内水渗漏软化基底对盾构隧洞衬砌管片受力性能的影响分析

水工盾构隧洞在运行过程中存在内水渗漏导致基底软化的风险,基底软化将对隧洞管片受力变形产生影响。依托实际水工盾构隧洞工程,构建了由管片、灌浆体和围岩组成的三维有限元数值模型,针对Ⅴ类围岩条件下因渗漏导致基底均匀和不均匀软化的状况,研究了管片的受力性能变化规律。结果表明:在内外荷载作用下,管片的环向应力、竖向位移和定位销应力均随基底软化深度的增加而增大,均匀软化条件下仰拱管片出现峰值为1.88 MPa的拉应力,存在管片开裂风险;基底软化导致定位销应力增大,而管片竖向位移的变化幅度较小。研究成果可为水工盾构隧洞的安全运行监测提供科学依据。

箍筋约束条件下锈蚀变形钢筋与混凝土黏结性能的研究

为研究箍筋约束情况下混凝土强度、钢筋锈蚀率等因素对变形钢筋与混凝土黏结性能的影响,设计制作了96个中心拉拔试件,采用弱电流加速锈蚀方法模拟钢筋锈蚀过程,达到预定锈蚀率后就算完成了钢筋与混凝土的黏结-滑移试验。试验结果表明:横向箍筋改变了试件的破坏形态,由于箍筋的约束作用,绝大部分试件发生了钢筋拔出破坏,但黏结力下降缓慢,具有较好的黏结延性;未锈蚀变形钢筋与混凝土的黏结强度随混凝土的劈裂抗拉强度的变化呈线性变化规律,二者具有较好的相关性;随着钢筋锈蚀率的增加,混凝土的黏结强度呈先增后降的变化规律。通过回归分析知,当钢筋锈蚀率超过28%时,混凝土的黏结强度开始低于钢筋未锈蚀混凝土的黏结强度。

污泥气化渣骨料回填混凝土的制备与性能

采用污泥气化渣完全替代混凝土中的粗、细骨料,制备了回填混凝土,并在实验室和实际工程中进行了设计和应用.结果表明:由于其吸水特性,污泥气化渣骨料可在混凝土中起到内养护的作用,并优化混凝土界面过渡区,因此具备作为骨料用于回填混凝土的可行性;通过响应面法得到混凝土最优配合比,即砂率为60%,粗骨料中5~10 mm粒径占比为60%,预湿用水量为90%.

新工科视域下项目制教学在卓越工程创新人才培养中的实践探索

为贯彻落实以学生为中心的目标导向工程教育理念,探讨新工科视域下卓越工程创新人才培养难题的解决方案,以土木类卓越创新人才培养为例,系统研究了以项目化教学为核心的土木专业本硕贯通培养体系的形成路径。研究表明,坚持以项目制教学为核心,打破学生本科培养学段和研究生培养学段的壁垒、课程门类的壁垒,构建学生项目组和指导教师组双向互通的评价机制,能够在推动卓越工程创新人才培养体系与项目实施、产业科研和价值塑造的深度结合、促进工科院校在创新转型方面发挥积极作用。

立德树人视阈下钢结构课程思政的探索与实践

课程思政是新时代大思政课格局下的重大理念和方法创新,聚焦于高校立德树人的根本任务。本文以土木类专业的钢结构类课程为例,探讨了将思政元素有机融入专业课程教学的实施方法、策略和载体,总结了在钢结构类专业课程中开展思政教育的实践效果。教学效果表明:发掘专业知识承载的人文精神和思政元素,以润物无声的教学方式融入课程教学,可激发学生内在学习动力,从而达到教书与育人同行、专业知识与综合素质协同提升的教学效果。

钢纤维高强混凝土配合比直接设计方法研究

提出等体积钢纤维替代粗骨料并将钢纤维质量计入砂率公式来直接进行钢纤维高强混凝土配合比设计的方法。通过试验研究碎石级配、钢纤维长度和体积率对新拌钢纤维混凝土的坍落度和硬化钢纤维混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度的影响规律,与现行纤维混凝土结构技术规程规定的相关强度计算公式进行对比分析。结果表明:采用最大粒径为20mm和25mm的连续级配碎石和长度为32～50mm的钢纤维,在钢纤维体积率不大于2.0%时,由直接设计方法可配制满足新拌钢纤维混凝土工作性能和硬化钢纤维混凝土基本力学性能要求的钢纤维高强混凝土,避免按现行规程规定根据钢纤维体积率对用水量和砂率的调整。研究成果为修订完善钢纤维混凝土配合比设计方法提供科研依据。

钢筋混凝土梁裂缝分型试验研究及统计分析

通过20根钢筋混凝土简支梁的试验,研究了纵向受拉钢筋和混凝土保护层厚度对裂缝分布形态的影响规律。根据各条裂缝的产生机理、延伸发展的特征和宽度变化规律,提出了钢筋混凝土梁的裂缝分型统计分析原则,确定了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征,提出了以截面高度和纵向受拉钢筋直径为变量的纵向受拉钢筋有效影响区即有效受拉截面面积的计算方法,进行了平均裂缝间距、平均裂缝宽度及裂缝宽度扩大系数分布规律的统计分析。

高强钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

通过试验得到了不同基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型的高强钢纤维混凝土弯曲荷载-挠度曲线,据此研究分析了基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型等对高强钢纤维混凝土弯曲韧性指数和弯曲承载力变化系数的影响规律.该成果可作为纤维混凝土结构技术规程相应设计条款的科研依据.

变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能试验研究

通过混凝土试块中心的钢筋拉拔试验,研究了机制砂原料形态、石粉含量和混凝土强度对变形钢筋与机制砂混凝土黏结性能的影响规律.机制砂原料形态为碎石和卵石,石粉含量(质量分数)为5%,9%和13%,混凝土强度等级为C30,C40,C50和C60,月牙肋变形钢筋直径为12mm.结果表明:所有试件均因钢筋肋前的混凝土齿发生剪切破坏而使钢筋拔出,其黏结-滑移关系曲线可以通过特征点的黏结应力和滑移值表达为四阶段变化关系;变形钢筋与混凝土的黏结性能随着混凝土强度的提高而增加,钢筋与碎石破碎机制砂混凝土的黏结性能优于钢筋与卵石破碎机制砂混凝土;石粉含量的增加会降低黏结强度并使得黏结-滑移关系曲线的内劈裂段延长和下降段变陡.根据试验统计分析,建立了变形钢筋与机制砂混凝土的黏结-滑移本构关系.

大型多纵梁式钢筋混凝土渡槽结构受力试验研究

本文介绍了南水北调中线工程河南段双洎河钢筋混凝土多纵梁渡槽结构的仿真模型试验研究情况，对钢筋混凝土渡槽结构仿真模型试验中材料性能的模拟、结构自重的模拟、支座性能的模拟及水荷载施加方法等关键技术问题以及渡槽超载试验方法进行了分析讨论，给出了主要试验结果，提出了需要进一步改进的结构设计建议。

离心成型预应力钢纤维混凝土电杆设计试验研究

对研制的呼称高27m离心成型预应力钢纤维混凝土电杆进行了受力性能试验研究。结果表明，在断线工况荷载作用下，电杆的受力表现出良好的整体性，各项性能均满足设计要求：杆身采用预应力和钢纤维双重增强作用，使电杆的抗裂能力提高，变形减小：一旦发生超载运行出现裂缝，裂缝细短且非贯通，卸载后变形回复能力强，残余变形很小：在极限承载时，整杆变形明显，具有良好的延性破坏预兆。同时，预应力钢纤维混凝土电杆在预应力筋放张和杆段对焊组装过程中，避免了普通预应力混凝土电杆在预应力筋挂板和杆段连接钢圈附近混凝土起皮爆裂现象。根据试验结果对比分析，建立了预应力钢纤维混凝土电杆抗裂度、裂缝宽度、挠度和正截面承载力设计计算方法。研究成果为河南省漯河～淮阳220kv线路工程建设提供了重要科研依据，为钢纤维混凝土在预应力电杆中的应用提供了重要参考。

大型钢筋混凝土多纵梁渡槽结构设计方法的研究

本文结合南水北调河南段双洎河钢筋混凝土多纵梁渡槽结构设计，提出了采用改进的空间刚架结构方法计算结构设计控制截面的内力进行结构极限承载力配筋设计，采用三维混凝土有限元分析验算结构正常使用状态下截面应力状态的结构设计方法．利用１：５钢筋混凝土仿真试验模型实测数据对比验证结果表明，上述设计方法是可行的．

石粉含量对机制砂水泥砂浆力学性能的影响

机制砂中石粉是与母岩完全相同的材质,具有吸水效应、形态效应、填充效应和微晶核效应。通过对M5、M10、M15、M20四个强度等级下石粉含量变化对水泥砂浆质量密度、抗压强度和抗折强度(3、7、28 d)的大量试验研究,给出了不同强度等级水泥砂浆的最佳石粉含量范围;同时,通过对四个强度等级砂浆用水量变化规律的分析,提出了标准稠度(80±3)mm下机制砂水泥砂浆用水量随石粉含量变化的定量化计算方法。

大型预应力混凝土渡槽结构受力性能试验研究

本文介绍南水北调中线工程河南段初步设计中提出的跨度为 40m、双箱矩形断面大型预应力混凝土渡槽结构的 1∶5仿真模型试验研究情况 ,对预应力混凝土渡槽结构仿真模型试验中结构自重的模拟与结构承受水荷载作用前初始应力状态的建立、水荷载施加方法等关键技术问题进行了分析讨论。试验结果表明 ,采用调整混凝土初始预应力的方法模拟预应力混凝土渡槽结构在结构自重作用的受力状态是可行的 ,采用单面橡胶和钢结构组成的单腔和多腔加载水囊可以准确地模拟渡槽中水荷载的作用 ,采用全自动数据采集处理系统是保证大型结构模型试验数据采集同步而精确的必要设备条件 ,为大型预应力混凝土结构模型试验提供重要成功经验。针对渡槽单箱承受水荷载和双箱承受水荷载时主要构件的性能测试结果 ,提出各构件的设计方法和结构构造措施以及需要进一步改进的结构设计建议。

钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面承载力

通过１０根变截面高度的钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁试验，研究了其斜截面承载力的“尺寸效应”；通过１２根钢筋钢纤维混凝土配箍筋梁的试验，研究了钢纤维体积率和箍筋特征值变化对其斜截面承载力的影响规律．最终提出的钢筋钢纤维混凝土梁斜截面承载力计算方法具有广泛的适用性和可靠性．

C50泵送混凝土抗压强度和弹性模量时变性试验研究与应用

抗压强度和弹性模量是悬臂浇筑连续梁桥混凝土的重要力学指标,均与养护条件和龄期密切相关。结合实际工程的C50泵送混凝土,通过试验研究了其在标准养护和施工现场与桥梁同条件养护下的立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量随龄期变化的规律及其相互关系,据此提出了预应力连续箱梁桥悬臂浇筑段混凝土的合理养护时间和预应力张拉方案,达到了良好的应用效果。通过拟合分析给出了随龄期变化的泵送混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的预测计算式,为桥梁施工监控分析计算提供了研究基础。

预应力高强混凝土空心板梁优化设计与试验研究

采用C8 0高强混凝土和低松弛 2 70级高强钢绞线 ,经优化选取了跨度 16m～ 3 0m、宽度 1 2m、截面混凝土空心率 5 3 5 %的预应力混凝土空心板 ,进行了跨度为 15 5m的原型预应力混凝土空心板从预应力钢绞线张拉到承载极限破坏的受力全过程试验 ,研究了其正截面和斜截面在正常使用状态下抗裂度、裂缝宽度和跨中挠度、极限承载能力以及延性等受力性能 ,为在公路桥梁结构中经济可靠的利用高效预应力高强混凝土空心板提供科研依据。研究成果应用于河南省重点工程———焦作至巩义黄河公路大桥及其连接线工程中的两座立交桥建设 ,取得了较好的经济效益。

机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱偏心受压承载力研究

介绍了6根再生混凝土配筋柱的偏心受压静载试验结果,再生混凝土的骨料由机制砂和废弃混凝土再生粗骨料组成,初始偏心距为截面有效高度的0.44倍。研究了长细比对柱的正截面应变分布、钢筋和混凝土应变、侧向挠度、破坏形态和极限承载力的影响。试验结果表明:再生混凝土配筋柱的正截面平均应变分布符合平截面假定,破坏时受压混凝土达到极限应变而压碎、受拉和受压钢筋均达到屈服强度,可采用现行混凝土设计规范公式计算机制砂再生粗骨料混凝土配筋柱的偏心受压承载力。

钢筋混凝土受弯构件正截面抗裂相似性研究

引入结构仿真模型试验相似理论,提出了钢筋混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩的相似比计算方法。根据试验研究成果提出了考虑截面高度、混凝土保护层厚度与配筋率等参数的截面抵抗矩塑性系数计算公式。通过大型钢筋混凝土梁及其模型试验梁的正截面抗裂弯矩对比试验,证明所提公式可用于原型和模型构件之间正截面的抗裂换算,为模型试验设计提供了科研依据。

截面高度对钢筋混凝土梁裂缝分布影响的试验研究

为建立混凝土结构裂缝验算的统一公式,通过试验研究了截面高度对钢筋混凝土简支梁裂缝分布形态、裂缝间距和裂缝宽度的影响规律。根据裂缝的产生机理、延伸发展特征和宽度变化规律提出了分型统计的原则,进行各类型裂缝数量、平均裂缝间距、平均裂缝宽度及最大裂缝宽度分布规律的分型统计分析。明确了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征的物理意义,即该裂缝为在后续各级荷载作用下,因开裂截面钢筋拉应力和混凝土受拉区高度的持续增大而得以持续延伸到中和轴附近的主裂缝。提出了以纵向受拉钢筋直径为变量的有效受拉截面高度的计算方法,提出了考虑截面高度与有效配筋指数耦合影响的平均裂缝间距计算模式。