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基于多尺度纤维与纳米材料改进的3D打印混凝土材料力学性能研究 被引量：2
1
作者 李福海 丁溢骏 +5 位作者 李洲 肖赛 刘耕园 田杨 周益云 周玥丞 《中国公路学报》 北大核心 2025年第4期131-144,共14页
针对3D打印混凝土打印过程中存在的易出现有害孔隙及在承载过程中有较为显著的各向异性的问题,探究不同尺度下的外掺材料(纳米二氧化硅、碳酸钙晶须与聚丙烯纤维)对3D打印混凝土内部孔隙及成型物各向异性的改善作用。将3种材料以不同的... 针对3D打印混凝土打印过程中存在的易出现有害孔隙及在承载过程中有较为显著的各向异性的问题,探究不同尺度下的外掺材料(纳米二氧化硅、碳酸钙晶须与聚丙烯纤维)对3D打印混凝土内部孔隙及成型物各向异性的改善作用。将3种材料以不同的混合比例进行试验,通过抗压、抗折、层间黏结强度试验来表征不同材料与不同混掺比例对3D打印混凝土各向异性的影响。通过EDS与SEM微观试验方法探究3种材料在微观层面下的协同作用机理。试验结果表明:3种材料均对改善3D打印混凝土的工作性能和各向异性有一定作用,且三者的作用效应存在互补关系。从水化初期到持荷破坏,3种材料均能发挥互补作用,使成型物的各向异性减弱,力学性能提升至与现浇试件相近。3种材料较优的掺量为1%掺量的纳米二氧化硅配合0.2%掺量的聚丙烯纤维与1%掺量的碳酸钙晶须。在该比例下,3种不同尺度的外掺材料将混凝土基体内部的纳米到微米级缺陷孔隙逐级填充,增强纤维与基体之间的黏结性能使得尺度不同的2种纤维在受力过程中的不同阶段更好地发挥作用,大幅提高了3D打印混凝土的密实度和力学性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 3D打印混凝土 试验研究 力学性能 PP纤维 纳米二氧化硅 碳酸钙晶须
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开槽外贴CFRP布-混凝土界面的黏结性能 被引量：2
2
作者 高婧 韩泽鸿 +1 位作者 宋怀辉 TERRASI Giovanni 《长安大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期85-95,共11页
为研究混凝土开槽后在凹槽区域外贴碳纤维增强聚合物(CFRP)材料的界面黏结性能,以开槽宽度和深度、混凝土强度等级为主要参数,进行16组开槽外贴CFRP布混凝土试件单剪试验,设置4组未开槽混凝土表面外贴CFRP布试件为对照组;通过分析试验荷... 为研究混凝土开槽后在凹槽区域外贴碳纤维增强聚合物(CFRP)材料的界面黏结性能,以开槽宽度和深度、混凝土强度等级为主要参数,进行16组开槽外贴CFRP布混凝土试件单剪试验,设置4组未开槽混凝土表面外贴CFRP布试件为对照组;通过分析试验荷载-位移曲线、应力分布特点及试件破坏现象,探究试件的极限荷载、黏结强度、最大剪应力、最大滑移量等参数的变化趋势,讨论开槽尺寸和加固方法对试件破坏模式的影响,分析试件的破坏原因及机理;基于试验数据拟合结果建立混凝土开槽外贴CFRP布试件的黏结-滑移模型及最大剪应力计算模型,并将最大剪应力预测结果与文献数据进行对比。研究结果表明:相比于未开槽的加固方法,开槽外贴CFRP布的加固方法能够有效提高混凝土试件黏结界面的极限荷载,试件的破坏模式主要表现为黏结破坏、CFRP布断裂破坏和复合破坏;采用开槽外贴加固(EBROG)方法的试件在凹槽处黏结界面的最大剪应力和峰值滑移随凹槽尺寸的增大而提高,且存在最佳凹槽宽度和深度的组合;提出的最大剪应力计算模型的预测结果与现有文献试验结果的误差在16%之内,该模型可用于预测开槽区域最大剪应力。 展开更多
关键词 桥梁工程 复合材料 黏结性能 开槽外贴加固 CFRP 开槽尺寸
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装配式地下连续墙竖缝钢管咬合刚性接头的抗弯及抗剪试验
3
作者 穆保岗 肖世伟 +4 位作者 刘晓东 黄李骥 刘明虎 邓会元 龚维明 《中国公路学报》 北大核心 2025年第4期121-130,共10页
随着建筑工业化的快速推进,装配式地下连续墙因其工厂预制生产、现场快速拼装、环境友好等特点在地下工程中开始应用,装配式地连墙强度的关键控制因素是预制墙段接头的抗弯、抗剪承载性能。针对竖缝采用钢管咬合的刚性接头,设计、制作... 随着建筑工业化的快速推进,装配式地下连续墙因其工厂预制生产、现场快速拼装、环境友好等特点在地下工程中开始应用,装配式地连墙强度的关键控制因素是预制墙段接头的抗弯、抗剪承载性能。针对竖缝采用钢管咬合的刚性接头,设计、制作并完成了3个抗弯构件、3个抗剪构件的模型试验。试验结果表明:采用钢管咬合的刚性接头在受弯状态下破坏形式为明显的塑性破坏,破坏时主要特征为受拉区的灌浆料与钢管剥离,裂缝形态为沿接缝轮廓脱离。理论和数值分析表明:位于受拉侧咬合部位处中部约25%高度范围内灌浆料的浇筑质量为接头受弯破坏的主控因素;钢管咬合接头在受剪破坏时为脆性破坏,其抗剪承载力与相同尺寸的现浇接头抗剪承载力差别不大;钢管咬合接头受剪破坏时,抗剪承载力主要由齿键和咬合钢管承担,咬合钢管的存在能够提高构件抗剪承载力。上述试验结果验证了竖缝采用钢管咬合刚性接头在装配式地下连续墙中的适用性。 展开更多
关键词 桥梁工程 装配式地连墙 接头抗弯试验 竖缝接头 接头抗剪试验 接头承载性能
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UHPC-NC组合短柱轴压性能
4
作者 梅葵花 徐升宇 +2 位作者 郭乐 周琪 孙胜江 《中国公路学报》 北大核心 2025年第3期354-366,共13页
为有效提高桥梁墩柱结构的耐久性,通过使用超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)约束普通混凝土(Normal Concrete,NC)形成一种新型的组合结构UHPCNC组合柱。对8根UHPC-NC组合柱、1根无箍筋保护层组合柱、1根无钢筋组... 为有效提高桥梁墩柱结构的耐久性,通过使用超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)约束普通混凝土(Normal Concrete,NC)形成一种新型的组合结构UHPCNC组合柱。对8根UHPC-NC组合柱、1根无箍筋保护层组合柱、1根无钢筋组合柱开展轴压试验,探究不同浇筑方式、UHPC厚度、箍筋间距以及有无钢筋对组合柱轴压性能的影响。结果表明:UHPC-NC组合柱达到峰值荷载时箍筋外侧UHPC仍保持一定的完整性,并未发生大面积剥落;浇筑方式对组合柱承载力影响较大,先浇筑内部NC后浇筑外部UHPC的方法能够使组合柱获得更大的承载能力;对于相同截面积的组合柱试件,其峰值荷载增加的相对幅值随UHPC厚度的增加而逐渐减小,当UHPC厚度分别由30mm增加到40mm,由40mm增加到50mm时,峰值荷载增加的相对幅值分别为11.8%和9.5%;箍筋间距对组合柱初期刚度几乎无影响,但组合柱峰值荷载随箍筋间距的减小而增大,当箍筋间距由60mm减小到40mm时,组合柱的峰值荷载提升了11.0%;为避免UHPC-NC组合柱发生脆性破坏,应在组合柱中配置螺旋箍筋。建立了与试验结果较为吻合的UHPC-NC组合柱有限元分析模型;基于轴压试验与数值模拟,引入了箍筋外侧UHPC强度折减系数α和浇筑方式影响系数β,提出的组合柱轴压承载力计算公式具有较高的精度,可用于UHPC-NC组合柱的轴压承载力计算。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土 试验研究 轴压性能 组合结构 约束效应 承载力
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配筋率对UHPC轴拉性能影响的试验研究
5
作者 袁明 曾晓军 +3 位作者 刘昀 颜东煌 黄练 袁晟 《交通科学与工程》 2025年第5期168-176,共9页
【目的】研究配筋率和钢纤维掺量对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轴拉性能提升效果的影响规律。【方法】在不同钢纤维掺量(1%和2%)的UHPC轴拉试件中,分别植入纵向配筋率为0%、1.57%、3.14%的HRB400钢筋,开展单... 【目的】研究配筋率和钢纤维掺量对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)轴拉性能提升效果的影响规律。【方法】在不同钢纤维掺量(1%和2%)的UHPC轴拉试件中,分别植入纵向配筋率为0%、1.57%、3.14%的HRB400钢筋,开展单轴拉伸试验。分析试验数据,探究配筋率、钢纤维掺量对配筋UHPC试件的荷载-位移曲线、抗拉强度、应变能力以及裂后应力-缝宽曲线的影响。【结果】当钢纤维掺量为1%时,与无筋UHPC试件相比,配筋率为1.57%的UHPC试件峰值应力提高了80.3%,峰值应变从198.86×10^(-6)提升至3106.05×10^(-6);当纵向配筋率从1.57%增加到3.14%时,配筋UHPC试件的峰值应力与峰值应变分别提升了67.4%和56.0%;在裂后性能方面:0.05 mm裂缝可视初裂应力与0.20 mm裂缝可视初裂应力随配筋率的提高而增大,这表明钢筋的配置提升和钢筋配筋率的增加,可使UHPC试件的裂后刚度、峰值应力与峰值应变大幅提高,同时可有效抑制UHPC试件裂缝宽度的发展;在钢纤维掺量影响方面:随着钢纤维掺量的增加,配筋UHPC试件的裂后刚度与微裂缝控制能力显著增强,但峰值应力的提升幅度有限。【结论】钢筋的配置和配筋率的提升能显著提高UHPC试件的裂后刚度、峰值应力与峰值应变,有效抑制裂缝宽度发展;增加钢纤维掺量可增强配筋UHPC试件的裂后刚度与微裂缝控制能力,但对峰值应力的提升效果不明显。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土 轴拉性能 配筋率 钢纤维掺量
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碳纳米管水泥基传感器压阻性能研究进展
6
作者 郭健 胡山 《浙江工业大学学报》 北大核心 2025年第3期251-257,共7页
碳纳米管(CNTs)是一种具有优异力学与电学性能的新型碳材料,适量的碳纳米管即可使几乎绝缘的水泥基材料形成具有良好压阻性能的传感器。而压阻性能决定了传感器灵敏度大小,其受到多类因素的影响。针对这一问题,综述了国内外对碳纳米管... 碳纳米管(CNTs)是一种具有优异力学与电学性能的新型碳材料,适量的碳纳米管即可使几乎绝缘的水泥基材料形成具有良好压阻性能的传感器。而压阻性能决定了传感器灵敏度大小,其受到多类因素的影响。针对这一问题,综述了国内外对碳纳米管水泥基传感器材料组构、受载特性和微观模型的研究,从多方面阐述并总结了目前碳纳米管水泥基传感器压阻性能的研究进展,针对部分研究的不足提出问题,分析原因并进行了讨论,以期为碳纳米管水泥基传感器的设计与应用提供参考。 展开更多
关键词 碳纳米管 压阻效应 材料组构 受载特性 微观模型
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预制桥墩与承台间承插式连接直剪性能试验
7
作者 姜海波 谢思源 +3 位作者 李明毅 陈明珠 周治国 孙晓立 《长安大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期60-74,共15页
为探究不同参数对承插式连接直剪承载力的影响,以承插式连接处灌浆料类型、界面类型、接缝宽度、键齿数量为研究对象,基于试验与有限元模型研究承插式连接直剪性能的影响机制;设计12个承插式连接推出试件,采用双面剪切方式完成承插式连... 为探究不同参数对承插式连接直剪承载力的影响,以承插式连接处灌浆料类型、界面类型、接缝宽度、键齿数量为研究对象,基于试验与有限元模型研究承插式连接直剪性能的影响机制;设计12个承插式连接推出试件,采用双面剪切方式完成承插式连接直剪性能试验,并获得推出试验的开裂荷载、裂缝分布和破坏模式。研究结果表明:相较于键齿剪力槽构件,波形钢管剪力槽构件的直剪承载力下降了24.9%~46.4%,表明波形钢管剪力槽构造的界面连接性能不利于结构整体性;制备的3种C90高性能灌浆料对键齿剪力槽构件的直剪承载力影响不大,但影响了波形钢管剪力槽构件的裂缝发展程度;采用钢纤维混凝土(SFRC)作为窄缝灌浆料时试件的抗弯折性能更好,有利于抑制窄缝裂缝发展;对于键齿剪力槽构件,接缝宽度从5 cm增加到10 cm时,其直剪承载力下降了12.2%~36.5%,键齿数量从单键齿增加到双键齿时,直剪承载力提升了19.4%~47.6%;将单键齿增加为多键齿后,局部推出有限元模型扩展分析所得试件直剪承载力提高了51.45%~118.13%,界面类型从键齿剪力槽改变为波形钢管剪力槽后,试件直剪承载力降低了12.06%~33.58%;采用美国国家公路与运输协会(AASHTO)规范计算所得试件直剪承载力平均值比试验值低45.9%,而采用日本土木工程师学会(JSCE)规范计算所得试件直剪承载力平均值比试验值高11.3%,说明AASHTO规范的计算值偏保守,而JSCE规范的计算值更贴近试验值。 展开更多
关键词 桥梁工程 直剪性能 推出试验 湿接缝 承插式连接
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低松弛钢绞线条件屈服点取值及本构模型分析
8
作者 刘钊 王羿 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期975-981,共7页
低松弛钢绞线的条件屈服点是其进入屈后强化段的转折点,关系到非线性本构模型的表达,并影响采用这种钢绞线的预应力混凝土桥梁的长期行为。首先对比了中国、美国、欧洲相关规范中低松弛钢绞线条件屈服点与屈强比的差异。其次,基于钢绞线... 低松弛钢绞线的条件屈服点是其进入屈后强化段的转折点,关系到非线性本构模型的表达,并影响采用这种钢绞线的预应力混凝土桥梁的长期行为。首先对比了中国、美国、欧洲相关规范中低松弛钢绞线条件屈服点与屈强比的差异。其次,基于钢绞线GMP本构模型通式,采用中、美、欧3种规范中的条件屈服点定义,建立了低松弛钢绞线本构模型的全曲线方程,发现在条件屈服点附近的残余应变非线性增长明显。进一步根据本构模型,分别计算了满足3种规范的低松弛钢绞线在张拉控制应力和松弛试验应力水平下的残余应变。此外,还给出了国外相关试验所建立的低松弛钢绞线的强度与条件屈服应力正态分布模型。最后,建议提升我国规范中低松弛钢绞线的条件屈服点,并指出开展长期松弛损失试验研究的必要性。 展开更多
关键词 低松弛钢绞线 条件屈服点 钢绞线非线性本构 钢绞线松弛
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不同养护环境下SAP对UHPC自愈合性能的影响 被引量：2
9
作者 邓文琴 杨在欣 +2 位作者 刘朵 张建东 顾建成 《中国公路学报》 北大核心 2025年第2期185-196,共12页
为了探明不同养护环境下高吸水性树脂(SAP)对超高性能混凝土(UHPC)不同宽度裂缝自愈合性能的影响,对添加不同掺量和粒径SAP的UHPC试件进行预加载制造裂缝并测量初始裂缝宽度,然后置于水浴、干湿循环及室温干燥3种环境中进行养护。从裂... 为了探明不同养护环境下高吸水性树脂(SAP)对超高性能混凝土(UHPC)不同宽度裂缝自愈合性能的影响,对添加不同掺量和粒径SAP的UHPC试件进行预加载制造裂缝并测量初始裂缝宽度,然后置于水浴、干湿循环及室温干燥3种环境中进行养护。从裂缝宽度的变化、力学性能的恢复、超声波速度的变化以及微观产物分析4个角度评价UHPC的自愈合效果。研究结果表明:水浴养护对UHPC裂缝愈合效果提升最好,干湿循环养护次之,室温干燥养护最差;UHPC本身具备一定的自愈合功能,在水浴环境下对于裂缝宽度小于50μm的微裂缝能够基本实现自愈合,添加SAP影响不大;对于裂缝宽度大于50μm的宏观裂缝,添加SAP可以显著提升UHPC的裂缝宽度愈合效果,在水浴养护下,宽度区间为50~150μm的裂缝可基本实现完全闭合,宽度区间为150~200μm的裂缝愈合率可达50%;SAP对UHPC的初始抗压强度影响不大,抗折强度随SAP掺量增加而减小;SAP掺量与粒径对UHPC的力学性能恢复率和超声波速恢复率的影响具有一致性,SAP粒径越小,UHPC裂缝自愈合和力学性能恢复效果越好;UHPC裂缝的愈合产物主要为碳酸钙和C—S—H凝胶,添加SAP能促进胶凝材料的水化,延长自愈合反应的持续时间,增加裂缝处愈合物质含量。 展开更多
关键词 桥梁工程 超高性能混凝土 高吸水性树脂 裂缝宽度 裂缝自愈合 养护环境 超声波检测
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UHPC加固石拱桥试验与极限承载力计算
10
作者 王宗山 杨俊 +1 位作者 周建庭 张洪 《材料导报》 北大核心 2025年第17期61-67,共7页
为明晰UHPC对石拱桥承载能力的提升效果,开展UHPC加固石砌拱桥全过程破坏试验和极限承载力计算分析。设计制作四组包含不同UHPC材料种类、界面处理方式和加固层厚度的石砌拱,分析了L/4处集中荷载作用下结构破坏模式、截面应变发展、裂... 为明晰UHPC对石拱桥承载能力的提升效果,开展UHPC加固石砌拱桥全过程破坏试验和极限承载力计算分析。设计制作四组包含不同UHPC材料种类、界面处理方式和加固层厚度的石砌拱,分析了L/4处集中荷载作用下结构破坏模式、截面应变发展、裂缝发展以及极限承载力。试验结果表明,未加固拱呈现四铰破坏;加固后以四铰破坏为主,部分试件出现四铰破坏和界面脱粘的混合破坏模式。UHPC加固能有效提高石砌拱极限承载力,经3 cm的UHPC层加固后,试件的极限承载能力由0.46 kN提升至15 kN以上;UHPC的抗拉强度由6.21 MPa提高到8.01 MPa后,极限承载力由14.13 kN提升至22.27 kN。基于极限分析法建立的极限承载力计算公式,计算误差均在25%以内,可较好预测加固石砌拱极限承载能力。参数分析表明,加固拱极限承载力随着UHPC加固层厚度的增大呈线性增大,受到砌体抗压强度的制约,增大UHPC抗拉强度并不会显著提高加固拱的极限承载力,应根据砌体的抗压强度科学选择UHPC材料。 展开更多
关键词 桥梁工程 石拱桥 UHPC加固 极限承载力 模型试验
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盐冻环境下玄武岩纤维单向布的力学性能
11
作者 周琪 梅葵花 +2 位作者 王凤轩 徐升宇 孙胜江 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第9期858-868,共11页
基于快速冻融试验和拉伸试验,研究了冻融环境下4种冻融介质(盐溶液)对玄武岩纤维(BF)单向布力学性能的影响,提出了盐冻环境下BF单向布的抗拉强度损伤模型。结果表明:冻融循环作用会导致浸润剂薄膜的脱落以及玄武岩纤维的劣化,冻融介质... 基于快速冻融试验和拉伸试验,研究了冻融环境下4种冻融介质(盐溶液)对玄武岩纤维(BF)单向布力学性能的影响,提出了盐冻环境下BF单向布的抗拉强度损伤模型。结果表明:冻融循环作用会导致浸润剂薄膜的脱落以及玄武岩纤维的劣化,冻融介质为最不利氯盐-硫酸盐复合溶液(SC,NaCl和Na2SO4质量分数分别为3.5%、3.0%)时玄武岩纤维丝的侵蚀效应最为显著;试件的拉伸破坏模式可分为中部集中式破坏、中部分散式破坏、端部集中式破坏和端部分散式破坏4类;试件的抗拉强度和极限延伸率在冻融介质为SC时下降幅度最高,冻融循环作用对试件弹性模量的影响不显著;提出的盐冻环境下的抗拉强度损伤模型与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 玄武岩纤维单向布 冻融循环 耐久性 力学性能 损伤机理
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基于自发漏磁与WOA-XGBoost模型的钢绞线腐蚀程度检测
12
作者 李厚萱 张洪 +2 位作者 许博伟 夏润川 周建庭 《中国公路学报》 北大核心 2025年第4期98-109,共12页
准确检测钢绞线的腐蚀程度对于保障交通基础设施安全至关重要。然而,在环境振动和磁场干扰的影响下,传统的自发漏磁经验指标检测法的准确性和通用性均显不足。为解决这一问题,提出了一种融合自发漏磁信号和鲸鱼优化XGBoost(WOA-XGBoost... 准确检测钢绞线的腐蚀程度对于保障交通基础设施安全至关重要。然而,在环境振动和磁场干扰的影响下,传统的自发漏磁经验指标检测法的准确性和通用性均显不足。为解决这一问题,提出了一种融合自发漏磁信号和鲸鱼优化XGBoost(WOA-XGBoost)模型的钢绞线腐蚀程度检测方法。首先,基于钢绞线腐蚀的自发漏磁理论,定义了5个特征值;其次,通过加速锈蚀试验和小波变换降噪方法,建立了反映不同腐蚀程度的自发漏磁信号数据集;然后,使用鲸鱼优化算法迭代优化XGBoost模型的关键超参数,形成了WOA-XGBoost预测模型;最后,比较了WOA-XGBoost、AdaBoost、CatBoost、梯度提升、XGBoost及传统经验指标检测法的预测性能。结果表明:小波变换降噪可以有效减少信号噪声的影响,同时保留腐蚀区域自发漏磁信号的主要特征;WOA-XGBoost模型预测性能最佳,决定系数R^(2)值达0.987,MAE为0.91,MSE为6.15,通过鲸鱼算法优化超参数后,XGBoost模型的性能得到显著提升,决定系数R^(2)值提升了6.8%,MAE和MSE分别降低了1.85和9.08。未来在利用自发漏磁技术检测钢材腐蚀程度时,应重点考虑将漏磁曲线的波动性和极值大小作为特征输入。所提出的融合方法能有效捕捉腐蚀程度与自发漏磁信号之间的复杂非线性关系,可为钢绞线腐蚀程度的无损检测提供新思路。 展开更多
关键词 桥梁工程 腐蚀程度检测 自发漏磁 钢绞线 机器学习
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掺SAP对混凝土抗冻性的影响及其作用机制探讨
13
作者 周孝军 罗航林 +2 位作者 杨婷婷 杨元意 丁庆军 《西华大学学报(自然科学版)》 2025年第3期87-93,共7页
高吸水性树脂(superabsorbent polymers,SAP)具有良好的保水和储水性能,是混凝土内养护和强化抗冻较好的性能材料之一。本文阐述了SAP增强混凝土抗冻性能的机制,同时总结分析了不同参数对混凝土抗冻性能的影响。分析表明:SAP的释水行为... 高吸水性树脂(superabsorbent polymers,SAP)具有良好的保水和储水性能,是混凝土内养护和强化抗冻较好的性能材料之一。本文阐述了SAP增强混凝土抗冻性能的机制,同时总结分析了不同参数对混凝土抗冻性能的影响。分析表明:SAP的释水行为主要分为渗透压控制阶段和湿度控制阶段,释水后的SAP在混凝土中能形成宏观孔隙和凝胶孔隙,提高混凝土抗冻性能;SAP的掺量、粒径以及掺入方式等因素均会影响混凝土的抗冻性能,最佳掺量和粒径应分别根据SAP的吸水性和气孔间距系数而定,干燥掺入方式更有利于提升混凝土的抗冻性能。针对目前存在的问题,提出后续可研究不同水胶比下掺SAP对混凝土抗冻性能的影响,建立不同水胶比下SAP孔隙大小与混凝土抗冻性能的相关模型。 展开更多
关键词 高吸水性树脂 混凝土 抗冻性能 孔隙结构
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基于内聚力模型的混凝土受拉断裂数值模拟与概率本构模型
14
作者 郭文华 冶桐杰 陈定市 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期586-597,共12页
提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内... 提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内聚力单元插入程序,基于大量细观混凝土骨料模型的断裂数值模拟探究混凝土细观尺度断裂行为,并对模拟结果进行试验验证。最后,研究骨料体积分数和加载速率对混凝土断裂行为的影响,基于大量试件计算结果建立混凝土细观受拉概率本构模型。研究结果表明:采用射线法可有效提升随机多边形骨料的生成效率和投放体积;建立的混凝土细观概率力学本构模型能够反映骨料随机性导致的混凝土本构曲线变异性;混凝土抗拉强度随着骨料体积分数增加而呈现线性下降,但混凝土弹性模量有所增加;混凝土的抗拉强度随加载速率增加而明显提升。 展开更多
关键词 混凝土 细观层次 随机骨料 内聚力模型 断裂行为
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基于抗风特性的高性能桥梁面板复合材料制备及性能
15
作者 李亮 贾杰 秦培雷 《粘接》 2025年第2期84-87,共4页
桥梁面板在风力载荷作用下会表现出形变、开裂、渣化的问题,而这些问题都会对桥梁结构的稳定性造成影响。为增强桥梁结构的稳定性,避免面板结构出现不良表现,在考虑抗风特性的情况下,制备高性能复合材料型桥梁面板。按照一定的配比关系... 桥梁面板在风力载荷作用下会表现出形变、开裂、渣化的问题,而这些问题都会对桥梁结构的稳定性造成影响。为增强桥梁结构的稳定性,避免面板结构出现不良表现,在考虑抗风特性的情况下,制备高性能复合材料型桥梁面板。按照一定的配比关系,混合原材料,设计风力荷载、桥梁结构、风力压力测试三类不同的试验,并根据桥梁面板形变量、裂度水平与面板切面渣化度的试验情况,分析高性能复合材料桥梁面板的抗风特性。 展开更多
关键词 抗风特性 复合材料 桥梁面板 风力荷载 桥梁结构
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全高预制桥面板PC组合梁UHPC后浇剪力连接件剪切性能试验研究
16
作者 苗新歌 袁爱民 +1 位作者 朱文广 汪同意 《工程力学》 北大核心 2025年第7期173-185,共13页
全高预制桥面板预应力混凝土组合梁(PC组合梁)具有施工质量高、速度快、维养费用低等优点,在预制装配式桥梁中越来越广泛地得到应用。剪力连接件是PC组合梁的关键受力部位,采用预留孔洞或槽口+超高性能混凝土(UHPC)+U形钢筋(Ubar)的新... 全高预制桥面板预应力混凝土组合梁(PC组合梁)具有施工质量高、速度快、维养费用低等优点,在预制装配式桥梁中越来越广泛地得到应用。剪力连接件是PC组合梁的关键受力部位,采用预留孔洞或槽口+超高性能混凝土(UHPC)+U形钢筋(Ubar)的新型连接技术,成为国内外研究的热点。考虑剪力连接件Ubar布置的数量、间距、锚固长度、销栓钢筋及剪切面形式(预留槽口连续式或预留孔洞集簇式)等因素,制作10对UHPC+Ubar剪力连接件试件进行推出试验,获得了关键设计参数对PC组合梁UHPC+Ubar剪力连接件剪切行为和抗剪强度的影响规律。试验结果表明:UHPC浇筑预留孔洞或槽口剪力件可能发生Ubar剪断和Ubar从腹板拔出两种破坏模式;随着Ubar数量的增加,UHPC+Ubar剪力连接件初始开裂、极限荷载和开裂、极限应力也增加,在界面钢筋拔出或剪断时,钢筋剪应力随Ubar数量的增加而减小。对于连续式试件,4Ubar与6Ubar试件的极限荷载分别比2Ubar试件增加了93%与194%;极限荷载随Ubar间距的增加而减小,当Ubar间距由100 mm增加至150 mm,归一化后的极限荷载减少了51 kN;由于集簇式试件中Ubar布置紧凑,应力更加集中,Ubar在极限荷载中起更大的作用,预留孔洞集簇式连接件的开裂荷载、开裂剪应力和界面混凝土破坏剪应力比预留槽口连续式剪力连接件的相应值大。Ubar伸入桥面板内锚固长度大于4倍直径时,Ubar锚固长度及销栓钢筋对剪力连接件的极限剪切强度影响较小;建立了UHPC+Ubar预留槽口连续式连接件和预留孔洞集簇式连接件含5个特征点的剪应力-滑移曲线函数;参考AASHTO规范计算公式形式并结合试验数据,提出了适用于PC组合梁UHPC+Ubar剪力连接件的抗剪承载力计算公式。 展开更多
关键词 全高预制桥面板 预应力混凝土组合梁 超高性能混凝土 剪力连接件 剪切性能
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高海拔寒区桥梁耐候钢耐蚀机制原位腐蚀试验研究
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作者 杨颖芳 李亚鹏 +2 位作者 张谊千 严基 崔闯 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期78-87,共10页
耐候钢适用于高海拔寒区等严酷环境地区的桥梁建设,但当前耐候钢在高海拔寒区的耐腐蚀机制不明确。为探究高海拔寒区桥梁耐候钢的耐蚀机制,以典型桥梁耐候钢和普通钢为研究对象,针对典型的高海拔寒区环境,开展桥梁钢的原位腐蚀试验,以... 耐候钢适用于高海拔寒区等严酷环境地区的桥梁建设,但当前耐候钢在高海拔寒区的耐腐蚀机制不明确。为探究高海拔寒区桥梁耐候钢的耐蚀机制,以典型桥梁耐候钢和普通钢为研究对象,针对典型的高海拔寒区环境,开展桥梁钢的原位腐蚀试验,以探究耐候钢在高海拔寒区应用的可行性。首先依据规范设计20个原位腐蚀试样,开展腐蚀周期为2、4、10、18、24个月的原位腐蚀试验;结合腐蚀失重数据、锈层宏观形貌、锈层微观形貌及元素沿锈层的分布规律,对耐候钢在高海拔寒区的耐蚀机制进行分析。结果表明:两种试件在康定大气环境下的腐蚀失厚量在腐蚀周期为10个月前基本一致;在腐蚀周期为24个月时,耐候钢的腐蚀失厚量比普通碳钢低约10%;耐候钢锈蚀产物中形成的针铁矿阻碍了氧气、水分等向锈层内聚集,阻止了其腐蚀;腐蚀过程中,Cr在耐候钢内锈层富集,导致内锈层在后续腐蚀中越发致密,进一步增强了耐腐蚀性能。 展开更多
关键词 高海拔寒区 耐候钢 腐蚀试验 耐蚀性能 电镜分析
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低气压环境对引气混凝土孔隙结构特征及抗冻性能影响
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作者 李向阳 李雪峰 《公路交通科技》 北大核心 2025年第8期103-109,共7页
【目标】揭示高原低气压环境对引气混凝土孔隙结构特征的影响规律,进一步探明其对混凝土抗压强度与抗冻耐久性指数的劣化效应。【方法】分别在北京和甘南地区配置引气混凝土,对不同气压环境下引气混凝土的含气量、气孔结构参数、抗压强... 【目标】揭示高原低气压环境对引气混凝土孔隙结构特征的影响规律,进一步探明其对混凝土抗压强度与抗冻耐久性指数的劣化效应。【方法】分别在北京和甘南地区配置引气混凝土,对不同气压环境下引气混凝土的含气量、气孔结构参数、抗压强度及抗冻耐久性指数进行测试。【结果】低气压环境明显削弱了引气剂的引气能力及气泡稳定性,当气压由101 kPa降至64 kPa时,新拌混凝土含气量最大降幅约为17%,硬化后混凝土含气量最大降幅增至25%;低气压环境导致引气混凝土中气孔数量仅为常压时的25%~86%;不同直径气孔数量占比下降和上升幅度最大的孔分别为0~100μm的微孔和500~1000μm的大孔;大孔数量占比上升削弱了混凝土的力学性能,当硬化混凝土含气量为3%~5%时,低压环境下混凝土的抗压强度较常压环境下降3%~20%;微孔数量占比下降劣化了气孔结构,导致低压环境下混凝土的抗冻耐久性指数较常压下降约8%~26%;【结论】在低气压环境下进行抗冻混凝土含气量设计时,建议混凝土含气量设计值较常压环境提高约1.50%,以保障混凝土实际抗冻耐久性能达到设计要求。 展开更多
关键词 桥梁工程 引气混凝土 低气压环境 孔隙结构 抗冻耐久性指数
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桥面防水粘结层材料的性能试验及施工质量检测 被引量：1
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作者 李斌 《科学技术创新》 2025年第1期158-161,共4页
为了提升桥面防水粘结层的施工质量和耐久性,本文通过介绍桥面防水粘结层材料的性能试验,包括剪切强度、拉拔强度、耐热性和不透水性能测试,深入分析了材料的关键性能。同时,对施工质量检测进行了阐述,明确了施工质量标准和外观检测要... 为了提升桥面防水粘结层的施工质量和耐久性,本文通过介绍桥面防水粘结层材料的性能试验,包括剪切强度、拉拔强度、耐热性和不透水性能测试,深入分析了材料的关键性能。同时,对施工质量检测进行了阐述,明确了施工质量标准和外观检测要求。研究结果表明,合理的材料选择和严格的施工质量控制是保证桥面防水粘结层性能的关键。本文的研究为桥面防水粘结层的施工提供了有益的参考和指导。 展开更多
关键词 桥面 防水粘结层 材料 性能 试验 施工质量
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粉煤灰掺量对桥梁高性能混凝土强度和耐久性影响试验研究 被引量：2
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作者 张建军 《交通节能与环保》 2025年第3期230-234,共5页
为研究如何提高公路桥梁中混凝土构件的耐久性能,本文选取常用的C30、C40和C50三种高性能混凝土,通过试验研究不同掺量粉煤灰对高性能混凝土抗压强度、抗碳化能力和抗氯离子渗透能力的影响。试验结果表明,粉煤灰掺量对高性能混凝土抗压... 为研究如何提高公路桥梁中混凝土构件的耐久性能,本文选取常用的C30、C40和C50三种高性能混凝土,通过试验研究不同掺量粉煤灰对高性能混凝土抗压强度、抗碳化能力和抗氯离子渗透能力的影响。试验结果表明,粉煤灰掺量对高性能混凝土抗压强度的提高与混凝土龄期有关,粉煤灰最佳掺量与混凝土等级有关。粉煤灰对高性能混凝土抗碳化能力有削弱作用,对高性能混凝土抗氯离子渗透能力有提升作用,提升效果与粉煤灰掺量有关。工程实际中应综合考虑强度、抗碳化能力和抗氯离子渗透能力要求,以及材料成本选取粉煤灰掺量。 展开更多
关键词 公路桥梁 强度 耐久性 高性能混凝土 粉煤灰
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