混凝土梁的破坏形式为试件底部GFRP的拉断破坏;通过对不同FRP增强混凝土梁阻裂加固机理的分析,计算得出CFRP增强混凝土梁的起裂韧度和失稳韧度最大,且CFRP价格适中,因此使用CFRP对带裂缝混凝土梁进行增强加固的性价比最优.

关键词： FRP增强混凝土梁裂缝断裂性能性价比

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疲劳荷载对橡胶混凝土损伤和断裂性能的影响

复合材料学报 2021年第5期38卷 1594-1603页

作者：刘妙燕陆俊明攀刘决丁南京水利科学研究院材料结构研究所南京210024 南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室南京210098

虽然橡胶混凝土塑性和疲劳性能较好,但由于掺入橡胶,其在疲劳荷载下离散性增大,损伤过程及最终的断裂机制均不明确。为研究橡胶混凝土在疲劳荷载下的损伤和断裂性能,基于声发射开展了不同橡胶掺量的混凝土在疲劳荷载下的三点弯曲疲劳断... 详细信息

虽然橡胶混凝土塑性和疲劳性能较好,但由于掺入橡胶,其在疲劳荷载下离散性增大,损伤过程及最终的断裂机制均不明确。为研究橡胶混凝土在疲劳荷载下的损伤和断裂性能,基于声发射开展了不同橡胶掺量的混凝土在疲劳荷载下的三点弯曲疲劳断裂试验。计算有效裂缝长度,分析疲劳荷载下不同橡胶掺量的混凝土裂缝长度a的变化规律,并利用裂缝长度a和声发射累积能量EAE分别定义了损伤变量Da和DAE;分析疲劳荷载下不同橡胶掺量的混凝土断裂能GF的变化规律;利用声发射中的信号持续时间分析疲劳荷载下橡胶混凝土中裂缝出现和扩展的规律。结果表明,混凝土的断裂能随橡胶掺量的增加呈线性增加;在疲劳荷载下,裂缝长度a和Da均呈倒S型规律变化,而DAE呈正S型规律变化;声发射信号持续时间表明,在疲劳荷载下,橡胶混凝土中的裂缝总在荷载较小时出现或发生扩展。

关键词：橡胶混凝土疲劳损伤变量最大裂缝长度声发射累积能量

不同加载速率下CFRP加固混凝土梁动态力学性能试验研究

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建筑结构学报 2020年第7期41卷 201-206页

作者：范向前刘决丁胡少伟陆俊南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,为此对CFRP加固混凝土梁试件开展了4种加载速率(0. 1、0. 01、0. 001 mm/s和0. 000 5 mm/s)下的力学性能试验,通过位移控制的单调加载方式研究不同加载速率对CFRP加固混凝土梁试件的破坏过程、荷... 详细信息

混凝土动态力学行为具有明显的率相关性,为此对CFRP加固混凝土梁试件开展了4种加载速率(0. 1、0. 01、0. 001 mm/s和0. 000 5 mm/s)下的力学性能试验,通过位移控制的单调加载方式研究不同加载速率对CFRP加固混凝土梁试件的破坏过程、荷载-裂缝张口位移曲线、断裂能和延性指数的影响。基于实时、动态的声发射无损检测技术,对不同加载速率下CFRP加固混凝土梁断裂过程中的声发射参量进行识别和采集,从声发射角度分析了CFRP加固混凝土梁的受力特性。结果表明:低加载速率下,试件侧面预制缝附近伴有其他裂缝产生,且加载速率越低,其裂缝越明显;CFRP加固混凝土梁的开裂、极限、破坏荷载随加载速率的提高而增大;随着加载速率的提高,CFRP加固混凝土梁的断裂能和延性指数均明显增大;声发射累积振铃计数随加载速率的提高而增大。

关键词： CFRP加固混凝土梁加载速率三点弯曲试验声发射动态力学性能

中央带裂缝混凝土循环拉伸断裂试验Felicity效应

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复合材料学报 2019年第12期36卷 2968-2974页

作者：范向前刘决丁胡少伟陆俊南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室

混凝土的声发射特性是其在受载过程中的伴生现象,具有对应力或应变历史的记忆性,可以利用声发射记忆性评价混凝土结构损伤历史。通过中央带裂缝混凝土试件循环拉伸断裂试验,分析了不同声发射参量与循环荷载历程之间的关系,建立了循环拉... 详细信息

混凝土的声发射特性是其在受载过程中的伴生现象,具有对应力或应变历史的记忆性,可以利用声发射记忆性评价混凝土结构损伤历史。通过中央带裂缝混凝土试件循环拉伸断裂试验,分析了不同声发射参量与循环荷载历程之间的关系,建立了循环拉伸状态下混凝土声发射损伤模式,揭示了初始裂缝宽度对Felicity比的影响规律。结果表明,动态轴向循环荷载作用下,随着初始预制裂缝宽度的增加,混凝土棱柱体试件Felicity比逐渐增大。主要试验成果为采用声发射记忆性来评判混凝土的损伤历史提供了一种新的方法。

关键词：混凝土声发射记忆性 Felicity效应循环荷载初始裂缝宽度