装配式混凝土剪力墙结构接缝连接研究进展

装配式剪力墙结构拼装时存在大量的水平接缝和竖向接缝,由于剪力墙的刚度较大,接缝连接处易存在刚度不足引起的损伤集聚问题,成为影响结构整体性和抗震性能的决定性因素。总结了国内外正在发展的预制装配式剪力墙结构水平和竖向接缝的连接形式,并对各类连接形式的构造特点、抗震性能、应用优势和技术瓶颈进行了系统阐述和分析,在此基础上探讨了装配式剪力墙结构接缝连接技术的发展方向。结果表明:目前湿式连接技术已较为成熟且被广泛应用,但仍存在现场湿作业量大、质量不易检测和控制等问题;干式连接技术工业化程度高,但对施工精度的要求也高,可能产生的螺栓松动、锈蚀以及磨损问题限制了其工程应用;将消能减震技术融入竖向接缝连接,利用超高性能混凝土实现水平接缝连接,并结合可恢复功能防震技术,是未来装配式剪力墙结构高质量发展的新增长点。

盾构隧道结构响应特征及接缝刚度分析

掌握运营期水下盾构隧道的结构响应规律是研究隧道整体稳定性的重要组成部分。基于武汉长江隧道健康监测系统,获得了隧道结构一年(2022年4月-2023年4月)的应变和接缝监测数据,研究对比了江中断面和岸上断面的应变与接缝开度的响应规律及其差异,提出了一种计算管片环缝法向刚度的方法。研究结果表明:(1)岸上断面的管片应变、接缝张开度的平均年度幅值均显著大于江中段断面;(2)温度对岸上断面管片的应变和接缝开度影响大于江中断面;(3)管片环缝应力-张开度曲线与岩石结构面压缩荷载-位移曲线类似,不同测点位置的应力-张开度曲线差异显著;多个测点的平均法向刚度在其张开阶段和闭合阶段比较近似,但是江中断面的环缝法向刚度明显大于岸上断面。

带UHPC接缝的桥面板力学性能试验研究

为掌握带UHPC接缝的桥面板受弯状态下的力学特点,进一步探究UHPC接缝的合理宽度及在接缝宽度相同情况下,不同接缝截面形式、钢筋搭接形式对带UHPC接缝的桥面板抗弯性能影响,设计制作了一块现浇整体板和3块不同湿接缝构造的UHPC预制桥面板,并分别进行四点弯曲试验评估接缝处抗弯性能,对荷载-跨中位移曲线、荷载-主裂缝宽度曲线、混凝土荷载-拉应变曲线、混凝土荷载-压应变曲线、荷载-受拉钢筋应变曲线、极限抗弯承载能力、裂缝发展状况展开相关研究。结果表明:由于UHPC优异的力学性能,4组试验板的荷载-跨中挠度曲线基本相近,带UHPC接缝的桥面板极限承载力优于整体板;接缝宽度、钢筋连接方式相同的情况下,漏斗形或楔形接缝截面形式不会影响预制桥面板的极限承载力,彼此刚度差异不大;在保证桥面板整体性和承载力的前提下,预制桥面板UHPC湿接缝可减小为15 cm宽;UHPC接缝连接的整体性良好,不会影响现浇接缝区段及连接界面的抗拉性能,带UHPC接缝的预制拼装桥面板的初始裂缝和主裂缝均位于普通混凝土区域,UHPC的高弹性模量使得接缝区域局部刚度提高,相较于接缝周围混凝土区域,接缝处的受压区混凝土压应变与受拉区钢筋的拉应变都较小,接缝区域未出现裂缝,UHPC湿接缝与混凝土预制板界面处的裂缝扩展速度缓慢。

基于有限元模拟分析混凝土桥梁接缝性能

为分析混凝土桥梁接缝性能,运用理论知识借助有限元软件对单键齿胶接缝和三键齿胶接缝中的不同水平约束力以及不同胶层厚度对胶缝的抗剪性能影响进行模拟分析,同时分析单键齿胶接缝抗剪性能和环氧树脂弹性模量之间的关系,研究结果表明:其他条件保持不变的情况下,当水平约束力增大和当胶层厚度增大时,单键齿胶接缝对应的抗压强度和极限抗剪承载力都随之增大;在单齿胶接缝的胶层厚度相同的情况下,当水平约束力增大时,对应模型的主拉应力变小,单键齿胶接缝的最大承载能力提升;其他条件保持不变的情况下,当水平约束力增大和胶层厚度增大时,单键齿胶接缝对应的抗压强度和极限抗剪承载力都随之增大;在三键齿胶接缝中胶层厚度相同时,当水平约束力增加时,整个模型的所能承受的主拉应力减小;在三键齿胶接缝中水平约束力相同时,当胶层厚度增加后,整个模型的最大主拉应力变大;当一定范围内的环氧树脂弹性模量增加时,对应的单键齿胶接缝最大抗剪承载力也随之增加。

装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明:长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。

温升作用下CRTSⅡ型板宽窄接缝受力及损伤分析

为研究宽窄接缝在温升作用下的受力和损伤,根据混凝土塑性损伤理论和内聚力理论,建立考虑新旧混凝土界面的宽窄接缝细部的有限元模型;计算不同温升条件下的宽窄接缝应力和损伤因子,并分析宽窄接缝强度和窄接缝宽度的影响.研究结果表明:窄接缝挤碎是一种渐变受压损伤,宽、窄接缝交界处断裂是一种脆性受拉损伤;与宽、窄接缝交界处断裂相比,窄接缝挤碎对结构受力影响更大;宽窄接缝尺寸不均匀导致宽、窄接缝交界处垂向受拉,这是宽窄接缝产生损伤的主要原因;提高宽窄接缝的混凝土强度可有效降低垂向拉应力和受拉损伤,但对纵向应力和受压损伤影响较小;为改善受力并降低损伤,建议宽窄接缝混凝土与轨道板等强,并且宽窄接缝上下等宽.

盾构隧道管片接缝内外双道密封垫防水性能试验研究

为探究螺栓孔防水对内外双侧布置双道密封垫防水体系的影响,依托某超大直径盾构隧道工程,自主设计新型双道密封垫防水性能测试装置,开展考虑螺栓孔构造的内外双道密封垫防水体系耐水压测试。研究结果表明:1)螺栓孔对内外双侧布置双道密封垫的整体防水性能具有一定的控制作用,当螺栓孔防水能力不足时,其存在将成为内外双道密封垫防水体系的薄弱环节,可能早于内道密封垫发生渗漏,由此降低内外双道密封垫防水性能较单道密封垫的提升水平;2)当螺栓孔防水性能达到要求后,与单道密封垫相比,内外双侧布置双道密封垫防水体系的防水能力大幅提升;3)对于超大直径盾构隧道,当管片接缝采用内外双侧布置双道密封垫时,应确保螺栓孔防水性能满足双道密封垫间的协同防水要求。

装配式地连墙接缝变形特性研究

为了研究接缝对装配式地连墙变形特性的影响并采取合理的改进措施,采用现场试验的方法将局部现浇地连墙替换为装配式地连墙,并对其实测的变形数据进行了对比分析;在实测数据分析的基础上,通过PLAXIS2D有限元软件模拟分析了不同深度横向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;通过PLAXIS3D有限元软件对比了现浇墙与装配式地连墙水平方向及竖直方向变形形态,分析了竖向接缝对装配式地连墙变形特性的影响规律;最后,针对实测数据显示出的变形偏大问题,提出了改变冠梁刚度、围檩刚度、墙幅宽度、支撑位置4种改进措施,并通过PLAXIS3D有限元软件进行了验证。结果表明:装配式地连墙的接缝对墙体的刚度存在弱化作用,增大了其变形程度;位于坑底以上的横向接头失效时,墙体水平位移会显著增大,位于坑底以下的横向接头失效时,不会引起墙体水平位移的显著增大;竖向接头会显著减小装配式墙体的整体刚度,使其协同变形能力变差,变形更加难以控制;适当调节支撑位置可有效缓解墙幅间的错动和减小墙体变形。

预制桥梁构件UHPC湿接缝抗弯性能影响因素研究进展

随着预制桥梁构件快速发展,超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)作为一种超高力学性能与优异耐久性能的新型水泥基材料,在连接预制桥梁构件的湿接缝中得到广泛应用。为深化预制桥梁构件UHPC湿接缝抗弯性能影响因素的认识,着重介绍预制桥梁构件界面处理方法与UHPC湿接缝构造两类影响因素,为后续UHPC湿接缝设计、研究与应用提供参考。分析结果表明:高压水枪凿毛对预制桥梁构件UHPC湿接缝界面处理效果良好,可有效改善预制桥梁构件的抗弯性能;界面剂可通过改善界面机械咬合力与化学亲和力提升预制桥梁构件抗弯性能,但不同界面剂对其改善效果不尽相同;常用的UHPC接缝构造包括剪切口袋型、菱形、梳齿型与“V”型,均可对弯矩作用下预制桥梁构件的抗裂性能、整体结构性能以及耐久性能产生有利影响。

不同处理工艺对自粘聚合物改性沥青防水卷材T型搭接缝不透水性的影响

考察了不同类型自粘聚合物改性沥青防水卷材搭接缝、T型搭接缝的不透水性,探讨了沥青防水涂料处理工艺、抹角处理工艺和双面自粘防水卷材处理工艺对T型搭接缝不透水性的影响。结果表明,自粘防水卷材的搭接缝不透水性均满足GB 55030—2022的要求;未处理的T型搭接缝在常温环境不透水性不合格;抹角处理后T型搭接缝的不透水性均满足GB 55030—2022的要求,无胎类自粘防水卷材建议优先采用沥青防水涂料处理T型搭接缝,不推荐双面自粘防水卷材处理工艺。

装配式水泥路面夹环连接式传力杆接缝设计及验证

面向可拆卸装配式水泥路面,提出了一种夹环连接式传力杆接缝,在阐述其特征和基本参数的基础上,选取挠度传荷系数和弯沉差作为指标,使用有限元方法分析了下开口槽、传力杆、夹环构件等参数对夹环连接式传力杆接缝传荷能力的影响,同时分析了夹环连接式传力杆接缝的构件及界面应力的变化规律,得到了合理的接缝参数;此外,通过室内足尺试验评价了夹环连接式传力杆接缝的传荷性能。结果表明,提出的夹环连接式传力杆接缝的传荷能力满足要求,具有一定的工程应用价值。

新型湿接缝钢筋连接构造的力学性能研究

为了弥补叠合梁桥面板湿接缝普通钢筋连接构造搭接长度大、绑扎或焊接难度高等缺陷,提出了L形钢筋连接构造。采用有限元软件ANSYS,对采用直钢筋、环形钢筋、弧形钢筋和L形钢筋连接构造的叠合梁桥面板湿接缝受力性能开展了数值模拟,对比研究了不同钢筋连接构造条件下湿接缝的受力特征、承载能力和施工工艺。研究结果表明:在湿接缝截面尺寸相同、配筋率相同的条件下,4种钢筋连接构造对应的湿接缝开裂前,非搭接区的混凝土及钢筋应力均高于搭接区,开裂时湿接缝混凝土的开裂位置均位于非搭接区,且开裂荷载与钢筋混凝土轴心受拉构件的开裂荷载理论值较为接近;L形钢筋连接构造的开裂荷载与直钢筋、弧形钢筋连接构造基本一致,但比环形钢筋低4%;4类普通钢筋混凝土湿接缝达到受拉承载力极限状态时均对应于非搭接区纵向钢筋的受拉屈服,湿接缝的受拉极限承载力只与非搭接区普通钢筋的面积和强度的乘积有关,即湿接缝的受拉极限承载力等于非搭接区纵向钢筋屈服时承受的拉力。L形钢筋连接构造在洛溪大桥拓宽工程中的成功应用表明,该连接构造开裂荷载及承载力均与其他钢筋连接构造的湿接缝相当,且具有施工工艺简单,施工便利的优点,值得在类似工程中推广应用。

装配式混凝土墙板新型键槽接缝受剪性能研究

为研究适用于低多层装配式混凝土(PC)墙板的新型键槽接缝界面的受剪性能,设计并制作2组共8个键槽式接缝连接的PC墙板试件,开展单向推剪加载试验和扩展参数数值分析,分别探讨轴压比、结合面砂浆强度及键槽构造形式等因素对键槽界面受剪性能的影响;提出新型键槽接缝界面的受剪承载力计算公式,并构建键槽接缝界面的剪力-滑移模型。研究结果表明:轴压比对接缝破坏形态和受剪承载力均具有显著影响,增大轴压比后,裂缝发展更为充分,局部混凝土出现剥落甚至压溃,接缝的受剪承载力与轴压比近似呈线性关系。提高结合面砂浆强度可较大幅度地提升接缝的受剪承载力,对比普通填充砂浆,采用高强砂浆连接试件的受剪承载力提高了57.2%。合理的键槽界面构造可有效提高接缝的受剪承载力,相较于传统的平直缝界面,深度为50 mm、倾斜倒角为11.3°的键槽界面的受剪承载力提升了16.5%。本文所提公式受剪承载力计算结果与试验结果吻合较好,所提模型能准确预测键槽界面的受剪行为。

接缝和主梁损伤对装配式多主梁桥荷载横向分布规律的影响研究

为了验证不同损伤对装配式多主梁桥荷载横向分布规律的影响,并探讨基于横向分布规律的桥梁损伤识别方法,考虑接缝损伤程度、主梁局部损伤程度、损伤位置和损伤区域长度的影响,采用刚接板梁法对接缝和主梁损伤情况下装配式多主梁桥的荷载横向分布规律进行了研究。结果表明,接缝损伤后其两侧主梁的横向分布影响线与损伤前的影响线有交点;有损伤的主梁其影响线整体下降,且刚度剩余系数越小、损伤位置距跨中越近、损伤范围越大,下降程度越大;主梁与接缝损伤同时发生时,可通过与敏感梁单独损伤时的影响线进行对比来进行分析。根据损伤前后敏感主梁的横向分布影响线变化规律,可对桥梁的损伤类别进行识别,但无法识别具体损伤位置。

UHPC湿接缝浇筑的质量控制技术研究

污水处理厂生物反应池预制拼装施工复杂,超高性能混凝土(UHPC)湿接缝连接部位施工不当可能产生裂缝。结合工程实例,针对现场施工空间受限、湿接缝浇筑长度超过25 m等难点,采用UHPC搅拌泵送智能化一体机、分段连续浇筑、分阶段多重养护等措施,确保了UHPC湿接缝浇筑施工的顺利进行,有效解决了超长湿接缝开裂风险,提升了湿接缝浇筑质量。

UHPC在高速公路桥面接缝施工中的应用研究

为解决高速公路新旧桥面接缝施工材料拉应力和耐久性不足的问题,以超高性能混凝土为原料,运用室内试验的方法,研究了不同水胶比对超高性能凝土工作性能、力学性能的影响规律。研究结果表明,在设计配合比条件下,超高性能混凝土水胶比为0.16时,坍落扩展度达到690 mm,28 d抗压强度达到141 MPa,能满足大部分施工要求。将超高性能混凝土应用于桥梁接缝施工中,应用效果良好,验证了该方案的可行性,可为后期同类型工程提供参考。

带波形钢板的UHPC免模板湿接缝抗弯模型试验研究

针对预制装配式桥梁中桥面板湿接缝处的受力特点和现有接缝构造形式,提出一种以预埋波形钢板为底模的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)免模板湿接缝构造形式,解决接缝现场支模问题。为研究新型接缝的力学性能,设计了5片试验梁,以钢纤维含量为试验参数,开展四点弯曲全过程抗弯性能试验。结果表明:各试验梁主裂缝均位于预制段,发生弯曲破坏,接缝段未产生较大破坏;提高钢纤维含量可以增强UHPC-NC(Normal Concrete)界面黏结,提升接缝的抗裂性能,但对结构的抗弯承载力影响较小;钢纤维含量为1.0%的免模板接缝梁抗裂性能仅次于UHPC整体梁,同时具有结构简单、施工简化、造价经济等优点,说明该接缝构造形式运用于实际工程中是可行和可靠的;UHPC钢纤维含量建议取1.0%。

矿物掺合料复掺对超高性能湿接缝混凝土性能的影响

采用石灰石粉和粉煤灰微珠作为调节超高性能湿接缝混凝土性能的矿物掺合料,通过设置石灰石粉和粉煤灰微珠的不同复掺比例,研究了两种矿物掺合料对超高性能湿接缝混凝土流变性能、力学性能、收缩性能和抗渗性能的影响,并采用水化热分析了超高性能湿接缝混凝土的水化特性。结果表明:当石灰石粉掺量高于30%(质量分数)时,随着石灰石粉掺量的增加,超高性能湿接缝混凝土的塑性黏度先增大后减小,复掺50%石灰石粉和50%(质量分数)粉煤灰微珠时,混凝土塑性黏度可降低38.0%;掺入石灰石粉可以促进水泥的早期水化,提高超高性能湿接缝混凝土的早期抗压强度,3 d抗压强度最大涨幅为11.6%;复掺石灰石粉和粉煤灰微珠可以降低超高性能湿接缝混凝土的自收缩;当复掺30%石灰石粉时,超高性能湿接缝混凝土的抗渗性能最优,28 d氯离子扩散系数为0.15×10^(-12)m^(2)/s。

煤矿井下单轨吊无人驾驶目标识别算法与轨道接缝检测方法

单轨吊作为煤矿井下辅助运输的重要设备形式之一,具有运载能力大、爬坡能力强等优点,在煤矿智能化建设背景下无人驾驶是其必然的发展方向。为确保无人驾驶单轨吊在井下巷道内的安全行驶,对轨道接缝和关键目标的可靠检测尤为重要,从提高单轨吊无人驾驶安全通过性出发,对单轨吊无人驾驶目标识别算法与轨道接缝检测方法两大主要方面展开了研究。首先,对矿井图片数据集进行了增强处理,提高了其多样性;提出了一种加入改进通道注意力机制ECA_s和EIOU回归损失函数的YOLOv5算法,并对改进后的YOLOv5算法进行试验分析,结果表明,采用改进后的YOLOv5算法,识别准确率提高了9.1%,mAP提升了3.6%。其次,建立了基于机器视觉的单轨吊轨道接缝检测方法,采用图像预处理、直方图信息统计、形态学处理等技术,根据标定系数计算轨道接缝距离,结果表明,基于机器视觉的轨道接缝检测算法处理一张接缝图像的检测误差仅为0.3 mm。最后,开展了单轨吊无人驾驶目标检测试验,结果表明,改进后的YOLOv5目标检测算法平均精度达到90.3%,具有更高的检测准确率;单轨吊轨道接缝检测算法处理接缝图像的平均检测误差为0.73 mm、最大检测误差不超过1.1 mm,具有更高的检测精度。为保障煤矿井下单轨吊无人驾驶安全通过性和可靠性,提供了务实可行的检测方案和精确可靠的检测算法。

膨润土颗粒充填施工接缝的缓冲层膨胀力研究

在高放废物处置库中,缓冲层通常以高压实膨润土砌块拼接回填形成,这势必在金属罐、砌块、围岩之间留下不可忽略的施工接缝.通过在位于试验舱底的压实膨润土上部预留接缝,开展接缝充填膨润土颗粒工况下的试样膨胀力测试,以掌握膨润土颗粒充填施工接缝对缓冲层膨胀力特性的影响.研究结果表明:试样水化方向不同,膨胀力发展过程存在较大差异,但膨胀稳定时间差别不大;从接缝端入渗时,试样均表现出随注水时间增长,膨胀力逐步提升,直至稳定在最高膨胀力;随着接缝宽度增大,最终膨胀力出现显著降低,且膨胀稳定时间显著增加;在施工接缝中充填膨润土颗粒可显著提升缓冲层最终膨胀力,保证其“自密封”要求.