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玉米秸秆灰柠檬酸改性处理对水泥基材料主要理化性能的影响

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复合材料学报 2024年

作者：范炜刘国超陈龙辉王德辉福州大学土木工程学院福建江夏学院新型高性能混凝土材料与结构福建省高校工程研究中心福建筑兆建设有限公司

中国是农业大国，每年都会产生大量的玉米秸秆，亟需提高其综合利用率。玉米秸秆焚烧后的残渣具有潜在的火山灰活性，可望改善混凝土的性能。然而，玉米秸秆灰含有一定的杂质，不利于混凝土的相关性能，需要进行改性处理。为了减少杂质... 详细信息

中国是农业大国，每年都会产生大量的玉米秸秆，亟需提高其综合利用率。玉米秸秆焚烧后的残渣具有潜在的火山灰活性，可望改善混凝土的性能。然而，玉米秸秆灰含有一定的杂质，不利于混凝土的相关性能，需要进行改性处理。为了减少杂质的影响，对玉米秸秆灰进行柠檬酸浸泡处理，对比分析了原状玉米秸秆灰和酸浸玉米秸秆灰在水泥基材料中的作用机制。结果表明：采用柠檬酸改性技术可以有效地减少玉米秸秆灰中的杂质，并能够提高水泥基材料的强度。随着玉米秸秆灰掺量的增加，试样基体的水化硅酸钙峰值面积先增大后降低，而界面过渡区处水化硅酸钙的Ca/Si比值则先减小后增大。同时，试样的孔隙率不断增大，抗压强度则先增大后降低。当玉米秸秆灰掺量为15wt%时，水泥基材料的强度达到最大。与掺入原状玉米秸秆灰的试样相比，掺入酸浸玉米秸秆灰试样基体的水化硅酸钙峰值面积更大，而界面过渡区处水化硅酸钙的Ca/Si比值下降了15.25%-26.72%。另外，试样的最可几孔径更小，抗压强度提高了2.53%-12.86%。本研究可降低玉米秸秆灰杂质对混凝土相关性能的不利影响，并为玉米秸秆灰在混凝土中的应用提供了理论基础。

关键词：农业废弃物处理玉米秸秆灰柠檬酸微观结构抗压强度

基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

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土木工程学报 2024年第5期57卷 1-14页

作者：沈圣孙宇王耀姜绍飞张鹰付绪峰王鸣福州大学福建福州3501082 上海市建筑装饰工程集团有限公司上海2000403 中建海峡建设发展有限公司福建福州350015

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项... 详细信息

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

关键词：夯土配比多性能指标权重系数优化设计

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矩形截面型钢混凝土梁抗弯极限承载力

交通运输工程学报 2024年第1期24卷 146-157页

作者：林上顺暨邦冲夏樟华刘君平林建凡赵锦冰福建理工大学土木工程学院福建福州350118 福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省交通科研院有限公司福建福州350004 皓耀时代(福建)集团有限公司福建福州350002

采用JGJ 138—2016、СИ3-78、YB 9082—2006、AISC 360-16、叶列平公式,计算了所收集的51个矩形截面型钢混凝土(SRC)梁试件的抗弯极限承载力,并将计算结果与试验值进行比较;分析了所收集试件的参数范围及现有计算方法出现计算误差的原... 详细信息

采用JGJ 138—2016、СИ3-78、YB 9082—2006、AISC 360-16、叶列平公式,计算了所收集的51个矩形截面型钢混凝土(SRC)梁试件的抗弯极限承载力,并将计算结果与试验值进行比较;分析了所收集试件的参数范围及现有计算方法出现计算误差的原因,讨论了现有计算方法在计算理论等方面存在的局限性,并进行理论推导,提出了矩形截面SRC梁抗弯极限承载力计算方法;采用所提出的计算方法,计算了所收集试件的抗弯极限承载力。分析结果表明:现有计算方法的计算值与试验值均存在一些偏差;СИ3-78中的受压区高度取值不合理,且该方法的计算误差随混凝土强度提高而增大;JGJ 138—2016未考虑中性轴与型钢位置的相对关系对计算结果的影响,存在局限性;YB 9082—2006与AISC 360-16未考虑型钢与混凝土相互作用及型钢的布置方式等问题;叶列平公式计算结果较为保守;采用提出的抗弯极限承载力计算方法得到的计算值与试件试验值的比值均值为0.953,方差为0.015,计算值与试验值吻合较好;所收集SRC梁试件的含钢率为1.77%~5.77%,小于YB 9082—2006所建议的合理含钢率范围,因此,今后还需进一步开展高含钢率试件的补充试验,以便完善矩形截面SRC梁的抗弯极限承载力计算方法。

关键词：桥梁工程型钢混凝土梁规范抗弯极限承载力含钢率计算精度

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矩形截面型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 94-109页

作者：林上顺暨邦冲刘君平林建凡赵锦冰福建理工大学土木工程学院福建福州350118 福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省交通科研院有限公司福建福州350004 皓耀时代(福建)集团有限公司福建福州350002

为研究矩形截面型钢超高性能混凝土(SRUHPC)梁的抗弯特性,制作了4根配筋率为0.8%~1.1%,含钢率为8.7%~15.6%,内置型钢分别为一字型、倒T型与H型的矩形截面SRUHPC梁试件,开展了抗弯极限承载力试验,分析了矩形截面SRUHPC梁试件的损伤机理... 详细信息

为研究矩形截面型钢超高性能混凝土(SRUHPC)梁的抗弯特性,制作了4根配筋率为0.8%~1.1%,含钢率为8.7%~15.6%,内置型钢分别为一字型、倒T型与H型的矩形截面SRUHPC梁试件,开展了抗弯极限承载力试验,分析了矩形截面SRUHPC梁试件的损伤机理和破坏模式;基于试验结果与理论推导,提出了矩形截面SRUHPC梁抗弯承载力计算方法,计算了21根矩形截面SRUHPC梁试件和111个有限元计算模型的抗弯承载力,并将计算结果与试验值和有限元计算值进行了对比。分析结果表明:矩形截面SRUHPC梁试件的破坏模式均为适筋受弯破坏,即型钢与受拉纵筋先后屈服,随后受压区UHPC被压碎,且型钢与UHPC可较好地共同工作至试件破坏;内置倒T型钢试件和H型钢试件的承载力和刚度高于内置一字型钢试件,且抗裂性能更好;与其他试件相比,内置H型钢试件中纵筋、UHPC与型钢在相同荷载作用下的应变及其发展速度均较小,因此,在矩形截面SRUHPC梁内的型钢中设置上、下翼缘有助于提高组合梁的抗弯性能;采用提出方法得到的计算结果与试验值和有限元计算值的比值均值分别为0.972和1.035,方差分别为0.009和0.002,研究结果可为矩形截面SRUHPC梁在实际工程中的推广应用和规范、规程的制定提供理论支撑。

关键词：桥梁工程型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力试验计算方法刚度抗裂性能

CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 22-33页

作者：王志滨宋培徐辉邱瑞明张健斌福州大学土木工程学院福建福州350108 福建鑫陆建设集团有限公司福建福州350315

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫... 详细信息

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.

关键词： CFRP-PE-不锈钢筋混凝土 PE垫层延性设计承载力模型有限元模型

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压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 182-192页

作者：林友勤赖仕永夏樟华王达荣福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省交通规划设计研究院有限公司福建福州350001

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接(Grouting Sleeve,GS)、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连... 详细信息

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接(Grouting Sleeve,GS)、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接(Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS)装配式墩和钢筋混凝土现浇(Reinforced Concrete,RC)墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明:GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.

关键词：桥梁工程装配式墩灌浆套筒连接拟静力试验压弯剪扭承载力延性

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内置薄钢板的纤维复合材料接头连接性能

福州大学学报(自然科学版) 2024年第05期 587-594页

作者：张景杭姜绍飞夏樟华林永福洪俊贤黎明职业大学土木建筑工程学院土建工程混凝土材料福建省高等学校应用技术工程中心福州大学土木工程学院中国建筑西南设计研究院有限公司

为研究内置薄钢板的纤维复合材料接头的连接性能，对该连接接头结构展开单轴拉伸试验.采用ABAQUS重点对影响连接性能的端径比（E/D）、边径比（SW/D）、列径比（S/D）和孔径厚度比（D/t）等几何连接参数进行研究.研究结果表明：内置薄... 详细信息

为研究内置薄钢板的纤维复合材料接头的连接性能，对该连接接头结构展开单轴拉伸试验.采用ABAQUS重点对影响连接性能的端径比（E/D）、边径比（SW/D）、列径比（S/D）和孔径厚度比（D/t）等几何连接参数进行研究.研究结果表明：内置薄钢板的纤维复合材料连接接头相较于无内置钢板的纤维复合材料连接接头，具有更大的刚度，峰值荷载和峰值位移分别提升约50%和58%,孔周应力集中现象有所降低，改善了破坏模式，表现出较好的承载能力与延性性能；几何连接参数对连接接头的承载能力和失效模式有较大的影响，为提高连接效率，建议选用参数SW/D≥2、E/D≥4、 4≤S/D≤5、 1.6≤D/t≤2.

关键词：连接接头纤维复合材料内置薄钢板力学性能有限元分析

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内置薄钢板的纤维复合材料接头连接性能

福州大学学报(自然科学版) 2024年

为研究内置薄钢板的纤维复合材料接头的连接性能,对该连接接头结构展开单轴拉伸试验.采用ABAQUS重点对影响连接性能的端径比（E/D）、边径比（SW/D）、列径比（S/D）和孔径厚度比（D/t）等几何连接参数进行研究.研究结果表明:内置薄钢... 详细信息

为研究内置薄钢板的纤维复合材料接头的连接性能,对该连接接头结构展开单轴拉伸试验.采用ABAQUS重点对影响连接性能的端径比（E/D）、边径比（SW/D）、列径比（S/D）和孔径厚度比（D/t）等几何连接参数进行研究.研究结果表明:内置薄钢板的纤维复合材料连接接头相较于无内置钢板的纤维复合材料连接接头,具有更大的刚度,峰值荷载和峰值位移分别提升约50%和58%,孔周应力集中现象有所降低,改善了破坏模式,表现出较好的承载能力与延性性能;几何连接参数对连接接头的承载能力和失效模式有较大的影响,为提高连接效率,建议选用参数SW/D≥2、E/D≥4、4≤S/D≤5、1.6≤D/t≤2.

关键词：连接接头纤维复合材料内置薄钢板力学性能有限元分析

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圆钢管再生镍铁渣混凝土柱冲击性能试验

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 291-297,409,410页

作者：罗才松陈华艳付朝江邓蜀鹏祁皑王碧珍张泽群福建理工大学福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118 福州大学土木工程学院福州350108 福建省中霖工程建设有限公司南平353000 侨智建设有限公司福州350000

为研究掺镍铁渣钢管再生混凝土柱抗冲击性能,以粗骨料替代率、轴压比、落锤质量及冲击能量为变化参数,设计并制作了11根圆钢管再生混凝土柱。通过落锤冲击试验,得到了试件的破坏形态、位移时程曲线及冲击力时程曲线,研究了轴压比、粗骨... 详细信息

为研究掺镍铁渣钢管再生混凝土柱抗冲击性能,以粗骨料替代率、轴压比、落锤质量及冲击能量为变化参数,设计并制作了11根圆钢管再生混凝土柱。通过落锤冲击试验,得到了试件的破坏形态、位移时程曲线及冲击力时程曲线,研究了轴压比、粗骨料取代率、冲击能量和落锤质量对钢管再生混凝土柱侧向冲击性能的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱抗冲击性能良好,能量吸收率基本恒定在67%左右;与取代率为0%相比,再生粗骨料取代率为30%时,试件跨中挠度平均降低8.9%;再生粗骨料取代率为70%时,试件跨中挠度平均降低11.4%;随着冲击能量的增加,试件跨中残余位移显著增大;轴压比在0~0.4以内,轴向力对钢管再生混凝土抗冲击性能有提高作用;落锤质量由330 kg增加至430 kg,冲击持续时间增加16%;套箍系数增大,跨中挠度减小。

关键词：钢管混凝土柱落锤冲击冲击能量再生块体混凝土时程曲线轴压比