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温度影响epoxy/C‑S‑H界面黏结性能的分子动力学模拟

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建筑材料学报 2022年第10期25卷 1086-1091页

作者：杨清瑞金祖权王攀侯东帅青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

采用分子动力学模拟技术模拟不同温度条件下环氧树脂(epoxy)/水化硅酸钙(C‑S‑H)界面的脱黏行为,研究了热环境对epoxy/C‑S‑H界面黏结性能的影响,从纳观尺度评价了其界面热敏感性.结果表明:随着温度的升高,epoxy/C‑S‑H界面的力学性能下降... 详细信息

采用分子动力学模拟技术模拟不同温度条件下环氧树脂(epoxy)/水化硅酸钙(C‑S‑H)界面的脱黏行为,研究了热环境对epoxy/C‑S‑H界面黏结性能的影响,从纳观尺度评价了其界面热敏感性.结果表明:随着温度的升高,epoxy/C‑S‑H界面的力学性能下降;在热环境下,epoxy在C‑S‑H表面附近密度降低、稳定性减弱,阻碍了epoxy与C‑S‑H之间的应力传递;随着温度的升高,epoxy与C‑S‑H之间的离子键合作用、氢键作用减弱,界面相互作用能下降.研究结果从纳观角度揭示了热环境下epoxy/C‑S‑H界面黏结弱化的内在机理,为FRP加固混凝土技术的优化设计和可持续发展提供了理论依据.

关键词：分子动力学热环境环氧树脂水化硅酸钙力学性能温度条件

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干湿交替作用下碱激发混凝土氯盐侵蚀性能

硅酸盐学报 2022年第6期50卷 1607-1615页

作者：鲍玖文张心钰张鹏崔祎菲魏佳楠庄智杰青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

“零”水泥制备的碱激发混凝土(AAC)因其具有快硬高强、耐久性好等优异性能,已被认为是一种具有广泛应用潜力的新型绿色胶凝材料。氯盐侵蚀是引起钢筋锈蚀从而导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一,尤其是在海洋干湿循环区域。因... 详细信息

“零”水泥制备的碱激发混凝土(AAC)因其具有快硬高强、耐久性好等优异性能,已被认为是一种具有广泛应用潜力的新型绿色胶凝材料。氯盐侵蚀是引起钢筋锈蚀从而导致钢筋混凝土结构耐久性失效的主要原因之一,尤其是在海洋干湿循环区域。因此,开展干湿交替作用下AAC的氯盐侵蚀性能分析对其耐久性理论的发展具有重要意义。将AAC与C50混凝土进行对比,通过自设计的干湿循环全自动实验装置,研究了干湿循环时间比(3.0:1.0、11.0:1.0、85.4:1.0)和暴露时间(30、90、180 d)对AAC氯盐侵蚀性能的影响;基于此,建立了干湿循环作用下氯盐侵蚀理论模型,并进行数值计算与模型验证。结果表明:AAC氯离子含量明显少于C50混凝土,这是由于AAC具有较小的孔隙率和致密的孔隙结构,内部的孔径明显小于C50混凝土,从而表现出更好的抗氯盐侵蚀性能;随着干湿循环时间比的增加,混凝土表面氯离子浓度和表观氯离子扩散系数都呈现先增大后减小趋势;经验证,利用所建立的干湿循环作用下非饱和混凝土氯离子传输模型的数值计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：碱激发混凝土海洋环境干湿循环氯盐侵蚀数值模型

基于数字图像方法的混掺纤维应变硬化水泥基复合材料力学性能及变形特征

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硅酸盐学报 2022年第5期50卷 1401-1409页

作者：郭伟娜鲍玖文张鹏孙燕群马衍轩赵铁军青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

为揭示混掺纤维对应变硬化水泥基复合材料力学性能和变形行为的影响规律,研究了玄武岩–聚乙烯醇(PVA)纤维应变硬化水泥基复合材料的抗拉、抗压性能及压应变演化特征。设计了纤维掺量为材料体积分数的2%,玄武岩纤维和PVA纤维掺量比分别... 详细信息

为揭示混掺纤维对应变硬化水泥基复合材料力学性能和变形行为的影响规律,研究了玄武岩–聚乙烯醇(PVA)纤维应变硬化水泥基复合材料的抗拉、抗压性能及压应变演化特征。设计了纤维掺量为材料体积分数的2%,玄武岩纤维和PVA纤维掺量比分别为3:1、1:1和1:3,同时控制粉煤灰与水泥掺量的比值(FA/C)分别为1.2、1.5和2.0。对不同粉煤灰掺量的混掺纤维应变硬化水泥基复合材料进行直接拉伸和抗压实验,利用数字图像相关技术(DIC)对试样压缩过程中的水平、竖向应变演化及裂缝开展进行了分析。结果表明:混掺纤维试样的抗压强度要明显高于单掺纤维试样的抗压强度,表明混掺纤维能够有效改善材料的抗压强度;在FA/C(粉煤灰与水泥掺量的比值)为1.2和1.5时,最佳纤维类型为B0.5P1.5(玄武岩纤维体积分数0.5%,PVA纤维体积分数1.5%),FA/C为2.0时,最佳纤维类型为B1P1,即粉煤灰掺量不同,材料最佳纤维类型也不同,表明粉煤灰掺量影响最佳纤维类型;在混掺纤维试样中,玄武岩纤维主要起提高材料强度的作用,但其对材料的延性发展不利,而PVA纤维的掺入能够有效改善材料的延性,混掺纤维使材料的力学性能更加优越;同时DIC技术可以有效表征材料应变演化及裂缝形成和扩展过程,为研究受力过程中材料损伤和裂缝演化提供一种有效手段。

关键词：粉煤灰玄武岩纤维应变硬化水泥基复合材料抗压强度数字图像相关应变演化

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蒸汽养护混凝土变形行为及开裂风险评估

材料导报 2022年第24期36卷 82-89页

作者：王鹏刚付华郭腾飞田砾赵铁军青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

通过超声波法、劈裂抗拉试验、水化热试验以及收缩-温湿度一体化试验分别研究了蒸汽养护混凝土弹性模量、抗拉强度、水化规律以及收缩变形-温湿度变化规律。结果表明:蒸汽养护增大了混凝土的弹性模量与抗拉强度;高温提高了水泥净浆的水... 详细信息

通过超声波法、劈裂抗拉试验、水化热试验以及收缩-温湿度一体化试验分别研究了蒸汽养护混凝土弹性模量、抗拉强度、水化规律以及收缩变形-温湿度变化规律。结果表明:蒸汽养护增大了混凝土的弹性模量与抗拉强度;高温提高了水泥净浆的水化速率与水化程度,蒸汽养护水泥净浆水化模型被成功建立;蒸养至拆模阶段,混凝土呈现“膨胀-收缩”的变化规律;拆模之后,蒸汽养护混凝土的变形以干燥收缩为主,建立的复掺粉煤灰与矿粉蒸汽养护混凝土拆模后的自收缩与总收缩一体化模型的计算值与试验数据吻合较好;建立的密封条件下拆模后蒸汽养护混凝土开裂评价模型可用于蒸汽养护混凝土开裂性定量评价。

关键词：蒸汽养护复掺粉煤灰与矿粉水化模型收缩模型开裂评估

基于DIC的混凝土嵌入式BFRP筋拔出行为及黏结性能研究

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建筑材料学报 2023年第1期26卷 45-52,70页

作者：孙亚楠金祖权逄博朱德举青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

基于数字图像相关(DIC)技术对混凝土内嵌入式玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋的界面黏结性能及其拔出过程开展了研究.采用数字图像采集处理技术获取了BFRP筋从混凝土表面拔出过程的应变场演变数据并计算了界面的黏结应力.结果表明:BFRP筋... 详细信息

基于数字图像相关(DIC)技术对混凝土内嵌入式玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)筋的界面黏结性能及其拔出过程开展了研究.采用数字图像采集处理技术获取了BFRP筋从混凝土表面拔出过程的应变场演变数据并计算了界面的黏结应力.结果表明:BFRP筋从混凝土表面拔出过程中,黏结应力与应变沿筋材呈现对称分布;随着拉拔荷载的增加,界面黏结应力、应变均不断增大,养护龄期为7 d的C50混凝土与BFRP筋的黏结界面在靠近加载端区域的最大应力和应变分别为3.3 MPa、0.020;与淡水河砂混凝土相比,当养护龄期达到28 d时,相同水胶比下海水海砂混凝土与BFRP筋界面黏结处的最大应力提高了19%左右;延长养护龄期可有效增大混凝土与BFRP筋的界面黏结应力;界面黏结应力和应变沿加载端到自由端呈线性下降趋势;拔出后加载端混凝土损伤严重,BFRP筋黏结段呈现部分纤维拉断剥离现象.

关键词：数字图像相关 BFRP筋界面黏结海水海砂混凝土

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一类带高频耗散的动力学显式算法

应用力学学报 2023年第4期40卷 939-946页

作者：赵建锋赵旭青岛理工大学土木工程学院青岛266033

带数值耗散的算法因其能有效过滤虚假高频响应的影响而备受关注。基于离散控制理论Z变换,提出一类带数值耗散的结构动力学显式算法。该算法采用CR法的速度和位移递推式,满足零振幅衰减率,且对线性系统和非线性刚度软化系统为无条件稳定... 详细信息

带数值耗散的算法因其能有效过滤虚假高频响应的影响而备受关注。基于离散控制理论Z变换,提出一类带数值耗散的结构动力学显式算法。该算法采用CR法的速度和位移递推式,满足零振幅衰减率,且对线性系统和非线性刚度软化系统为无条件稳定,对刚度硬化系统则是条件稳定的;该算法由单个参数ρ控制数值耗散能力。通过对振幅衰减和周期延长的理论分析表明,系数a可调节算法的精度和非线性稳定区间,给出精度最优时系数的取值。对特定的系数取值该算法可转变为CR法。通过算例对线性系统和非线性系统的分析验证了新算法具有良好的精度、稳定性和数值耗散,表明新算法是正确有效的。

关键词：显式算法数值耗散无条件稳定离散控制理论

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基于蒲公英算法的多目标信号配时优化方法

吉林大学学报（工学版） 2023年第11期53卷 3122-3129页

作者：陈秀锋郭玉彤吴阅晨曲大义高梦圆青岛理工大学土木工程学院山东青岛266520 青岛理工大学机械与汽车工程学院山东青岛266520

为解决进口道交通负荷不均衡导致交叉口信号控制效率不高的问题,基于蒲公英算法提出一种交叉口多目标信号配时优化方法。采用泰尔指数量化交叉口延误不均衡度,以信号周期车辆总延误和延误不均衡度为目标函数,构建多目标信号配时优化模型... 详细信息

为解决进口道交通负荷不均衡导致交叉口信号控制效率不高的问题,基于蒲公英算法提出一种交叉口多目标信号配时优化方法。采用泰尔指数量化交叉口延误不均衡度,以信号周期车辆总延误和延误不均衡度为目标函数,构建多目标信号配时优化模型,并提出蒲公英算法对模型求解。选取实际交叉口数据对方法进行仿真分析,对比分析Webster和NSGA-Ⅱ方案的交通运行效率。结果表明:本文方法使车均延误和排队长度均得到降低,可有效提升交叉口运行效率。

关键词：交通运输系统工程延误不均衡多目标配时优化泰尔指数蒲公英算法

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高强螺栓T形件受拉连接设计方法研究

建筑钢结构进展 2023年第2期25卷 23-31页

作者：刘秀丽曾明王燕青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

钢结构高强螺栓T形件受拉连接的设计需考虑撬力影响,设计方法比较复杂,欧洲EC3、美国AISC和中国JGJ82等规范的设计方法均采用T形件模型理论,设计原理基本一致,但高强螺栓抗拉承载力设计值取值不同,各参数及钢材强度设计值取值也略有差异... 详细信息

钢结构高强螺栓T形件受拉连接的设计需考虑撬力影响,设计方法比较复杂,欧洲EC3、美国AISC和中国JGJ82等规范的设计方法均采用T形件模型理论,设计原理基本一致,但高强螺栓抗拉承载力设计值取值不同,各参数及钢材强度设计值取值也略有差异,故其设计结果也存在一定差异。对中美欧规范高强螺栓T形件受拉连接设计方法进行了比较分析,结合试验结果和算例分析了各国规范设计结果的差异。并根据分析结果、美欧规范方法以及相关参考文献研究结论提出了我国JGJ82修正设计方法,使得设计结果在保证安全储备的前提下更加经济,并一定程度上精简冗长的设计计算过程,更加便于工程应用。

关键词：钢结构 T形件受拉连接撬力破坏模式设计方法

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预制钢骨混凝土柱——钢梁组合节点试验研究

土木与环境工程学报（中英文） 2023年第4期45卷 103-113页

作者：吴成龙王其辉李绍辉刘继明青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明:不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破... 详细信息

针对装配式混凝土结构中梁柱节点连接构造复杂、施工效率低等问题,设计开发了一种预制钢骨混凝土柱—钢梁组合节点,通过拟静力试验,研究不同梁端连接方式对新型节点抗震性能的影响。结果表明:不同梁端连接方式的节点试件均为梁端受弯破坏,破坏位置在翼缘连接板处,实现了节点域附近塑性铰外移的效果;翼缘连接板和混凝土的应变受梁端连接方式的影响较大,钢梁腹板、H型钢骨和纵向钢筋的应变受到的影响相对较小;栓焊混合节点和螺栓节点属于半刚性连接,焊接节点属于刚性连接;各试件的滞回性能良好,承载力和刚度退化性能稳定,延性系数在4.03~11.84之间,等效黏滞阻尼系数在0.24~0.36之间。该类型节点具有良好的承载能力和抗震性能,能满足现有抗震设计要求。

关键词：装配式组合结构梁柱节点循环荷载试验抗震性能