橡胶混凝土的抗裂性能和弯曲变形性能

通过净浆、砂浆和混凝土3个层面的试验研究,探讨了橡胶混凝土的抗裂性能和弯曲变形特性。根据圆环试件的开裂时间,对3种水灰比(0.3,0.4,0.5)水泥净浆中掺入不同体积含量橡胶颗粒(10%,15%,20%,30%,50%)后的开裂敏感性进行了对比分析。结果表明,在水泥净浆中掺入橡胶颗粒可以显著延缓试件的开裂时间,提高抗裂性,延缓时间随着橡胶颗粒掺量的增加和水灰比的增大而延长。弯曲试验考察了4个橡胶颗粒体积含量(8%,16%,21.4%,32%)砂浆试件和3个橡胶颗粒体积含量(10%,12.5%,15%)混凝土试件的弯曲变形性能。结果表明,含橡胶颗粒的砂浆试件和混凝土试件在弯曲过程中会产生明显的塑性变形,试件不会在承受最大荷载时产生脆性断裂,而是经过较大的塑性变形后延性破坏。与基准试件相比,砂浆试件和混凝土试件破坏时的极限变形值均有大幅度提高。

碾压橡胶混凝土的强度特性

采用橡胶粉等体积代砂方法,研究了碾压混凝土掺入橡胶粉后的工作性和抗压强度的变化规律,回归得出了碾压橡胶混凝土强度公式,探讨了等抗压强度(40,MPa)条件下橡胶粉用量对碾压混凝土轴拉强度和极限拉伸值的影响.试验水灰比为0.30～0.55,橡胶粉用量为50～120 kg/m3.试验结果表明:橡胶粉颗粒在碾压混凝土试件中均匀分布,振实过程中不会出现颗粒上浮问题;橡胶粉等体积代砂,不会对混凝土的工作性产生显著影响;水泥强度、水灰比和橡胶粉用量是影响碾压混凝土强度的主要因素,橡胶粉用量与抗压强度降低幅度之间具有近似线性关系;在碾压混凝土中掺入橡胶粉,有助于提高其抗拉强度和极限拉伸值,提高幅度随橡胶粉用量的增加而增大.

西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构三维有限元计算分析

本文应用三维有限元方法,对西龙池抽水蓄能电站整体蜗壳结构在不同充水保压值KI情况下的应力状态进行计算分析。结果表明,充水保压值KI的大小对蜗壳外围混凝土的应力状态有重要影响,蜗壳外围混凝土中沿蜗壳断面的环向拉应力是控制应力,其数值随着蜗壳断面直径的减小及距蜗壳表面距离的增大而减小,最大环向拉应力出现在蜗壳与进水钢管相接断面的顶部;沿蜗壳轴线方向的应力为相对均匀的拉应力,最大拉应力出现在外围混凝土厚度最薄的部位。在对蜗壳应力状态和运行特性进行分析的基础上,提出合理的充水保压值KI。

环锚预应力混凝土衬砌三维有限元计算分析

环锚预应力混凝土衬砌是一种新型的水工压力隧洞衬砌形式,进行有限元结构分析时的关键是如何模拟环形预应力筋的作用．为此,提出了一种基于ANSYS的等效荷载法,用法向等效应力和切向等效应力模拟非均匀分布的锚索预应力,通过SURF154单元将其施加于计算模型．文中对一个无黏结预应力混凝土衬砌全部锚索张拉锁定后的应力状态进行了三维有限元计算,计算结果与实测结果具有良好的一致性．该方法还适用于有黏结曲线预应力筋的预应力混凝土结构有限元计算．

废旧轮胎橡胶颗粒对水泥浆和砂浆抗裂性能的影响

通过圆环开裂试验和弯曲试验探讨了不同体积分数的废旧轮胎橡胶颗粒掺入水泥浆和砂浆后对抗裂和变形性能的影响,研究结果表明,在水泥净浆中掺入废旧轮胎橡胶颗粒,可延迟圆环试件的开裂时间,提高抗裂性,延迟时间的长短与橡胶颗粒的掺量有关,当橡胶颗粒的体积分数在20%～50%时,延迟效果最为显著；在砂浆试件中掺入橡胶颗粒,可显著改善其弯曲变形性能,试件破坏形式为延性破坏,破坏时的极限变形值比基准试件大得多,并且随着橡胶颗粒体积分数的增加而迅速增大。

GH矿粉对粉煤灰混凝土的增强效果

通过成型胶砂试件和混凝土试件,对提高大掺量粉煤灰高性能混凝土早期强度的方法进行了试验研究.试验所用的GH矿粉是以炼铁厂的工业炉尘为基料、配以若干种具有互补性能的化工原料经特殊处理复合而成的混凝土掺和料,GH矿粉和粉煤灰的用量分别为胶凝材料总量的1000～1500和2000～6000.研究结果表明,用GH矿粉和Ⅱ级粉煤灰复合作为掺和料,可显著提高大掺量粉煤灰混凝土的强度,尤其是早期强度,其增强效果甚至优于硅灰.用240kg/m342.5级普通硅酸盐水泥、240kg/m3Ⅱ级粉煤灰和60kg/m3GH掺和料,配制出了28d强度为106MPa的高性能粉煤灰混凝土,并使混凝土成本显著降低.

用应变片测定钢绞线张拉力的理论修正

预应力钢绞线是将预应力钢丝经特殊工艺加工而成,外观呈螺旋形.工程上应用最普遍的是7×φ5这种形式.它由6根直径为5mm的螺旋形钢丝和1根直线形芯线钢丝组成.

橡胶混凝土抗冲磨性能

采用水工混凝土抗含沙水流冲刷试验的标准试验方法DL/T 5150—2001中的圆环法,研究了橡胶粉体积分数分别为5.0%、7.5%、10.0%和15.0%(等量代砂)的橡胶混凝土的抗冲磨性能,并与基准混凝土和硅粉混凝土的抗冲磨性能进行了对比.试验结果表明,硅粉混凝土的抗冲磨强度高于基准混凝土,而橡胶混凝土的抗冲磨强度又高于硅粉混凝土,并且随着橡胶粉体积分数的增加而增大.机理分析认为,橡胶混凝土抗冲磨强度的提高主要来自橡胶粉颗粒对含砂水流冲击能量的吸收作用.

水工隧洞预应力混凝土衬砌考虑锚索失效时的应力状态分析

水工压力隧洞无粘结预应力混凝土衬砌是一种新型的衬砌形式,本文结合工程设计实例,对衬砌结构在运行期假定锚索失效情况下的应力分布状态进行了计算分析,藉此对这种新型衬砌形式的可靠性进行评价。计算结果表明,运行期若某根锚索失效,将对衬砌的应力状态产生不同程度的影响,其影响大小和影响范围与失效锚索所在位置有关,浇筑块中部某根锚索失效的影响较小,浇筑块端部第1根锚索失效是最不利工况,拉应力区出现在衬砌底部内侧表面和锚具槽边角部位。在最不利工况下,锚具槽边角部位的拉应力会超过混凝土的抗拉强度,有可能引起开裂和渗漏。

小浪底排沙洞混凝土衬砌不同阶段预应力变化实测分析

小浪底排沙洞是我国首例采用双圈环绕无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞 ,本文对这一新型结构形式和特点进行了简单介绍 ,并根据观测仪器所获得的大量实测数据 ,对不同阶段 (预应力施加、回填灌浆和过水运行 )混凝土衬砌和锚索中的有效预应力变化及混凝土徐变变化规律进行了探讨。实测资料表明 ,采用双圈环绕无粘结预应力技术 ,可实现理想的预应力效果和均匀的环向应力分布。围岩开挖的质量对环向预应力分布的均匀性具有重要影响 ;对预应力施加需时较长的实际结构 ,混凝土的徐变应变在观测仪器的总应变变化中占有不容忽视的比例 ,其大小与预压应力和持荷时间成线性关系 ,可按ε0 =α∑σiti 进行计算。过水运行阶段的实测数据表明 。

西龙池抽水蓄能电站蜗壳结构非线性有限元分析

本文利用ANSYS结构分析程序,对西龙池抽水蓄能电站充水保压蜗壳结构进行三维非线性有限元分析,研究外围混凝土中裂缝开展、分布情况以及结构的应力状态。结果表明,正常运行工况除上、下碟边部位混凝土因应力集中会开裂外,其他部位仍处于弹性工作状态;随着水压荷载的增加,裂缝首先出现在蜗壳与进水钢管相接断面的内层混凝土中,然后向周围扩展,在水压荷载最大的甩负荷工况,靠近钢蜗壳外表面40cm范围内的混凝土普遍开裂,个别部位的裂缝长度达到1m左右。计算结果还表明,直段钢管外围混凝土是结构的薄弱部位,在最大水压荷载下会出现水平方向的贯通裂缝,设计时应予以足够重视。

H型钢连接方钢管混凝土组合异形柱轴压性能试验研究

为改善现有的单连接板和双连接板方钢管混凝土组合异形柱加工制作中存在的不便之处,提出一种基于H型钢连接的钢管混凝土组合异形柱构造形式;为研究其在轴压荷载作用下的承载力、延性等力学性能指标,进行H型钢连接钢管混凝土组合异形柱的轴压试验及数值模拟分析.在验证有限元模型正确性的基础上完成了其与单钢板、双钢板连接钢管混凝土组合异形柱承载力对比分析.结果表明:H型钢连接板对各单肢柱的约束作用较强,保证了异形柱的整体性,各单肢可以更好地协同变形;与单钢板、双钢板连接组合异形柱相比,H型钢连接组合异形柱具有较好的力学性能,其承载力较双钢板提高了10%左右.

圆筒形预应力结构锚索间距的确定方法

圆筒形预应力结构的锚索间距s和单束锚索张拉力P如设计不当,往往会导致预应力轴向分布不均匀,预应力施加过程中会出现环向裂缝。对单束锚索作用下结构内力M、Q、w、q的计算方法进行了简单分析,提出了确定锚索间距的弹性力学叠加公式,并根据工程实例对锚索作用的影响范围和内力变化规律进行了对比验证。结果表明,理论分析成果和现场实测结果是比较吻合的,二者相差不超过5%。提出的叠加公式可用于实际工程的计算分析。

一种用于测量混凝土试件温度应力的温度荷载施加方法

采用电热带缠绕混凝土试件的加热方法,设计了一种用于测量试件温度应力的温度荷载施加方法.混凝土试件为圆柱体,内部中心位置埋设混凝土应变计和温度传感器,电热带外侧用隔热保温性能良好的聚氨酯泡沫填缝剂密封.试验时把试件置于普通压力试验机的上下承压板之间,温度传感器控制升温幅度,压力传感器测定温度应力,内埋的混凝土应变计和外设的千分表测量试件的温度变形.试验结果表明,该方法能够给混凝土试件施加较为均匀的温度荷载,升温幅度可达70,℃;与水浴、油浴等其他加热方法相比,该方法不仅结构简单、试件受热均匀,而且能在普通压力机上进行温度应力测定,为温度应力的试验研究提出了一条技术思路.

约束程度与温度应力之间的关系研究

在混凝土结构中,影响其温度应力特性的因素有很多,但产生温度应力的必要条件之一是其处于约束状态,为了研究约束程度与温度应力之间的关系,通过分析混凝土结构的约束条件,提出了一个反映混凝土约束程度的参数—约束系数,并确立了弹性模量,温度变化和约束程度与温度应力之间的数学关系。在此基础上,通过使用电热带给混凝土试件提供温度场,使其产生温度荷载,通过施加不同的初始应力和利用不同厚度的弹性元件来模拟不同程度的弹性约束条件,进行温度应力研究实验。结果表明,实测温度应力可以与计算值吻合,且在温度变化相同的情况下,温度应力的大小与试件所受约束程度密切相关,约束程度越强,温度应力越大。

环锚预应力混凝土衬砌锚具槽区域应力状态分析

锚具槽区域是预应力衬砌中应力状态最复杂的薄弱环节,运行期锚具槽区域的应力状态是判定预应力衬砌能否实现不裂不渗,或局部虽开裂但不产生渗漏的重要依据。结合小浪底排沙洞工程实例,采用ANSYS有限元计算方法,分别对锚具槽回填混凝土与衬砌黏结良好以及锚具槽端部出现不同开裂后衬砌结构的应力状态进行了分析,在设计水位下,回填混凝土均处于全面受拉状态,要避免开裂几乎是不可能的。在分析锚具槽区域出现不同开裂后应力状态的基础上,提出了一种"强调回填混凝土密实性,弱化与衬砌黏结作用"的设计思路,并进行了相应的计算分析,在此种设计思路下回填混凝土内部及新老混凝土结合面受拉状态得到很大改善,从而降低了锚具槽局部开裂的可能性,为类似工程的设计和施工提供了新思路。

小浪底排沙洞预应力衬砌结构模型对比试验研究

为了确定小浪底排沙洞的最优预应力混凝土衬砌方案,在施工现场制作了两个1:1的结构模型,分别采用无粘结钢绞线和有粘结钢绞线,进行了预应力效果对比和压水试验研究。试验结果表明,无粘结方案摩擦损失小,在混凝土中建立的预压应力大且与设计值接近,同时由于双圈环绕布置使沿环向预应力分布更为均匀;锚具槽数量减少近一半,衬砌结构的整体性强,工程造价低,施工工艺比较简单,施工质量易于保证。在设计外水压力作用下能够做到不裂不渗,满足使用要求;有粘结方案摩擦损失大,在混凝土中建立的预压应力小,比设计预压应力小25％,同时由于锚具槽数量多,结构的整体性差,而且施工工艺复杂,有堵管等质量隐患。根据结构模型试验结果和专家论证,实际工程采用了无粘结预应力衬砌方案。

水泥混凝土的塑性收缩及聚丙烯纤维阻裂增韧机理探讨

本文介绍了水泥混凝土早期塑性收缩的发展过程,约束状态下塑性收缩变形及收缩应力的量测方法,聚丙烯纤维的尺寸和掺量对改善塑性收缩裂缝的影响,并尝试着对聚丙烯纤维阻裂增韧的机理进行了初步探讨。

温度变化对小浪底水库排沙洞无粘结预应力衬砌结构应力状态的影响

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌结构的高压水工隧洞,结合工程运行过程中的观测数据,对温度作用下混凝土应变计的应变变化规律和基于应变监测数据的温度应力计算方法进行了探讨,分析了温度变化对预应力衬砌结构应力状态的影响。结果表明,温度变化对衬砌结构的应力状态会产生比较大的影响,当温度升高时,衬砌中的温度压应力也随之增大;且温度相同时衬砌内侧受到的影响更大。

小浪底排沙洞混凝土衬砌预应力效果分析

小浪底排沙洞是我国第一个采用无粘结预应力混凝土衬砌的水工隧洞。通过大量的实测数据,对排沙洞的预应力效果、张拉前后和使用过程中的应力变化规律进行了探讨。分析认为小浪底排沙洞结构是合理的,在预应力混凝土隧洞开挖施工过程中应严格控制超挖和欠挖,并保证开挖面的光滑平整度。