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功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

冻融作用对自密实轻骨料混凝土声发射特性影响

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工程力学 2022年第9期39卷 133-140,169页

作者：李京军闫珺牛建刚内蒙古科技大学土木工程学院包头014010 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室包头014010

为研究冻融后自密实轻骨料混凝土单轴压缩下的声发射(AE)特性,对未掺引气剂的自密实轻骨料混凝土试件进行0次、50次、100次快速冻融试验。结果表明:随着冻融次数增加,试件轴压应力-应变曲线趋于完整,峰值应力有明显降低;声发射峰值频率... 详细信息

为研究冻融后自密实轻骨料混凝土单轴压缩下的声发射(AE)特性,对未掺引气剂的自密实轻骨料混凝土试件进行0次、50次、100次快速冻融试验。结果表明:随着冻融次数增加,试件轴压应力-应变曲线趋于完整,峰值应力有明显降低;声发射峰值频率主要位于15 kHz~45 kHz,85 kHz~105 kHz,235 kHz~255 kHz和285 kHz~320 kHz这4个“优势频段”区间,对应于混凝土内部预存裂纹或孔隙压密,骨料/砂浆界面增强层的开裂,粗骨料断裂破坏以及砂浆的开裂。受冻后的试件在轴压作用经历拉伸裂缝与剪切裂缝之间的交替转化,最终形成主裂缝导致破坏。冻融作用以及应力水平变化对AE信号源分布有较大影响,随着应力水平的增加,AE信号源趋于活跃,且在试样断裂面有聚集趋势。

关键词：自密实轻骨料混凝土冻融循环声发射单轴压缩峰值应力

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拟静力作用下群钉连接件抗剪性能研究

工程力学 2020年第7期37卷 201-213页

作者：赵根田侯智译高鹏王达内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014010

为研究低周往复荷载作用下群钉连接件的劣化过程和退化机理,以栓钉直径、混凝土强度等级、加载方式为参数设计9个试件进行试验,并采用ABAQUS进行精细分析,研究群钉抗剪连接件的破坏模式、刚度退化、损伤累积、抗剪承载力及能量耗散等指... 详细信息

为研究低周往复荷载作用下群钉连接件的劣化过程和退化机理,以栓钉直径、混凝土强度等级、加载方式为参数设计9个试件进行试验,并采用ABAQUS进行精细分析,研究群钉抗剪连接件的破坏模式、刚度退化、损伤累积、抗剪承载力及能量耗散等指标。结果表明:混凝土强度相同时,试件的抗剪承载力随栓钉直径的增加而提高,而抗剪刚度和能量耗散等指标变化不明显。对于直径较大的栓钉,各项性能指标还会出现劣化。混凝土强度增加,试件的抗剪承载力和抗剪刚度提高,耗能增加,滑移值减小。低应力循环加载时,试件较早出现损伤累积,其损伤累积速度随栓钉直径的增大而增加。高应力循环加载时,试件表现出损伤累积滞后现象,在第3个循环节开始出现损伤快速累积。群钉多层排列时,栓钉传力不均匀,靠近加载端的栓钉承担的剪力大于其他栓钉。当混凝土强度在C35和C45之间时,建议采用直径16 mm的栓钉与之搭配。

关键词：群钉连接件拟静力试验抗剪承载力损伤累积刚度退化

部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙抗震及其修复试验研究

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建筑结构学报 2023年第5期44卷 157-169页

作者：李补拴周伟赵根田陈明曹亚楠内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014010

一字形RC短肢剪力墙因延性及平面外稳定性差而在高层建筑应用中受到限制,为此,设计并制作了2片剪跨比为2的部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙,进行了拟静力试验,研究了轴压比对剪力墙抗震性能的影响。结果表明:剪力墙表现为剪切黏... 详细信息

一字形RC短肢剪力墙因延性及平面外稳定性差而在高层建筑应用中受到限制,为此,设计并制作了2片剪跨比为2的部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙,进行了拟静力试验,研究了轴压比对剪力墙抗震性能的影响。结果表明:剪力墙表现为剪切黏结破坏,滞回曲线呈反S形,具备较好的延性及耗能性能。基于试验结果,对震后2片剪力墙采用增设栓钉的方式进行了修复处理并完成了拟静力试验。结果表明:修复剪力墙呈剪切斜压破坏,滞回曲线呈较为饱满的梭形,整体工作性能得到明显改善,承载力基本能恢复至震损前水平,但延性及耗能能力略有下降;随轴压比增大,对原剪力墙与修复剪力墙的承载力影响不大,延性下降,耗能能力略有提升。根据试验结果,提出一字形部分包覆钢-混凝土组合暗柱RC短肢剪力墙受剪承载力计算式,计算值与试验值之比为0.973,两者吻合较好。

关键词：部分包覆钢-混凝土组合柱短肢剪力墙拟静力试验震后修复抗震性能

部分包覆钢-混凝土十字形和T形截面组合柱抗震性能及轴压比限值分析

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建筑结构学报 2023年第8期44卷 99-109页

作者：李补拴周伟赵根田祁德志李雨颉内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 内蒙古科技大学内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014010

为解决传统矩形截面柱柱楞突出墙面及柱梁在弱轴方向连接的复杂问题,以试验轴压比为参数,完成了3个十字形和3个T形截面的部分包覆钢-混凝土组合柱拟静力试验,分析其破坏形态和抗震性能指标。建立ABAQUS数值分析模型,并以加载角度、轴压... 详细信息

为解决传统矩形截面柱柱楞突出墙面及柱梁在弱轴方向连接的复杂问题,以试验轴压比为参数,完成了3个十字形和3个T形截面的部分包覆钢-混凝土组合柱拟静力试验,分析其破坏形态和抗震性能指标。建立ABAQUS数值分析模型,并以加载角度、轴压比为参数开展轴压比限值分析。研究结果表明:两类异形截面柱最终均呈现压弯破坏,滞回曲线饱满,承载力稳定,延性和耗能性能良好;十字形和T形截面柱最不利加载角度均为45°。提出了部分包覆钢-混凝土组合柱的试验轴压比与设计轴压比换算关系,以位移延性系数为衡量标准,在抗震等级为一、二、三级时,建议十字形截面柱的设计轴压比限值分别取0.6、0.7、0.8,T形截面柱分别取0.35、0.45、0.55。

关键词：部分包覆混凝土组合柱异形截面有限元模拟抗震性能轴压比限值

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砂浆流变参数的Marsh筒法和微坍法测定

材料导报 2022年第9期36卷 98-104页

作者：李京军谭德林牛建刚内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 内蒙古自治区土木工程安全与耐久重点实验室内蒙古包头014010

流变仪常被用于测定砂浆的流变参数,但因设备、试验参数等差异,不同设备的测试结果不具可比性。基于此,本工作提出了两种简便且实用的砂浆流变参数测定方法,即Marsh筒法和微坍法,并对比分析了这两种方法的适用性。结果表明,砂浆流变模... 详细信息

流变仪常被用于测定砂浆的流变参数,但因设备、试验参数等差异,不同设备的测试结果不具可比性。基于此,本工作提出了两种简便且实用的砂浆流变参数测定方法,即Marsh筒法和微坍法,并对比分析了这两种方法的适用性。结果表明,砂浆流变模型的选取与测试方法有关,对于Marsh筒法,宜选用H-B模型;对于微坍法,宜选用宾汉姆模型。Marsh筒法的试验结果受砂浆自身重力和惯性力的影响作用较大,导致砂浆的塑性粘度离散性大;而微坍法的试验结果离散性小,可重复性高,可有效减小砂浆自身重力和惯性力的影响作用,更适用于测试砂浆流变参数。

关键词：流变参数砂浆 Marsh筒法微坍法

含随机裂纹网络孔隙材料渗透率的逾渗模型研究

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物理学报 2015年第13期64卷 316-326页

作者：李乐李克非清华大学土木工程系教育部土木工程安全与耐久重点实验室北京100084

采用逾渗理论对含随机裂纹网络的孔隙材料渗透性进行研究.开裂孔隙材料渗透率的影响因素包括裂纹网络的几何特征、孔隙材料本体渗透率以及裂纹开度,本文使用连续区逾渗理论模型建立了渗透率的标度律.对于裂纹网络的几何特征,本文基于连... 详细信息

采用逾渗理论对含随机裂纹网络的孔隙材料渗透性进行研究.开裂孔隙材料渗透率的影响因素包括裂纹网络的几何特征、孔隙材料本体渗透率以及裂纹开度,本文使用连续区逾渗理论模型建立了渗透率的标度律.对于裂纹网络的几何特征,本文基于连续区逾渗理论并考虑裂纹网络的分形特征提出了有限区域内二维随机裂纹网络的连通度定义;对随机裂纹网络的几何分析表明,随机裂纹局部团簇效应会降低裂纹网络的整体连通性,随机裂纹网络的标度指数并非经典逾渗理论给出的固定值,而是随着网络的分形维数的减小而增大.本文在网络连通度和主裂纹团的曲折度的基础上,提出了开裂孔隙材料渗透率标度律的解析表达,K=K0(Km,b)(ρ-ρc)μ,分别考虑了裂纹网络的几何逾渗特征(ρ-ρc)μ、孔隙材料渗透率Km以及裂纹开度比b;对有限区域含有随机裂纹网络的孔隙材料渗透过程的有限元模拟表明,K0在裂纹逾渗阈值附近与b呈指数关系,但当裂纹的局部渗透率与Km比值高于106后,开度比b对渗透率不再有影响.

关键词：裂纹网络渗透率逾渗阈值连通度

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风沙环境变量相似理论及其应用研究

应用基础与工程科学学报 2018年第3期26卷 640-649页

作者：郝贠洪刘艳晨郭健霍俊芳郝庆丽时金娜内蒙古工业大学土木工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051

为研究工程材料在室内模拟环境侵蚀实验结果与室外实际冲蚀环境下损伤结果的对应关系,通过实际风沙环境统计结果、沙尘浓度与下沙率的转化关系,在相似理论的基础上,提出风沙环境变量相似理论（SEMS）.该理论可分析室外实际冲蚀环境和室... 详细信息

为研究工程材料在室内模拟环境侵蚀实验结果与室外实际冲蚀环境下损伤结果的对应关系,通过实际风沙环境统计结果、沙尘浓度与下沙率的转化关系,在相似理论的基础上,提出风沙环境变量相似理论（SEMS）.该理论可分析室外实际冲蚀环境和室内模拟冲蚀实验的变量（沙尘浓度、冲蚀速度）换算,求解出实际冲蚀时间和室内模拟冲蚀时间的比例关系,为室内模拟结果评估实际风沙环境中材料耐久性提供依据.以风沙环境中水泥砂浆耐久性为例分析了风沙环境变量相似理论的具体应用.

关键词：风沙环境相似理论变量相似时间相似性耐久性

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无侧限抗压强度异常值处理新方法的研究

岩土工程学报 2020年第S1期42卷 137-140页

作者：刘鸿飞刘俊芳苏跃宏金言内蒙古工业大学内蒙古自治区土木工程结构与力学重点实验室内蒙古呼和浩特010051

在道路工程中,路面主要承受车辆荷载作用,路面结构应具有足够的强度、刚度、耐久性等性能。故路面结构材料的性能是影响路面服役期质量的重要保证。目前,公路工程中基层材料多选用无机结合类稳定材料,其强度常常采用无侧限抗压强度试验... 详细信息

在道路工程中,路面主要承受车辆荷载作用,路面结构应具有足够的强度、刚度、耐久性等性能。故路面结构材料的性能是影响路面服役期质量的重要保证。目前,公路工程中基层材料多选用无机结合类稳定材料,其强度常常采用无侧限抗压强度试验测定。在试验结果处理时,对于异常值的处理目前规范推荐3倍标准偏差法(简称3S法)。由于无侧限抗压强度试验样本数较小,采用3S法无法对试验数据中的部分特异数据剔除。针对这一问题,提出了t分布置信区间的新方法,对该方法从理论上进行了分析,另通过对比其他异常值处理方法,证实了t分布置信区间分析法在处理无侧限抗压强度试验数据时是切实可行的,并证实此方法既保证了可能范围的大小又保证了总体指标落在该范围内的概率。

关键词：无侧限抗压强度试验异常值处理置信区间