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GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片力学性能研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 238-244,252页

作者：陈晟晟周春恒章子华宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂... 详细信息

为研究GFRP筋混杂纤维混凝土隧道管片的力学性能,进行了三个不同GFRP筋配筋率的钢-聚丙烯纤维混凝土管片静力受弯试验,获得了试件的破坏形态、承载力及裂缝扩展模式。考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结,采用ABAQUS建立了GFRP筋混杂纤维混凝土管片的有限元模型,分析了不同混杂纤维掺量和配筋率对管片受弯承载力的影响。研究结果表明:GFRP筋混杂纤维混凝土管片的破坏主要是由跨中主裂缝贯穿和GFRP筋材断裂导致;在纤维体积掺量不变的情况下,提高纵向受拉GFRP筋的配筋率,可以有效提高管片的受弯承载力;在数值计算中,考虑GFRP筋与混杂纤维混凝土的界面黏结滑移的有限元模型能更准确地模拟试件的开裂荷载、极限荷载和弯曲刚度;在承载力不变的情况下,增加混杂纤维的体积分数能有效减少管片的配筋率,并且提高管片的抗变形能力;通过回归分析,提出了纤维掺量与配筋率关系的计算式,理论计算结果与数值结果符合较好。

关键词： GFRP筋混杂纤维混凝土配筋率静力受弯试验界面黏结有限元模型

Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算模型和总疲劳寿命计算

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材料导报 2024年第4期38卷 192-199页

作者：王万祯宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和... 详细信息

基于位错随循环加载次数的增加加速移动、聚合形成疲劳裂纹的试验事实,假设疲劳裂纹萌生速率是循环加载次数的单调递增幂函数,通过积分推导出疲劳裂纹萌生寿命计算模型。Q460C钢缺口板的疲劳试验结果显示,疲劳裂纹萌生寿命、扩展寿命和总疲劳寿命均随应力幅和名义最大应力的降低而增加,疲劳裂纹形成寿命与总疲劳寿命的比值为0.82~0.90。我国《钢结构设计标准》建议的总疲劳寿命计算式的计算误差为-17.0%~+84.9%。以椭球面断裂模型作为裂尖开裂判据,对Q460C钢缺口板的疲劳裂纹扩展进行了理论计算和数值模拟。以疲劳裂纹萌生处应变溢出时裂纹长度0.05 mm作为疲劳裂纹萌生临界尺寸,标定的Q460C钢缺口板的疲劳裂纹萌生寿命计算式、扩展寿命计算式和总疲劳寿命计算式的计算误差分别为-15.0%~-1.2%、-12.4%~+2.8%和-12.1%~-1.4%。

关键词：缺口板疲劳试验疲劳裂纹萌生寿命扩展寿命椭球面断裂模型

新型不锈钢螺栓连接件疲劳后力学性能退化研究

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自然灾害学报 2024年第2期33卷 197-206页

作者：刘小玲单江北汪炳王吟枫宁波大学海运学院浙江宁波315211 宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211

为探究装配式组合梁中新型不锈钢螺栓连接件疲劳后的力学性能,开展螺栓连接件疲劳后力学性能仿真方法研究。首先,基于当前螺栓连接件存在的问题与不足,设计了一种耐锈蚀、方便拆卸的新型螺栓连接件。其次,进行1组静载推出试验,4组不同... 详细信息

为探究装配式组合梁中新型不锈钢螺栓连接件疲劳后的力学性能,开展螺栓连接件疲劳后力学性能仿真方法研究。首先,基于当前螺栓连接件存在的问题与不足,设计了一种耐锈蚀、方便拆卸的新型螺栓连接件。其次,进行1组静载推出试验,4组不同疲劳加载次数后的静载推出试验,分析了试件破坏特征以及力学性能退化规律。最后,基于材料剩余强度理论,引入考虑疲劳损伤的混凝土和螺栓连接件的材料退化本构模型,建立不同疲劳加载次数后的螺栓连接件力学性能退化仿真计算流程,并对仿真结果进行了验证。结果表明:新型螺栓连接件疲劳加载270万次后剩余承载力退化了12.1%,且疲劳后破坏模式为螺栓剪断。采用的材料本构退化模型的仿真计算值与试验结果吻合较好,能够合理地反映螺栓在疲劳后的力学性能退化状况。

关键词：装配式组合梁不锈钢螺栓连接件推出试验数值仿真疲劳性能

受火后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第2期45卷 63-73页

作者：郑家豪李俊华陈佳威张振文宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 泉州信息工程学院土木工程学院福建泉州362000

为了研究火灾后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对4榀受火后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙、1榀受火后现浇剪力墙对比试件及1榀常温未受火套筒灌浆连接剪力墙对比试件进行低周反复加载试验,研究受火时间、暗柱设置、套筒... 详细信息

为了研究火灾后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对4榀受火后套筒灌浆连接装配式混凝土剪力墙、1榀受火后现浇剪力墙对比试件及1榀常温未受火套筒灌浆连接剪力墙对比试件进行低周反复加载试验,研究受火时间、暗柱设置、套筒灌浆连接方式对套筒灌浆连接混凝土剪力墙的破坏形态、承载力、刚度、延性、耗能能力的影响。试验结果表明:与常温未受火套筒灌浆连接剪力墙相比,受火后套筒灌浆连接剪力墙在低周往复拟静力加载过程中会出现混凝土塌落现象,受火60、113 min的套筒灌浆连接剪力墙承载力分别降低4.68%、13.15%,位移延性系数分别降低2.56%、7.73%,初始刚度分别降低9.92%、27.73%;在相同受火时间下,暗柱对受火后套筒灌浆连接混凝土剪力墙的承载力影响不大,但可以增加刚度、延性和耗能能力;与现浇剪力墙相比,受火113 min后套筒灌浆连接剪力墙承载力降低20.72%,初始刚度降低9.33%,位移延性系数增加4.68%,在屈服前耗能能力优于现浇剪力墙,在屈服后耗能能力劣于现浇剪力墙。

关键词：装配式混凝土剪力墙套筒灌浆连接火灾后拟静力试验抗震性能

冻融循环环境下方钢管混凝土粘结强度试验研究

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工程力学 2024年第S1期41卷 206-214页

作者：李俊华王维宸周春恒陈志辉泉州信息工程学院土木工程学院福建泉州362000 宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211

为研究冻融循环环境下方钢管混凝土的粘结性能,设计制作了19组57个方钢管混凝土短柱试件,并对这些试件开展冻融循环后的推出试验。获得了试件的荷载-滑移曲线,分析方钢管混凝土粘结力的组成以及冻融循环次数、构件长细比、钢管宽厚比对... 详细信息

为研究冻融循环环境下方钢管混凝土的粘结性能,设计制作了19组57个方钢管混凝土短柱试件,并对这些试件开展冻融循环后的推出试验。获得了试件的荷载-滑移曲线,分析方钢管混凝土粘结力的组成以及冻融循环次数、构件长细比、钢管宽厚比对粘结强度的影响。试验结果表明,冻融循环后方钢管混凝土的荷载-滑移曲线与常温下总体相似,包含无滑移段、上升段、下降段、残余段。无滑移段的粘结作用由化学胶结力提供,滑移产生后的粘结作用由摩擦力和机械咬合力提供。在试验参数范围内,方钢管混凝土的粘结强度随着冻融循环作用次数增加呈幂函数减小,随着构件长细比的增大呈线性降低,随着钢管宽厚比的增大呈指数下降。在试验结果基础上,提出了冻融循环后方钢管混凝土粘结强度的计算公式,计算结果与试验结果总体总体吻合。

关键词：钢管混凝土冻融循环推出试验粘结强度粘结退化

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张弦式钢-竹组合工字形梁的短期受弯性能

哈尔滨工业大学学报 2024年第1期56卷 93-102页

作者：单奇峰童科挺丁静姝李玉顺宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、... 详细信息

为研究张弦式钢-竹组合工字形梁的受弯性能,以预应力水平、张弦及加载方式为基本参数,设计制作了12根张弦式钢-竹组合工字形梁进行受弯试验,观察分析了加载过程中组合梁的试验现象、破坏特征,探究了各参数对组合梁承载能力、应变分布、变形性能等的影响规律,并推导得出了张弦式组合梁承载力的近似计算公式。结果表明:张弦式组合梁的整体性能优良、组合效应突出,具有良好的变形性能及承载能力;张弦试件的破坏形态主要为翼缘竹材撕裂、局部钢材屈曲等破坏;施加预应力及提高预应力水平能有效增加组合梁的变形性能,以及在相同挠度控制条件下的承载能力,且采用二点张弦布置预应力筋时可获得更好的效果;张弦式组合梁跨中截面应变分布符合平截面假定,且随着预应力水平提高而中性轴下移;最后,基于理论计算得出的承载力与试验值较为接近且相对保守,近似计算公式具有较好的适用性。

关键词：组合结构张弦式钢-竹组合梁受弯性能张弦方式承载力计算

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纤维缠绕GFRP管约束混凝土的轴压性能与设计模型

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复合材料学报 2024年第8期41卷 4246-4258页

作者：叶晗晖徐声亮茅鸣布占宇宁波大学土木工程与地理环境学院宁波315211 宁波市政工程建设集团股份有限公司宁波315012 宁波建工建乐工程有限公司宁波315020

设计制作了18组54个纤维缠绕玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土圆柱试件,参数包括纤维层数(6、10)、纤维角度(±45°、±60°、±80°)、长细比(2、4)和受压截面(全截面、核心混凝土),基于轴心受压试验结果,提出了依据纤维角度的... 详细信息

设计制作了18组54个纤维缠绕玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束混凝土圆柱试件,参数包括纤维层数(6、10)、纤维角度(±45°、±60°、±80°)、长细比(2、4)和受压截面(全截面、核心混凝土),基于轴心受压试验结果,提出了依据纤维角度的面向设计的峰值应力预测模型。研究结果表明:GFRP管可有效提高约束试件的强度和延性。试件的峰值强度随着纤维角度和层数的增大而增大,长细比大的试件峰值强度的提升幅度更大,全截面受压会对约束试件的环向性能造成不利的影响。约束模式主要由纤维角度决定,其中±60°和±80°角度的试件为强约束,呈脆性破坏,±45°角度的试件为弱约束,呈延性破坏。通过研究峰值强度与有效约束强度之间的数学关系,所得到的面向设计的简化模型,对于求解不同纤维角度试件的峰值强度具有足够的精度,可为相关的工程实际应用提供参考。

关键词： GFRP管约束混凝土纤维角度轴压性能约束模式设计模型

玻璃纤维增强复合材料管约束装配式混凝土桥墩抗震性能

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复合材料学报 2024年

作者：叶晗晖茅鸣布占宇宁波大学土木工程与地理环境学院宁波建工建乐工程有限公司

为提高装配式混凝土桥墩在地震作用下的结构性能，设计并制作了2个不同厚度的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束桥墩(SPCG1， SPCG2)和1个无约束对比桥墩(SPC)，柱与承台采用灌浆套筒进行预制拼装连接。拟静力试验结果表明，GFRP管约束... 详细信息

为提高装配式混凝土桥墩在地震作用下的结构性能，设计并制作了2个不同厚度的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)管约束桥墩(SPCG1， SPCG2)和1个无约束对比桥墩(SPC)，柱与承台采用灌浆套筒进行预制拼装连接。拟静力试验结果表明，GFRP管约束有效改善了墩柱塑性铰区的破坏，提升了装配式混凝土桥墩的抗震性能。相比SPC，SPCG1和SPCG2的极限位移分别提高了23.2%和30.9%，延性系数分别提高了16.7%和54.6%，在7%漂移率下的剩余承载力分别提高了103.3%和90.4%，残余位移分别降低了21.4%和32.0%。建议的该类预制拼装桥墩的损伤量化区间和定性描述可为相关实际工程应用提供参考。

关键词：装配式混凝土桥墩 GFRP管拟静力试验抗震性能

摩尔比对MMOS水泥力学性能和变形行为的影响及机理

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建筑材料学报 2024年第8期27卷 733-743页

作者：巴明芳马哲洋纪璐鑫崔嘉铭柳俊哲宁波大学土木工程与地理环境学院浙江宁波315211 青岛农业大学建筑工程学院山东青岛266109

研究了原材料摩尔比(n(MgO)∶n(MgSO_(4))∶n(H_(2)O))对改性硫氧镁(MMOS)水泥力学性能和变形行为的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)等测试技术对其机理进行分析.结果表明:MMOS水... 详细信息

研究了原材料摩尔比(n(MgO)∶n(MgSO_(4))∶n(H_(2)O))对改性硫氧镁(MMOS)水泥力学性能和变形行为的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及热重分析(TG)等测试技术对其机理进行分析.结果表明:MMOS水泥的抗压强度和抗折强度随着水硫比和氧硫比的提高均呈提升趋势.其中原材料摩尔比为10∶1∶12时,水泥力学性能最优.不同摩尔比MMOS水泥在56d龄期内均呈膨胀变形,其中总变形随水硫比和氧硫比的提高呈减小趋势;自收缩变形随水硫比的提高而减小,随氧硫比的提高呈先增后减趋势.这主要是由于硬化后不同摩尔比MMOS水泥中的水化产物Mg(OH)_(2)和5·1·7相(5Mg(OH)_(2)·MgSO_(4)·7H_(2)O)含量各有不同.当Mg(OH)_(2)含量减少,而5·1·7相含量增加时,MMOS水泥的膨胀变形量降低,同时其抗折强度和抗压强度有所提升.

关键词：摩尔比改性硫氧镁水泥力学性能体积变形机理分析