钢丝绳增强3D打印混凝土梁受力性能试验研究
发布时间：2021-08-12 21:29
建筑3D打印技术作为新型数字建造技术,集成了计算机技术、数字建模技术、材料科学技术和机电控制等,与传统建筑技术相比,具有建造速度快,无模机械化施工,节省人力和建造成本,可完成空间任意造型结构等优点。然而,由于3D打印与传统的钢筋布置工艺难以兼容,导致3D打印结构的承载能力与变形能力有限,因此其能够实现的建筑结构形式也相对有限。钢丝绳抗拉强度高,且具有一定的柔度,可通过在3D打印喷嘴上安装钢丝绳线轴,在打印混凝土的同时,带动线轴在混凝土上布设钢丝绳来形成配筋增强构件。因此钢丝绳与3D打印制作体系有较好的兼容性,有望与3D打印混凝土组合形成一种新型结构和一体化建造方式。本文以钢丝绳增强3D打印混凝土梁的力学性能为研究目标,研究了钢丝绳与3D打印水泥基复合材料之间的粘结性能,并对钢丝绳增强3D打印抗弯梁和抗剪梁进行受力分析,具体内容如下:（1）通过中心拉拔实验,研究了打印方向和钢丝绳直径对钢丝绳与3D打印水泥基复合材料粘结性能的影响,对比了钢丝绳与普通钢筋粘结滑移曲线的区别,给出了不同打印方向的粘结强度预测模型,为钢丝绳增强3D打印混凝土构件奠定了基础。（2）通过钢丝绳增强3D打印抗弯梁力学...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?３Ｄ打印建筑模型
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【参考文献】：
期刊论文
[1]多壁碳纳米管对3D打印混凝土性能影响试验研究[J]. 孙晓燕,汪群,王海龙,张治成. 新型建筑材料. 2020(01)
[2]3D打印配筋砌体墙承载力试验研究[J]. 葛杰,白洁,杨燕,田伟. 建筑材料学报. 2020(02)
[3]3D打印结构柱偏压性能试验研究[J]. 葛杰,白洁,杨燕,田伟. 建筑材料学报. 2019(03)
[4]3D打印建筑用水泥基材料的研究进展[J]. 刘晓瑜,杨立荣,宋扬. 华北理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]3D打印混凝土材料制备方法研究[J]. 雷斌,马勇,熊悦辰,胡小荣. 混凝土. 2018(02)
[6]3D打印混凝土可塑造性能的评价方法研究[J]. 雷斌,马勇,熊悦辰,胡小荣. 硅酸盐通报. 2017(10)
[7]高延性纤维混凝土抗压强度试验研究[J]. 邓明科,景武斌,秦萌,梁兴文. 建筑结构. 2016(23)
[8]孔隙率对混凝土力学性能影响的试验研究[J]. 邓朝莉,李宗利. 混凝土. 2016(07)
[9]水泥基建筑3D打印材料的制备及应用研究[J]. 蔺喜强,张涛,霍亮,李国友,张楠,王宝华. 混凝土. 2016(06)
[10]3D打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展[J]. 张大旺,王栋民. 硅酸盐通报. 2015(06)
博士论文
[1]FRP格栅增强ECC复合加固混凝土梁试验与计算方法研究[D]. 郑宇宙.东南大学 2018
[2]配置高强钢筋的混凝土构件受力性能研究[D]. 刘源.天津大学 2016
[3]高强预应力钢筋粘结性能试验研究及数值模拟[D]. 牟晓光.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]3D打印混凝土拱桥结构关键技术研究[D]. 汪群.浙江大学 2019
[2]BFRP筋再生混凝土深梁抗剪性能理论分析与数值模拟[D]. 韩定杰.辽宁工业大学 2018
[3]反对称矩形螺旋箍筋对混凝土梁抗剪承载力影响的研究[D]. 郑周.中国矿业大学 2014
[4]钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力研究[D]. 王峥.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3339111
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?３Ｄ打印建筑模型
客１章绪论?浙江大学工学硕士学位论〕??Ｖ，严：ｉ?＇、＾Ｓ??图丨＿３?Ｄ－ｓｈａｐｅ工艺的打印ｉ〗２］?图１．４?ｌａｎｄｓｃａｐｅ?ｈｏｕｓｅ造型［ｌｌ］??１．２．２?“轮廓工艺?”?Ｃｏｎｔｏｕｒ?Ｃｒａｆｔｉｎｇ?（ＣＣ）??轮廓工艺是由美国南加州大学的ＢｅｈｏｒｈｋＫｈｏｓｈｎｅｖｉｓ开发的一种分层制造??技术［１３］。该工艺可以使用水泥、混凝土作为原料，按照设计图的预先设计，利用??３Ｄ打印机的喷嘴喷出高性能的混凝土，逐层打印出墙壁、隔间和装饰等，再用??机械手臂完成整座房子的基本构架，如图ｉ．５?（ａ）所示。??轮廓工艺特点在于不需要使用模板，打印出来的建筑物轮廓将成为建筑物的??一部分，大大提升了建造的效率，目前轮廓工艺可以在２４小时内打印出一栋２５００??平方英尺的二层楼房。除打印房屋外，轮廓工艺的另一个潜在用途是用于探索地??外环境。美国航天局正在研究地外星球上建造太空基地的可能性，希望为人类进??行行星探索提供一个外星栖息地，如图１．５?（ｂ）所示。??：??（ａ）轮廓工艺大型龙门机器人施工方案?（ｂ）轮廓工艺在太空中的应用Ｉ１４］??图１．５轮廓工艺的应用??１．２．３混凝土打印技术??混凝土打印［１５］由因果拉夫堡大学建筑工程学院提出，该技术与轮廓工艺相??似，也是基于混凝土喷挤堆积成型的工艺。该团队研发出一种适合３Ｄ打印的聚??丙烯纤维混凝土，并测试了这种混凝土的密度、抗压，抗折强度、层间粘结强度??等物理性质，证实该混凝土可以用于混凝土打印技术。??混凝土打印通过空间钢筋网保证了构件的整体性能，工艺简单，打印效率较??４??
客１章绪论?浙江大学工学硕士学位论〕??Ｖ，严：ｉ?＇、＾Ｓ??图丨＿３?Ｄ－ｓｈａｐｅ工艺的打印ｉ〗２］?图１．４?ｌａｎｄｓｃａｐｅ?ｈｏｕｓｅ造型［ｌｌ］??１．２．２?“轮廓工艺?”?Ｃｏｎｔｏｕｒ?Ｃｒａｆｔｉｎｇ?（ＣＣ）??轮廓工艺是由美国南加州大学的ＢｅｈｏｒｈｋＫｈｏｓｈｎｅｖｉｓ开发的一种分层制造??技术［１３］。该工艺可以使用水泥、混凝土作为原料，按照设计图的预先设计，利用??３Ｄ打印机的喷嘴喷出高性能的混凝土，逐层打印出墙壁、隔间和装饰等，再用??机械手臂完成整座房子的基本构架，如图ｉ．５?（ａ）所示。??轮廓工艺特点在于不需要使用模板，打印出来的建筑物轮廓将成为建筑物的??一部分，大大提升了建造的效率，目前轮廓工艺可以在２４小时内打印出一栋２５００??平方英尺的二层楼房。除打印房屋外，轮廓工艺的另一个潜在用途是用于探索地??外环境。美国航天局正在研究地外星球上建造太空基地的可能性，希望为人类进??行行星探索提供一个外星栖息地，如图１．５?（ｂ）所示。??：??（ａ）轮廓工艺大型龙门机器人施工方案?（ｂ）轮廓工艺在太空中的应用Ｉ１４］??图１．５轮廓工艺的应用??１．２．３混凝土打印技术??混凝土打印［１５］由因果拉夫堡大学建筑工程学院提出，该技术与轮廓工艺相??似，也是基于混凝土喷挤堆积成型的工艺。该团队研发出一种适合３Ｄ打印的聚??丙烯纤维混凝土，并测试了这种混凝土的密度、抗压，抗折强度、层间粘结强度??等物理性质，证实该混凝土可以用于混凝土打印技术。??混凝土打印通过空间钢筋网保证了构件的整体性能，工艺简单，打印效率较??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]多壁碳纳米管对3D打印混凝土性能影响试验研究[J]. 孙晓燕,汪群,王海龙,张治成. 新型建筑材料. 2020(01)
[2]3D打印配筋砌体墙承载力试验研究[J]. 葛杰,白洁,杨燕,田伟. 建筑材料学报. 2020(02)
[3]3D打印结构柱偏压性能试验研究[J]. 葛杰,白洁,杨燕,田伟. 建筑材料学报. 2019(03)
[4]3D打印建筑用水泥基材料的研究进展[J]. 刘晓瑜,杨立荣,宋扬. 华北理工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]3D打印混凝土材料制备方法研究[J]. 雷斌,马勇,熊悦辰,胡小荣. 混凝土. 2018(02)
[6]3D打印混凝土可塑造性能的评价方法研究[J]. 雷斌,马勇,熊悦辰,胡小荣. 硅酸盐通报. 2017(10)
[7]高延性纤维混凝土抗压强度试验研究[J]. 邓明科,景武斌,秦萌,梁兴文. 建筑结构. 2016(23)
[8]孔隙率对混凝土力学性能影响的试验研究[J]. 邓朝莉,李宗利. 混凝土. 2016(07)
[9]水泥基建筑3D打印材料的制备及应用研究[J]. 蔺喜强,张涛,霍亮,李国友,张楠,王宝华. 混凝土. 2016(06)
[10]3D打印混凝土材料及混凝土建筑技术进展[J]. 张大旺,王栋民. 硅酸盐通报. 2015(06)
博士论文
[1]FRP格栅增强ECC复合加固混凝土梁试验与计算方法研究[D]. 郑宇宙.东南大学 2018
[2]配置高强钢筋的混凝土构件受力性能研究[D]. 刘源.天津大学 2016
[3]高强预应力钢筋粘结性能试验研究及数值模拟[D]. 牟晓光.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]3D打印混凝土拱桥结构关键技术研究[D]. 汪群.浙江大学 2019
[2]BFRP筋再生混凝土深梁抗剪性能理论分析与数值模拟[D]. 韩定杰.辽宁工业大学 2018
[3]反对称矩形螺旋箍筋对混凝土梁抗剪承载力影响的研究[D]. 郑周.中国矿业大学 2014
[4]钢筋混凝土梁斜截面受剪承载力研究[D]. 王峥.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3339111
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