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纤维特征参数对HES-HDC单轴拉伸性能的影响及拉伸韧性评价方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 130-140页

作者：杨家盛邓明科张晴晴邓友生张阳玺范洪侃西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 西安五和建筑科技研究院有限公司陕西西安710055

为探究高早强高延性混凝土(HES-HDC)在不同PE纤维直径与体积率下的单轴拉伸力学性能,设计了17组薄板试件进行单轴拉伸试验,研究PE纤维直径(22μm和25μm)及体积率(1.00%、1.25%和1.50%)对不同龄期(2 h、24 h、7 d、28 d和56 d)HES-HDC应... 详细信息

为探究高早强高延性混凝土(HES-HDC)在不同PE纤维直径与体积率下的单轴拉伸力学性能,设计了17组薄板试件进行单轴拉伸试验,研究PE纤维直径(22μm和25μm)及体积率(1.00%、1.25%和1.50%)对不同龄期(2 h、24 h、7 d、28 d和56 d)HES-HDC应力-应变曲线、拉伸强度和应变的影响;根据试验结果提出了HDC拉伸韧性评价方法.结果表明:在拉伸荷载作用下,HES-HDC应力-应变曲线展示出应变强化特性,破坏过程呈多裂缝开展;2 h龄期时,HES-HDC拉伸强度与应变达到3.29 MPa和0.88%以上;28 d时,HES-HDC拉伸应变可保持在1.28%以上;当纤维体积率为1.00%时,小直径纤维对试件拉伸应变有利,而大直径纤维对试件拉伸强度有利;综合大直径纤维试件拉伸强度与应变,纤维最佳体积率为1.25%.提出的拉伸韧性评价方法可评价HDC薄板受拉全过程的韧性.随龄期的增长,HES-HDC拉伸韧性指数降低,而拉伸强度系数提高;小直径纤维试件的拉伸韧性高于大直径纤维试件;纤维体积率为1.25%时试件拉伸韧性最大.

关键词：高早强高延性混凝土纤维直径纤维体积率单轴拉伸抗拉强度拉伸韧性

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碳化养护对掺电石渣水泥石性能的影响

复合材料学报 2024年第2期41卷 1001-1010页

作者：秦玲毛星泰谢期劼崔祎菲鲍玖文陈铁锋高小建张鹏青岛理工大学土木工程学院青岛266525 西安建筑科技大学土木工程博士后科研流动站西安710055 青岛青建新型材料集团有限公司青岛266108 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为降低水泥行业的碳足迹同时回收利用电石渣,本文将电石渣作为掺合料加入碳化养护水泥中,研究了碳化养护对掺电石渣水泥石抗压强度、干燥收缩、氯离子渗透等性能的影响,并利用X射线衍射、热分析、压汞法、扫描电镜等测试手段对水泥石的... 详细信息

为降低水泥行业的碳足迹同时回收利用电石渣,本文将电石渣作为掺合料加入碳化养护水泥中,研究了碳化养护对掺电石渣水泥石抗压强度、干燥收缩、氯离子渗透等性能的影响,并利用X射线衍射、热分析、压汞法、扫描电镜等测试手段对水泥石的微观结构进行了分析。结果表明:碳化养护提高了掺电石渣水泥石的抗压强度及抗氯离子侵蚀性能,使其电通量降低了38.17%~50.08%,56天干燥收缩率降低了8.8%~25.2%,细化了其孔结构。在保证水泥石强度不降低的前提下,约10%的电石渣可以被资源化利用,同时水泥石的固碳率可达11.19%~15.87%。利用碳化养护达到了捕捉固化二氧化碳、资源化利用电石渣、提升水泥石性能的目的。

关键词：电石渣水泥基材料碳化养护抗压强度微观结构

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波纹钢板-混凝土界面能耗及其本构关系

复合材料学报 2024年第3期41卷 1588-1600页

作者：王威李鹏洛林忠良米佳鑫王小飞续鉴贾煜西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为了研究波纹钢板-混凝土的界面粘结滑移性能,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、锚固长度及配箍率,完成了12个波纹钢板-混凝土试件的推出试验,对试件的破坏形态进行归纳分析,基于界面粘结滑移机制分析了不同阶段界面粘结力的组成,并... 详细信息

为了研究波纹钢板-混凝土的界面粘结滑移性能,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、锚固长度及配箍率,完成了12个波纹钢板-混凝土试件的推出试验,对试件的破坏形态进行归纳分析,基于界面粘结滑移机制分析了不同阶段界面粘结力的组成,并从界面耗能角度对波纹钢板-混凝土的粘结性能进行了研究。结果表明:波谷处的混凝土裂缝由外向内发展,波脊处的混凝土在界面压应力和箍筋拉力作用下,裂缝与波脊延伸线呈45°;界面的极限粘结强度在0.99~1.86 MPa之间,残余粘结强度在0.25~0.63 MPa之间;增大锚固长度可提高界面的弹性变形能,使界面的极限粘结强度得到有效提高。最后考虑4个影响因素提出了波纹钢板-混凝土界面粘结应力-滑移本构关系表达式,并通过有限元分析对其进行验证,发现模拟所得曲线与试验曲线吻合度较高,表明所提出的本构关系表达式较为合理准确,可为波纹钢板-混凝土结构的有限元分析提供参考依据。

关键词：波纹钢板-混凝土粘结滑移界面耗能本构关系有限元分析

混杂钢纤维超高性能混凝土轴拉力学性能及本构模型

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复合材料学报 2024年第1期41卷 383-394页

作者：王秋维梁林史庆轩西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

通过单轴受拉试验,研究了平直型(短直、长直)和端钩钢纤维混掺的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)轴心受拉力学性能,基于试验结果分析了钢纤维掺量和混杂配比对UHPC抗拉强度、应变能力、韧性等的影响。结果表明:U... 详细信息

通过单轴受拉试验,研究了平直型(短直、长直)和端钩钢纤维混掺的超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)轴心受拉力学性能,基于试验结果分析了钢纤维掺量和混杂配比对UHPC抗拉强度、应变能力、韧性等的影响。结果表明:UHPC轴拉试件发生多缝延性破坏,且宏观主裂缝的倾斜、弯曲程度随端钩纤维的混掺越发明显;混杂短直和端勾钢纤维UHPC的轴拉性能随着端勾纤维掺量的增大而显著提升,而混掺长直和端勾钢纤维UHPC的轴拉性能呈相反变化趋势;混杂钢纤维在UHPC受拉过程中呈现出逐级、分层次、相互作用的阻裂增韧特点,短直和端钩钢纤维掺量均为1.0vol%的UHPC轴拉力学性能最佳,其抗拉强度、应变能力和韧性同比单掺短直纤维试件分别提高28.2%、147%和31.1%。基于实测轴拉应力-应变曲线分析,提出了考虑纤维相互作用和纤维增强因子的混杂钢纤维UHPC轴拉本构模型,与相关试验曲线吻合良好,可用于预测UHPC受拉应力-应变关系。

关键词： UHPC 混杂钢纤维应力-应变曲线轴拉力学性能本构模型

混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 266-277,289页

作者：周巧玲赵仕兴苏明周石韵四川省建筑设计研究院有限公司成都610041 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安石油大学土木工程学院西安710065

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别... 详细信息

基于性能化设计理念,提出了混合联肢PEC墙结构基于合理失效模式的性能化设计方法:以结构达目标位移时实现合理失效模式作为性能目标,基于能量平衡原理确定结构设计基底剪力,并给出符合失效模式的侧向力分布;依据给定目标塑性耦连比分别求解钢连梁和PEC墙肢底部加强区内力需求;采用塑性设计方法设计钢连梁和PEC墙肢底部加强区截面,采用弹性设计方法设计PEC墙肢非加强区截面,保证结构实现预期性能目标。依据提出的基于合理失效模式的性能化设计方法,设计了12层混合联肢PEC墙算例结构,对其进行Pushover分析和弹塑性动力时程分析,验证了该方法的可行性。基于合理失效模式的性能化设计方法设计的混合联肢PEC墙结构抗震性能良好,地震作用下,各层钢连梁首先剪切屈服耗散能量,然后PEC墙肢底部形成弯曲塑性铰,塑性铰分布及发展过程符合预期,实现了“两阶段耗能体系”设计目标。

关键词：混合联肢墙抗震性能目标位移合理失效模式性能化设计方法

采用T型钢连接的可拆换钢梁抗震性能试验与数值研究

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振动与冲击 2024年第7期43卷 115-125,143页

作者：门进杰张谦李家富王家琛张辉煌徐超西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 中冶京诚工程技术有限公司北京100176

提出了一种采用T型钢连接的可拆换钢梁,在地震作用下T型钢集中耗散地震能量,并在震后通过更换T型钢实现使用功能的恢复。通过合理设计T型钢连接、钢梁中间段和悬臂段的抗弯承载力关系,定义设计承载力削弱系数的取值范围,从而实现T型钢... 详细信息

提出了一种采用T型钢连接的可拆换钢梁,在地震作用下T型钢集中耗散地震能量,并在震后通过更换T型钢实现使用功能的恢复。通过合理设计T型钢连接、钢梁中间段和悬臂段的抗弯承载力关系,定义设计承载力削弱系数的取值范围,从而实现T型钢集中损伤耗能,钢梁中间段和悬臂段保持弹性的屈服机制。为了使T型钢连接件实现预期的损伤和最优的耗能效果,设计了4个腹板采用不同截面和材料的T型钢连接件,并对T型钢连接的可拆换钢梁试件进行了低周往复加载试验和有限元分析。结果表明:T型钢连接的可拆换钢梁可以实现预期的屈服机制,达到T型连接件集中耗能的目的;T型钢腹板的残余变形和螺栓应力可以满足拆换条件,拆换后结构功能不变,实现了较为理想的可更换机制。狗骨式腹板截面的T型钢连接件塑性变形更均匀,耗能区域更大,耗能效率提高约30%,拆换时间和残余变形与普通截面相差不大,建议腹板采用狗骨式截面;采用低屈服点钢材可以提高T型钢的耗能效率约40%,在设计承载力系数取值合理的情况下,T型钢腹板可以选择低屈服点钢材。最后,基于试验和有限元结果,考虑到T型钢连接件的可拆换性和钢梁材料利用率,建议设计承载力削弱系数取值为0.65~0.85。

关键词：可拆换钢梁 T型钢连接件屈服机制抗震性能可拆换性能

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 79-89页

作者：邓明科雷恒张雨顺郭莉英张伟西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 上海建科工程咨询有限公司上海200032

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱.通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响.结... 详细信息

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱.通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响.结果表明:采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱,可显著提高其抗剪承载力;TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好,加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高;增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小,但可大幅增强柱的耗能和变形能力;剪跨比较大时,更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能.基于桁架-拱模型,提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法,计算结果较准确.

关键词：低周反复荷载纤维织物增强高延性混凝土加固 RC短柱抗剪承载力

混合联肢部分外包组合剪力墙基于两阶段耗能的塑性设计方法研究

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工程力学 2024年第2期41卷 137-150页

作者：石韵刘万鹏苏明周周巧玲刘少博西安石油大学土木工程系陕西西安710065 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 四川省建筑设计研究院有限公司四川成都610041

混合联肢部分外包组合剪力墙结构是一种典型的两阶段耗能结构体系。依据现行设计规范设计的混合联肢部分外包组合剪力墙结构对结构弹塑性阶段的整体性能缺乏考虑,在设防地震和罕遇地震作用下结构的屈服顺序难以控制。基于混合联肢部分... 详细信息

混合联肢部分外包组合剪力墙结构是一种典型的两阶段耗能结构体系。依据现行设计规范设计的混合联肢部分外包组合剪力墙结构对结构弹塑性阶段的整体性能缺乏考虑,在设防地震和罕遇地震作用下结构的屈服顺序难以控制。基于混合联肢部分外包组合剪力墙结构体系“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防性能目标,提出结构两阶段耗能的塑性设计方法。以目标位移和理想破坏模式作为预测结构弹塑性受力状态性能目标,针对不同地震水准下的性能目标,考虑耦连比对结构合理耗能机制的影响,将结构的能力曲线等效为三线型,改进了传统基于能量平衡的塑性设计方法,保证结构在设防地震及罕遇地震下实现理想屈服顺序,避免薄弱层产生。采用建议的设计方法设计了一个12层结构算例,并采用ABAQUS对算例进行推覆分析和弹塑性时程分析。结果表明,采用基于两阶段耗能的塑性设计方法预测的中震及大震下结构顶点位移角与数值分析结果误差分别为0.5%和12.1%,最大层间位移角满足结构弹塑性层间位移角的要求。算例结构能够实现“强节点弱构件、强墙肢弱连梁”合理的屈服顺序,保证结构预期的失效机制和不同地震水准作用下的性能目标,验证了基于两阶段耗能的塑性设计方法的有效性。

关键词：结构工程混合联肢墙塑性设计部分外包组合剪力墙两阶段耗能性能目标耦连比

丙烯酰胺单体聚合复合硅灰石晶须协同增韧混凝土

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硅酸盐学报 2024年第2期52卷 533-544页

作者：徐洁汤金辉高畅王瑞王文彬孟振亚刘加平东南大学材料科学与工程学院南京211189 江苏苏博特新材料股份有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室南京211103

现代混凝土由于其物相组成复杂、多尺度效应等原因,导致其脆性大、韧性差。采用丙烯酰胺(AM)单体原位聚合协同硅灰石晶须(CS)的改性方法开展了对混凝土基体增韧的研究。通过多种测试手段对水泥硬化浆体的物相组成和微观结构进行表征,结... 详细信息

现代混凝土由于其物相组成复杂、多尺度效应等原因,导致其脆性大、韧性差。采用丙烯酰胺(AM)单体原位聚合协同硅灰石晶须(CS)的改性方法开展了对混凝土基体增韧的研究。通过多种测试手段对水泥硬化浆体的物相组成和微观结构进行表征,结果表明:AM原位聚合协同CS能够显著提升混凝土的抗弯能力,28d抗弯应力峰值和断裂能分别提高31.5%和91.4%,且抗压强度基本保持不变。CS晶须可以促进水泥水化,发挥填充效应,降低孔隙率;AM聚合能够在水泥浆体中构筑塑化区,弱化混凝土内部应力集中;二者的协同作用可以增强水化产物间的胶结力,形成有机-无机互穿的网络结构,跨尺度优化混凝土的结构,为混凝土基体增韧提供新的理论与技术。

关键词：丙烯酰胺单体聚合硅灰石晶须混凝土力学性能水化微观结构