预应力混凝土材料及结构性能

第1章 绪论

1.1 预应力材料

1.1.1 混凝土材料

1.1.2 预应力筋

1.1.3 非预应力筋

1.1.4 型钢

1.2 预应力结构分类与特点

1.2.1 预应力结构分类

1.2.2 预应力结构特点

1.3 预应力结构耐久性能

1.3.1 应力状态下混凝土碳化性能

1.3.2 非预应力钢筋锈蚀的结构性能

1.3.3 预应力钢筋锈蚀的结构性能

1.4 预应力结构疲劳性能

1.4.1 混凝土疲劳性能

1.4.2 非预应力钢筋疲劳性能

1.4.3 预应力钢筋疲劳性能

1.4.4 预应力混凝土结构疲劳性能

本章小结

参考文献

第2章 超高强混凝土

2.1 超高强混凝土的配制

2.1.1 原材料要求

2.1.2 配合比的设计

2.1.3 超高强混凝土的拌制

2.2 超高强混凝土的性能测试

2.2.1 力学性能测试

2.2.2 力学性能分析

本章小结

参考文献

第3章 纤维增强超高强混凝土

3.1 钢纤维超高强混凝土

3.1.1 钢纤维超高强混凝土的配制

3.1.2 抗压强度

3.1.3 劈裂抗拉强度

3.1.4 拉压比

3.2 高弹模PVA纤维超高强混凝土

3.2.1 高弹模PVA纤维超高强混凝土的配制

3.2.2 抗压强度

3.2.3 劈裂抗拉强度

3.2.4 拉压比

本章小结

参考文献

第4章 自密实再生骨料混凝土

4.1 力学性能

4.1.1 混凝土强度与混凝土类型对力学性能的影响

4.1.2 粉煤灰掺量和再生骨料特性对力学性能的影响

4.2 抗渗性能

4.2.1 吸水性试验

4.2.2 水渗透性试验

4.2.3 氯离子渗透性试验

本章小结

参考文献

第5章 钢绞线的腐蚀与疲劳

5.1 试验概况

5.2 试验结果分析

5.2.1 静力拉伸试验

5.2.2 疲劳试验

本章小结

参考文献

第6章 预应力混凝土梁的腐蚀与疲劳

6.1 试验概况

6.1.1 试件设计与制作

6.1.2 加速腐蚀装置

6.1.3 加载方案与测点布置

6.2 静载试验结果分析

6.2.1 试验过程与破坏形态

6.2.2 荷载-挠度曲线

6.2.3 钢筋与混凝土应变变化规律

6.2.4 平截面假定验证

6.2.5 裂缝发展规律

6.3 有限元分析

6.3.1 单元选取

6.3.2 材料本构关系

6.3.3 模型建立

6.3.4 计算结果分析

6.4 疲劳试验结果及分析

6.4.1 破坏形态

6.4.2 跨中挠度-循环次数曲线

6.4.3 钢筋应变发展规律

6.4.4 受压区混凝土残余应变发展规律

6.4.5 裂缝发展规律

6.4.6 疲劳寿命与疲劳强度

6.5 疲劳损伤全过程分析

6.5.1 静载过程非线性受力分析

6.5.2 材料的疲劳本构模型

6.5.3 材料疲劳破坏准则

6.5.4 疲劳过程非线性分析流程

6.5.5 疲劳过程计算结果分析

本章小结

参考文献

第7章 预应力超高强混凝土梁

7.1 试验设计

7.1.1 试验目的

7.1.2 试件设计与制作

7.1.3 加载装置与加载制度

7.1.4 观测内容与测点布置

7.2 试验结果及分析

7.2.1 破坏模式和裂缝形态

7.2.2 荷载-挠度曲线

7.3 预应力超高强混凝土梁受剪承载能力分析

7.3.1 弹性刚度分析

7.3.2 影响受剪能力的因素

7.3.3 试验结果与规范计算值的对比分析

7.3.4 受剪承载力建议计算公式

本章小结

参考文献

第8章 预应力型钢超高强混凝土梁

8.1 试验设计

8.1.1 试验目的

8.1.2 试件设计与制作

8.1.3 加载装置与加载制度

8.1.4 观测内容与测点布置

8.2 试验结果及分析

8.2.1 破坏模式和裂缝形态

8.2.2 试验梁的开裂荷载和极限荷载

8.2.3 荷载-挠度曲线

8.3 预应力型钢超高强混凝土梁受剪承载能力分析

8.3.1 影响受剪能力的因素

8.3.2 我国现行设计方法的比较

8.3.3 受剪承载力建议计算公式

8.4 有限元计算

8.4.1 单元选取

8.4.2 预应力处理

8.4.3 模型建立

8.4.4 模型求解

8.4.5 计算结果分析

8.5 内置型钢对结构性能的影响

8.5.1 变形研究

8.5.2 剪切延性分析

8.6 循环荷载对预应力型钢超高强混凝土梁受剪性能影响

8.6.1 试验目的

8.6.2 试件设计和制作

8.6.3 加载装置与加载制度

8.6.4 观察内容与测点布置

8.6.5 试验结果与分析

本章小结

参考文献2100433B

本书共八章，主要内容包括：绪论、超高强混凝土、纤维增强混凝土、自密实再生骨料混凝土、钢绞线腐蚀与疲劳、预应力混凝土梁寿命预测、预应力超高强混凝土梁、预应力钢骨超高强混凝土梁。

本书可供从事土木工程专业的科技人员和设计人员参考，也可以作为土木工程专业的研究生和本科生的参考书。

存储LNG（液化天然气）、液氧、液氮等超低温液体的储罐和超低温冷库的设计自主化，以及预应力混凝土结构在严寒地区的安全使用，要求掌握预应力混凝土在超低温环境下的材料性能和结构性能。本项目通过在超低温环境下的系列试验，研究超低温环境下混凝土力学性能增强机理和冻融损伤机理，提出混凝土最佳配合比建议；研究造成预应力损失的主要因素及超低温对其影响规律，建立预应力损失计算公式；研究预应力混凝土梁在超低温环境下的结构性能及冻融循环对其结构性能的影响，提出预应力混凝土结构在超低温环境下的设计计算方法和遭受超低温冻融循环后的受损模型。研究成果将促进预应力混凝土结构在超低温环境下的安全广泛应用，为制定LNG储罐及类似低温结构的设计标准提供有力的技术支持。

《工程结构性能的数值分析及实例》以建模为主线，针对工程结构性能数值分析与评估过程中普遍存在的计算模型问题进行了研讨。全书包括四部分：①介绍了硬件、软件以及建模之间的内在联系，从而确认了建模在结构数值分析与评估过程中的重要地位。②在数值计算基础方面，重点研讨了与建模密切相关的结构的承载传力特征、线性与非线性评估的理论模型、结构有限元的基础理论等，为建模过程中的数据流动厘清逻辑关系。③为便于对建模原则与方法的理解，列举了一批有代表性的工程实例，涉及结构线性、非线性强度的建模与计算，预测车辆焊接结构疲劳寿命的建模与计算，结构气动压力响应的建模与计算，帮助读者做到举一反三。④基于商业软件的二次开发等，通过有限元程序编写实例，激发读者主动增添自己专用软件的创新能力。

近年来，随着国家对能源需求的不断增长，引进和生产LNG（Liquefied Natural Gas，即液化天然气，是将在常压下为气态的天然气冷却至-165℃，使之凝结成液体）对优化我国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护，实现经济和社会的可持续发展发挥重要作用。 本次课题在成功研制超低温试验降温保温装置、试验测试仪表设备的基础上，系统的研究了超低温下混凝土力学性能变化机理、超低温下钢绞线力学性能、超低温下钢绞线与混凝土的粘结性能、超低温下混凝土的热应变与收缩徐变、超低温下钢绞线线膨胀系数与应力松弛、超低温下混凝土构件预应力损失,并且进一步开展了超低温下有粘结以及无粘结预应力混凝土梁的试验研究以及有限元分析,该课题还探究了低温及冻融循环作用下钢筋混凝土轴心受拉构件裂缝开展情况并进行了有限元分析。 经过四年的研究，本课题为超低温环境下预应力混凝土材料及结构性能的研究积累了大量的数据，并取得了一定的成果：低温下随着含水率的提高，混凝土的抗压强度不断增加；抗冻剂掺量为2%时，可使混凝土的抗压强度得到提高；饱水状态下混凝土低温稳定阶段热应变率大于自然状态下混凝土，混凝土低温稳定阶段热应变率小于常温阶段；低温下温度对混凝土收缩的影响不明显，但混凝土的徐变随着温度降低而显著减小，且随温度降低徐变更快趋于稳定；钢绞线瞬间线膨胀和平均线膨胀系数随着初始应力的增大而增大，随着温度的降低而减小；钢绞线应力松弛随着温度的降低而减小，且其松弛速率也随着温度的降低而减小；在材性试验和构件试验的基础上，提出了低温下预应力损失的计算方法；且研究了超低温下钢绞线的力学性能，建立了低温下预测钢绞线力学性能的数值模型；随着温度的降低，钢绞线与混凝土间平均粘结强度增大；随着温度的降低，预应力混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载逐渐增大，且预应力混凝土梁的刚度有一定的提高；提出了一种能够模拟有粘结以及无粘结预应力混凝土梁低温下结构性能的有限元计算方法；低温条件下钢筋混凝土轴心受拉构件的平均裂缝间距较常温条件的平均裂缝间距有所增加。 2100433B