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不同尺寸下再生骨料混凝土直剪性能及其损伤本构

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硅酸盐学报 2022年第2期50卷 388-395页

作者：陈宇良刘杰吴辉琴姜锐晏方广西科技大学土木建筑工程学院广西柳州545006 柳州东方工程橡胶制品有限公司广西柳州545005

以再生粗骨料取代率、试件尺寸为变化参数,设计并制作了45个再生骨料混凝土试件。通过直剪试验,观察了不同尺寸下再生骨料混凝土的破坏形态,分析了取代率和试件尺寸对再生骨料混凝土直剪性能和损伤本构的影响情况,建立了不同尺寸下再生... 详细信息

以再生粗骨料取代率、试件尺寸为变化参数,设计并制作了45个再生骨料混凝土试件。通过直剪试验,观察了不同尺寸下再生骨料混凝土的破坏形态,分析了取代率和试件尺寸对再生骨料混凝土直剪性能和损伤本构的影响情况,建立了不同尺寸下再生骨料混凝土的损伤本构模型。结果表明:峰值变形、延性系数均具有明显的尺寸效应,普通混凝土损伤发展速度变慢,再生骨料混凝土损伤发展变快;随取代率的增加,峰值变形先减小后增大,延性系数先增大后减小,损伤发展规律与取代率不成线性关系。采用的本构模型能较好地反映不同尺寸再生骨料混凝土的剪切荷载–变形关系以及损伤演化过程。

关键词：再生骨料破坏机理尺寸效应直剪性能损伤本构

UHPC大键齿干接缝直剪性能及尺寸参数分析

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第7期48卷 129-137页

作者：潘仁胜何伟伟程灵霄李传习桥梁工程安全控制教育部重点实验室长沙理工大学湖南长沙410004 长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410004

预制拼装UHPC桥梁的拼接接缝是该类桥梁整体受力尤其是剪切受力的关键.为探究UHPC大键齿干接缝的直剪性能,基于ABAQUS塑性损伤模型建立了非线性有限元模型,并采用现有文献的UHPC键齿干接缝试验数据进行了模型校验.以校验的有限元模型为... 详细信息

预制拼装UHPC桥梁的拼接接缝是该类桥梁整体受力尤其是剪切受力的关键.为探究UHPC大键齿干接缝的直剪性能,基于ABAQUS塑性损伤模型建立了非线性有限元模型,并采用现有文献的UHPC键齿干接缝试验数据进行了模型校验.以校验的有限元模型为基础,研究了UHPC大键齿干接缝直剪性能及剪切破坏过程,揭示了其两种主要破坏模式,即滑移破坏和直剪破坏.同时,开展了UHPC干接缝的大键齿尺寸参数分析,考虑的参数主要包括:键齿深度、键齿倾角和侧向应力;根据计算分析结果,大键齿尺寸建议取深齿比0.15~0.25且键齿倾角小于37°较为合理.此外,基于摩尔应力圆理论和有限元计算结果,建立了UHPC大键齿干接缝直剪承载力计算公式,经试验数据验证具有良好的适用性.

关键词：直剪性能 UHPC 大键齿干接缝非线性有限元分析参数分析剪切强度

装配式结构套筒灌浆连接的混凝土结合界面直剪性能试验研究

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浙江大学学报（工学版） 2020年第3期54卷 491-498,520页

作者：夏晋甘润立方言赵羽习金伟良浙江大学建筑工程学院浙江杭州310012 浙江大学宁波理工学院浙江宁波315100

研究灌浆层厚度、纵向钢筋、配筋率、轴向压力等因素对直剪荷载作用下套筒灌浆连接的混凝土结合界面裂缝开展、破坏形态、直剪剪切强度、裂缝-滑移曲线以及荷载-滑移曲线的影响.试验结果表明:对于无纵向钢筋试件结合界面,灌浆层厚度为1... 详细信息

研究灌浆层厚度、纵向钢筋、配筋率、轴向压力等因素对直剪荷载作用下套筒灌浆连接的混凝土结合界面裂缝开展、破坏形态、直剪剪切强度、裂缝-滑移曲线以及荷载-滑移曲线的影响.试验结果表明:对于无纵向钢筋试件结合界面,灌浆层厚度为1、10 mm界面的破坏荷载均值分别是灌浆层厚度为20 mm界面的1.69、1.14倍;对于纵向配筋结合界面,配筋率为0.9%、1.8%的试件界面破坏荷载均值分别是无筋试件界面的1.58、1.89倍,且结合界面直剪破坏延性显著提高,但由于未配箍筋,最终破坏形态为混凝土被纵向钢筋劈裂破坏,降低了结合界面的直剪剪切强度和延性;对于施加轴向压力试件,轴向压力为11.6、23.2 MPa的试件界面破坏荷载分别为无轴压试件界面的6.06、7.81倍,在23.2 MPa轴向压力下,破坏模式转化为界面破坏后的现浇部分混凝土本体破坏.

关键词：装配式混凝土结构套筒灌浆结合界面灌浆层厚度纵向钢筋轴向压力直剪性能

配置高强抗剪钢筋的混凝土整浇界面直剪性能试验研究

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土木与环境工程学报（中英文） 2021年第4期43卷 77-83页

作者：刘杰邱磊张杨陈娟娟周万清三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002

为研究抗剪钢筋的屈服强度f y和混凝土保护层厚度h对混凝土整浇界面直剪性能的影响,开展了12个Z形试件推出式试验。基于试验现象和界面实测的荷载滑移曲线,提出界面剪力传递机理。根据试件的承载力测试值,对规范ACI、PCI以及AASHTO的界... 详细信息

为研究抗剪钢筋的屈服强度f y和混凝土保护层厚度h对混凝土整浇界面直剪性能的影响,开展了12个Z形试件推出式试验。基于试验现象和界面实测的荷载滑移曲线,提出界面剪力传递机理。根据试件的承载力测试值,对规范ACI、PCI以及AASHTO的界面直剪承载力计算公式进行评估分析。结果表明:当f y由400 MPa提高至600 MPa或h由20 mm增加至40 mm时,界面的直剪强度和刚度均无显著变化,但h的变化会引起界面破坏模式的改变;混凝土的粘结力和内聚力对界面直剪承载力的贡献较大;3个规范的计算公式都能较好地应用于工程设计,但ACI和PCI计算公式过于保守,AASHTO计算公式的计算精度较高。

关键词：混凝土界面直剪性能高强钢筋混凝土保护层推出式试验

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节段拼装UHPC桥梁接缝直剪性能试验研究

节段拼装UHPC桥梁接缝直剪性能试验研究

作者：王鑫长安大学

学位级别：硕士

节段预制拼装桥梁具有施工周期短、成桥后线形质量优、跨径适应范围大和建成后维护成本低等优点,越来越受桥梁设计师的青睐。与此同时,超高性能混凝土(UHPC)因其具有超高力学性能,在桥梁建设中有着越发广阔的发展前景。接缝作为此类桥... 详细信息

节段预制拼装桥梁具有施工周期短、成桥后线形质量优、跨径适应范围大和建成后维护成本低等优点,越来越受桥梁设计师的青睐。与此同时,超高性能混凝土(UHPC)因其具有超高力学性能,在桥梁建设中有着越发广阔的发展前景。接缝作为此类桥梁的薄弱环节,目前针对其力学性能的研究还不够完善。本文在完成15个UHPC接缝试件的基础上,使用ABAQUS建立有限元模型分析其影响参数,基于应力莫尔圆理论和剪力摩擦理论,推导出UHPC胶接缝抗剪承载力计算公式和配束后UHPC胶接缝抗剪承载力计算公式,本文的主要工作和结论如下:(1)本文通过15个试件对UHPC材料在不同接缝类型(干接缝、胶接缝、湿接缝)、键齿类型(大键齿、双键齿、三键齿、配筋大键齿、配筋双键齿、配束双键齿)以及键齿角度(水平和垂直斜腹板)等试验参数下的力学性能进行试验研究,分析在不同参数下试件的开裂荷载、极限荷载、裂缝发展、强度刚度退化、荷载-滑移曲线等力学特性。结果表明:配束键齿的力学性能明显要优于其他类型参数,不仅初始刚度、开裂荷载和极限荷载得到了大幅度的提高,而且塑性变形能力得到了较大提高,极大程度上改善了、甚至可以避免键齿的脆性破坏现象;键齿配筋后,试件的开裂荷载反而会下降,同时配筋对其极限承载能力的提高有限,平均为5.8%;接缝类型对试件的影响也较为明显,整接缝试件的开裂荷载与峰值荷载相比于干接缝试件平均分别提高了27.9%和16.1%,胶接缝试件相比于干接缝试件平均分别提高了17.7%和9.5%;所有的键齿构造中,综合力学性能最好的是大键齿构造,尤其是大键齿胶接缝构造。(2)本文通过ABAQUS有限元软件对UHPC接缝的力学行为进行数值模拟,并分别对键齿数量、侧向正应力大小、键齿配筋及配束等进行了参数分析。结果表明:侧向正应力的增加对接缝极限承载力的提高有较大影响。通过有限元模拟提出了试件正应力与极限荷载值之间的计算式,并且模拟中发现:当侧向应力超过一定值后,对试件承载能力的提升就会降低甚至为零。大键齿和三键齿试件的极限承载力相差不大,分别相比于二键齿提升了23.9%和25.9%;配束键齿中钢筋束直径的增加对试件的力学性能有较大影响,提出了配束试件的钢筋束直径与提升荷载值之间的关系计算式;但配筋键齿中钢筋直径的增加,对试件承载能力的提高非常有限(钢筋直径增加1mm,承载能力的提升不足1%)。(3)本文统计了已有UHPC接缝试验数据,并以本文试验数据及文献数据对已有接缝承载力计算公式进行验证与评价,同时基于应力莫尔圆理论和剪力摩擦理论分别对UHPC胶接缝抗剪承载力计算公式和配束后UHPC胶接缝抗剪承载力计算公式进行推导。主要结论如下:已有关于UHPC键齿接缝构造的抗剪承载力计算公式中,AASHTO建议式的准确性最高,但是当侧向应力较大时,AASHTO建议式的计算结果大大高估了键齿接缝的抗剪承载力,尤其是当侧向应力超过20MPa时,计算值与试验值误差达到了50%以上;基于应力莫尔圆理论,以最大主拉应力破坏准则为基础展开键齿接缝的受力分析,推导出UHPC键齿胶接缝抗剪承载力计算公式;基于剪力摩擦理论对配束后键齿承载力提高值进行分析,通过有限元数据以及试验数据的拟合,推导出配束后UHPC胶接缝抗剪承载力计算公式。

关键词：节段预制拼装键齿接缝 UHPC 直剪性能模型试验

矿渣—粉煤灰基地聚物混凝土直剪性能试验研究

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矿渣—粉煤灰基地聚物混凝土直剪性能试验研究

作者：沈颖湖南大学

学位级别：硕士

地聚物是铝硅酸盐材料在碱激发剂的作用下形成的胶凝材料。由于地聚物胶凝材料的制备过程不经过高温煅烧,因此可以节省大量能耗;而且地聚物的主要原料为工业废料,同时也减少了大量废物污染。实现地聚物混凝土在建筑工程中的应用可以推... 详细信息

地聚物是铝硅酸盐材料在碱激发剂的作用下形成的胶凝材料。由于地聚物胶凝材料的制备过程不经过高温煅烧,因此可以节省大量能耗;而且地聚物的主要原料为工业废料,同时也减少了大量废物污染。实现地聚物混凝土在建筑工程中的应用可以推动工业废料的绿色循环,减少能源与资源的浪费以及环境污染。本文以混凝土强度、抗剪钢筋配筋率、剪切面尺寸为研究因素,对矿渣-粉煤灰基地聚物混凝土的直剪性能展开试验研究,研究成果如下:(1)对于地聚物混凝土直剪试件,随着混凝土强度和抗剪钢筋配筋率的提高,地聚物混凝土的抗剪刚度和抗剪强度都有明显提高。与配筋率为0.83%时相比,在配筋率为1.31%、1.88%下,提高混凝土强度对其抗剪强度的提高更加显著。提高抗剪钢筋的配筋率有利于抑制剪切面剪切裂缝的发展,残余抗剪强度也有所提高。改变剪切面的宽度对地聚物混凝土的抗剪强度的影响较小;改变剪切面高度对地聚物混凝土抗剪强度的影响较为显著,表现为增加剪切面高度,剪切应力有所下降。(2)地聚物混凝土直剪试件的裂缝发展模式、破坏模式、剪应力-滑移关系曲线与普通硅酸盐混凝土试件基本相同,本试验中地聚物混凝土的抗剪强度略高于普通硅酸盐混凝土。(3)试验值与现有规范中规定的计算公式和常用的经验公式的理论计算值对比结果显示所有试件的试验值都大于计算值,表明现有的ACI、PCI、CSA三种规范的抗剪承载力计算公式可以用于安全计算地聚物混凝土的抗剪强度。本文根据试验所得的极限抗剪强度值拟合得到计算地聚物混凝土抗剪强度的非线性和线性预测模型公式。(4)利用ABAQUS有限元软件对地聚物混凝土直剪试验的非线性仿真分析结果表明地聚物混凝土在剪切荷载作用下的剪应力-滑移曲线分为线弹性段、非线性变形段、下降段和残余阶段,和试验结果的剪应力-应变关系曲线形状吻合。混凝土损伤云图表明试件破坏后左右两边混凝土发生明显竖向滑移,裂缝贯穿剪切面,在剪切面附近产生较多斜裂缝并发生混凝土破坏。

关键词：地聚物混凝土直剪性能混凝土强度配筋率剪切面尺寸

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密拼双向不出筋RC叠合板拼缝直剪性能研究

密拼双向不出筋RC叠合板拼缝直剪性能研究

作者：张程西鹏西南科技大学

学位级别：硕士

近年来,我国正在大力推进新型城镇化建设,着力发展绿色建筑,提高建筑质量和效率,走向建筑工业化,新型装配式建筑成为我国未来建筑事业发展的必然趋势。预制底板出筋的RC叠合板作为主要的水平承重构件,在工程中已广泛应用,相较于传统的... 详细信息

近年来,我国正在大力推进新型城镇化建设,着力发展绿色建筑,提高建筑质量和效率,走向建筑工业化,新型装配式建筑成为我国未来建筑事业发展的必然趋势。预制底板出筋的RC叠合板作为主要的水平承重构件,在工程中已广泛应用,相较于传统的整体现浇楼板,出筋RC叠合楼板能在一定程度上降低资源浪费、环境污染及施工机械化程度低等缺点。然而,预制底板存在侧出筋,使得叠合板拼缝之间留有现浇带,仍不能较为完善地解决节能较差、制作繁琐、安装困难等问题,严重制约了叠合板的进一步推广。有鉴于此,本文为解决叠合板拼缝的遗留问题,采用密拼双向不出筋RC叠合板为研究对象,结合RC叠合板在水平地震下拼缝受剪的特点,围绕拼缝的直剪性能展开以下四个方面的研究:(1)不出筋RC叠合板建造技术研发。根据叠合板在建筑施工及相关规范的要求,提出一种不出筋RC叠合板建造技术,对装配设计、构件生产、技术施工流程、拼缝及支座节点的设计作出详细说明。(2)对不出筋RC叠合板开展直剪性能试验研究。采用荷载-位移混合控制对5个不出筋RC叠合板试件及3个整体现浇板试件进行水平加载试验,记录试验时裂缝的发展及附加钢筋的应变,讨论附加恒载及附加钢筋配筋率对拼缝破坏模式、受力机理、承载能力、刚度及延性的影响,与同等规格的现浇板试件进行直剪性能对比分析。试验结果表明增大附加恒载对RC叠合板直剪承载力无明显影响,降低附加钢筋配筋率会使钢筋的销栓作用减弱,导致脆性增强而延性变差。此外,与同等规格的现浇板对比,RC叠合板拼缝的直剪承载力和刚度相对较弱,但变形能力却相对较好。(3)推导不出筋RC叠合板拼缝直剪承载力计算公式。根据国内外相关规范及强度理论,分析拼缝直剪承载能力的影响因素,结合密拼叠合板的受力特性,提出适用于不出筋RC叠合板拼缝直剪承载力计算公式。(4)不出筋RC叠合板拼缝直剪性能有限元分析。采用ABAQUS有限元软件对不出筋RC叠合板进行数值模拟,分析附加恒载及附加钢筋配筋率对叠合板模型的受力过程、应力分布、钢筋应变的影响。再将模拟结果与试验结果进行对比,并对叠合板进行参数化分析。

关键词：叠合板拼缝直剪性能承载力计算有限元分析

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预制节段UHPC梁接缝直剪性能研究

预制节段UHPC梁接缝直剪性能研究

作者：黄承旺广东工业大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土是一种新型的水泥基复合材料,具有超高强度、高抗拉强度、高韧性和优异的耐久性能,在预制节段桥梁领域有巨大的应用前景。预制节段UHPC桥梁将会进一步提高预制结构的中长期性能,为预制节段混凝土桥梁提供了截面更轻薄、... 详细信息

超高性能混凝土是一种新型的水泥基复合材料,具有超高强度、高抗拉强度、高韧性和优异的耐久性能,在预制节段桥梁领域有巨大的应用前景。预制节段UHPC桥梁将会进一步提高预制结构的中长期性能,为预制节段混凝土桥梁提供了截面更轻薄、性能更高、潜在成本更节约和施工更快速的替代方案。与传统的现浇混凝土桥梁相比,预制节段UHPC桥梁的区别之一在于预制节段之间存在接缝,接缝处纵向钢筋也不连续,仅靠键齿和预应力束保持连接,容易遭受剪切破坏,其性能的优劣是影响全桥受力的重要因素和关键环节。目前,国内外对抗压强度在110 MPa～140 MPa之间的UHPC接缝的研究仍然较少,且国内相关规范也比较滞后,对其进行直剪试验非常必要。因此本文从试验研究和数值模拟两方面对预制节段UHPC梁接缝的直剪性能进行研究,主要研究内容有:(1)本次试验主要以键齿数量、水平约束力、钢纤维掺量和接缝类型为研究参数,对25个“Z”型接缝试件进行推出试验。并观测记录裂缝发展形态、开裂强度、极限强度和残余强度等试验数据,对开裂模式成因和极限抗剪机理等力学行为进行了研究,总结分析了各试验参数对预制节段UHPC梁接缝直剪性能的影响规律。(2)在试验的基础上,利用有限元软件ABAQUS建立预制节段UHPC梁接缝的数值模型,并将模型的直剪承载力、破坏模式和荷载-位移曲线与试验结果进行对比分析,验证了模型的准确性。最后在校准后的模型基础上进行后续的参数拓展研究,模拟参数包括键齿高度、键齿深度和水平约束力。对数值模拟结果进行分析,并给出了预制节段UHPC桥梁接缝的构造设计建议。(3)对既有接缝(掺入钢纤维)的试验数据进行整理汇总,以本文试验数据和文献试验数据为参照,对AASHTO公式、JSCE公式、Turmo公式、孙莉公式、Rombach公式和Liu tongxu公式的准确性进行评估,并分析了其公式的适用性。(4)基于接缝斜压杆模型,以莫尔应力圆为分析方法,并采用两种不同的破坏准则分别推导了两个UHPC接缝直剪承载力计算公式。其中,基于最大拉应力破坏准则的公式的计算值和本文试验值的比值平均值、标准差和变异系数分别为0.996、0.171和0.172;基于莫尔-库伦破坏准则的公式的计算值与本文试验值的比值平均值、标准差和变异系数分别为0.748、0.126和0.168。公式均能够准确地预估UHPC接缝的直剪承载力且可靠性较好。此外,基于最大拉应力破坏准则推导的公式在引入多键齿强度折减系数(0.7)后能更准确地预估UHPC接缝的直剪承载力,其比值平均值、标准差和变异系数分别为0.904、0.093和0.103。(5)简要介绍了“剪摩擦”理论。并根据UHPC接缝裂后的特征,基于“剪摩擦”理论对纤维接缝的试验数据进行回归分析,得到了不同纤维掺量下的接缝直剪残余强度的简易公式。

关键词：预制节段桥梁接缝直剪性能超高性能混凝土推出试验有限元

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不同构造的榫卯接缝直剪性能试验研究

建筑结构 2021年第9期51卷 1-6页

作者：初明进刘继良王博安宁李爱群北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044 大连理工大学土木工程学院大连116024 山东艾科福建筑科技有限公司烟台264006 烟台大学土木工程学院烟台264005

通过对3个不同榫卯构造的试件开展直剪试验,研究了榫卯构造对接缝受力性能的影响。结果表明,榫卯接缝构造合理,整体性良好;水平连接钢筋伸入榫卯接缝凹槽内长度为10倍钢筋直径时,在试件达到峰值荷载前水平连接钢筋受拉屈服,未出现滑移... 详细信息

通过对3个不同榫卯构造的试件开展直剪试验,研究了榫卯构造对接缝受力性能的影响。结果表明,榫卯接缝构造合理,整体性良好;水平连接钢筋伸入榫卯接缝凹槽内长度为10倍钢筋直径时,在试件达到峰值荷载前水平连接钢筋受拉屈服,未出现滑移或锚固失效迹象;榫卯构造对榫卯接缝受力性能影响显著,增大纵向孔洞截面可提高开裂荷载、开裂位移和峰值位移,但降低了接缝刚度;当榫卯接缝纵向孔洞内侧与横向凹槽底部在同一平面时,增大纵向孔洞截面对承载力影响较小。

关键词：榫卯接缝直剪性能榫卯构造锚固长度连接性能