活性粉末混凝土T形梁抗剪试验研究

通过改变模型试验梁的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率,对12根钢筋活性粉末混凝土(RPC)T形试验梁进行试验,研究活性粉末混凝土T形梁抗剪承载力和破坏形态及主要影响因素。结果表明:与普通混凝土梁相比,活性粉末混凝土T形试验梁具有较高的抗剪承载力和变形能力;剪跨比在1～4范围内时,试验梁的破坏形态表现为斜压和剪压破坏,且与普通混凝土梁的破坏形态有着明显差异;剪跨比、配箍率和纵筋配筋率对试验梁的抗剪承载力影响显著,抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,随配箍率的提高而提高,随纵筋配筋率的增大而增大。

预应力RPC-NC叠合梁抗弯延性试验分析

为有效推动高性能材料在现代桥梁结构中的应用以满足快速发展的高速铁路技术,本文设计并制作了10根预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁和1根预应力纯NC梁,通过试验方法研究了高性能材料RPC在梁结构中应用后叠合梁的抗弯延性性能,并以叠合梁跨中位移延性系数进行描述.试验主要考虑了RPC高度、预应力比率、NC等级等因素对叠合梁抗弯延性的影响.研究结果表明:随着RPC高度的增加,叠合梁截面配筋指数降低,抗弯位移延性系数增大;随着钢绞线根数的增多,预应力比率增大,位移延性系数相应增大;叠合梁上部NC等级提高后,脆性破坏特征并不明显,抗弯位移延性系数增大.由于RPC材料优异的力学性能以及钢纤维的作用提高了叠合梁在出现峰值荷载后的变形能力,使得其抗弯位移延性要明显优于纯NC梁,可见RPC材料在拥有高强度的同时具有良好的延性特征.同时以试验数据为基础,拟合出适用于预应力RPC-NC叠合梁抗弯位移延性系数的计算公式.

钢管活性粉末混凝土长柱轴压性能试验研究

通过14根钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)长柱试件的轴压试验,研究钢管RPC柱的长细比及大长细比下套箍系数对钢管RPC柱轴压性能的影响。结果表明:试件的破坏基本属弹性失稳破坏类型,其中长细比较小的试件除弯曲失稳破坏外还伴随着局部受压鼓曲破坏,长细比越小,试件的延性破坏特点越明显,随着长细比的增加,试件也由弹性破坏逐渐转向失稳破坏;试验得到的钢管RPC长柱轴压荷载—应变曲线主要分为弹性阶段、弹塑性阶段和卸载阶段;在相同套箍系数下,随着长细比的增加,钢管RPC长柱的极限承载力和极限位移均逐渐降低;在大长细比下试件的套箍系数越大,其极限承载力也越大,但增加的幅度逐渐变小,钢管对RPC的约束能力不如普通混凝土。

RPC-NC组合梁界面受力性能研究

为适应高速铁路快速发展对桥梁使用性能的要求,设计12组共36个活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)双面剪切试件,进行剪切静载试验,研究RPC-NC组合梁界面的受力性能。研究表明:RPCNC剪切试件在自然粗糙状态下受剪破坏时的相对滑移量在1mm以下,说明RPC-NC组合梁的黏结界面破坏前的滑移量很小,具有很好的整体性;其抗剪承载力随NC强度的增加而增加,且随界面压应力的增加而大幅增加;试件的破坏形态在界面压力较小时为界面的突然断裂,且随界面压力的增大,试件破坏前的荷载—滑移量曲线的延性有所增加;RPC-NC组合界面在自然粗糙状态下的极限剪应力τ与混凝土抗拉强度ft及界面压力σn之间的关系可用Mohr-Coulomb准则描述,并经过对试验数据的回归得到τ=0.41f_t+2.51σ_n。

预应力RPC箱梁剪力滞效应分析

活性粉末混凝土(RPC)是一种具有超高强、高耐久性的新型高性能混凝土材料。用有限元法和能量变分法对预应力活性粉末混凝土简支箱梁的剪力滞效应进行研究。研究结果表明:RPC箱梁由于材料特性的改变使得剪力滞效应比同等条件下普通混凝土箱梁的大,在设计中应特别注意。各工况条件下的剪力滞效应从跨中到梁端部均逐渐增大,正应力在跨中附近比较接近梁理论计算结果,但在八分之一截面处相差较大,甚至超出初等梁理论计算值约20%;箱梁同一位置的剪力滞效应随荷载形式变化有不同的规律;预应力对剪力滞效应的影响不大,仅在梁端部区段略有增大,这是受梁端部预应力的影响。建议在设计时,满足梁端部抗裂设计的同时,抗弯也要留有一定的富余。

支座更换对高速铁路梁轨结构的影响分析

随着高速铁路的发展,桥梁支座的维护和更换也越来越重要。然而,在更换支座时,可能会对桥梁及轨道结构造成影响。为研究支座更换引起的桥梁轨道结构响应,本文采用有限元分析方法,以某高速铁路简支梁桥病害支座更换工程为例,建立桥梁-轨道结构一体化有限元分析模型,分析逐墩同步顶升和多墩同步顶升这两种支座更换方案下的不同跨度的桥梁-轨道结构的应力、位移和支反力。结果表明,逐墩和多墩同步顶升对梁体和钢轨结构影响较小,对底座板和轨道板结构影响较大,且各层结构最大纵向应力均随顶升位移呈线性变化;与逐墩同步顶升相比,多墩同步顶升可以增加作业空间;24 m跨度简支箱梁宜采用多墩同步顶升,而32 m跨度简支箱梁宜采用逐墩同步顶升。本文的研究结果可以为高速铁路桥梁支座的智能更换提供指导意义。

砌石圬工弹性模量的试验研究

根据试验并结合国内有关研究成果，建立了以测试水泥砂浆弹性模量，确定石砌体弹性模量的方法，给出了适合铁路结构工程应用的砌石圬工弹性模量和初始弹性模量的计算公式．

预应力RPC-NC叠合梁挠度试验及计算方法

为提高桥梁结构抵抗变形的能力,提出了预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁结构形式,并设计了10根预应力RPC-NC叠合模型梁和1根NC对照梁。试验研究了预应力度、RPC高度、NC等级等因素影响下叠合梁跨中挠度发展特性及计算方法。结果表明:叠合梁跨中挠度发展可分为开裂前弹性阶段、带裂缝工作阶段、普通钢筋屈服后迅速增长阶段3个阶段。预应力度越高,开裂前弹性段越长,开裂后屈服和强化阶段的刚度下降越快。根据试验值对铁路桥规和混凝土规范中的公式进行修正,修正后的计算结果与试验值吻合良好。

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.

混凝土T形截面梁斜截面抗剪强度实用计算方法

以混凝土软化桁架模型理论为基础的混凝土梁抗剪强度全过程分析法，建立了简单实用的抗剪强度计算方式．通过试验资料的验证。

圬工桥墩弯矩增大系数实用计算法

采用非线性计算方法，分析影响圬工桥墩弯矩增大系数各主要因素的性质，建立用于设计的弯矩增大系数实用计算公式，并通过回归分析，建立了有关系数的表达式。

铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

针对铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受力性能。进行的2个循环加载试验结果表明:梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性工作状态,平截面假定适用;梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝,该梁具有良好的抗裂性能。运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为1.4,极限承载力安全系数大于2.28,满足相关设计规范要求。

反复荷载作用下活性粉末混凝土空心桥墩力学性能的试验研究

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心矩形桥墩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验,对试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力进行研究,分析纵向配筋率、配箍率等因素对试件受力性能的影响。结果表明,配置了横向箍筋的空心矩形桥墩试件的延性性能和耗能能力得到明显提高,具有良好的抗震性能。利用基于平截面假定的条带法编制了数值分析程序,分析试件弯矩与转角的关系,理论计算结果与试验结果吻合较好。

活性粉末混凝土在海水冻融作用下的耐久性

通过海水冻融循环试验,对不同配合比的活性粉末混凝土进行抗压强度和氯离子渗透性变化规律研究,并在此基础上建立基于冻融破坏和氯离子侵蚀为控制因素的使用寿命预测模型。结果表明:粉煤灰和矿粉替代部分硅粉降低了活性粉末混凝土的28d抗压强度,但提高了抗海水冻融能力;冻融破坏为混凝土材料寿命的控制因素时,在海水冻融循环作用下,掺入粉煤灰或矿粉的活性粉末混凝土的使用寿命均大于单掺硅粉的活性粉末混凝土,且活性粉末混凝土的使用寿命均超过90a,而C50高性能混凝土使用寿命仅为24.4a。基于Monte Carlo随机模拟和Weibull分布理论,建立以氯离子侵蚀破坏为控制因素的混凝土结构使用寿命预测模型,对不同配合比活性粉末混凝土使用寿命的分析表明,保护层厚度的增加能显著提高活性粉末混凝土的使用寿命,粉煤灰和矿粉替代硅粉也可提高使用寿命,粉煤灰存在最佳替代率,而矿粉替代率越高寿命越长。

活性粉末混凝土受弯构件中钢筋粘结性能

为了研究活性粉末混凝土构件中钢筋的粘结特性,采用梁式试验方法分析了各因素对粘结性能的影响,建立了粘结应力-滑移本构模型,并与普通C40混凝土进行对比.研究表明:活性粉末混凝土试件与C40混凝土试件的粘结应力-滑移曲线整体规律相同,活性粉末混凝土的抗压强度及粘结强度都远大于普通混凝土,其中极限粘结强度τu约为C40混凝土的3倍,其对应的滑移值su约为C40混凝土的2倍,相对粘结强度τu/(f_(cu))^(1/2)约为C40混凝土的1.6倍;根据试验曲线及试件破坏过程对活性粉末混凝土与钢筋之间的粘结机理进行分析,并根据试验数据统计回归出多因素影响下锚固特征值的经验公式,建立了四折线的粘结应力-滑移本构模型.

加载方式对钢管活性粉末混凝土短柱抗压性能影响的研究

钢管活性粉末混凝土的超高强度能有效减小构件的截面尺寸,减轻结构自重,在高层建筑和桥梁建设中都有良好的应用前景。考虑实际工程中钢管活性粉末混凝土结构可能出现的其中2种加载方式——全截面加载及核心混凝土加载,进行不同加载方式对钢管活性粉末混凝土轴压短柱受力性能影响的试验研究。试验结果表明,2种加载方式下试件的应力发展过程不一样,但极限状态时钢管切向应力均接近钢材的屈服强度,纵向应力均接近0,试件的极限承载力相差不大,但套箍作用和刚度有一定的差异。讨论2种不同加载方式作用下试件的破坏机理、极限承载力公式及荷载变形情况。利用有限元软件ABAQUS建模分析并与试验结果进行对比。

铁路混凝土箱梁温度场及温度效应

运用试验方法,对铁路混凝土箱形梁的水泥水化、日照温度场及温度效应进行研究。结果表明,箱梁水化热温度峰值可达70℃以上,梁体浇筑后最大温升可达44℃,箱梁局部板件(如腹板)混凝土芯部与表面的温差可达10℃以上,箱梁内部混凝土温度与箱梁周围养护区内的环境温度差可达35℃;箱梁沿板厚方向受日照影响存在一定的温度梯度,对于无碴轨道箱梁,顶板的温度梯度超过10℃;箱梁沿梁高方向存在较大的温度梯度,有碴桥梁梁顶和梁底温差可达15℃,无碴桥梁梁顶和梁底温差可达20℃;当外界温度变化时,混凝土内部温度变化存在滞后现象。

光圆钢筋与活性粉末混凝土的粘结性能研究

为了研究光圆钢筋与活性粉末混凝土的粘结性能,本文改变钢筋直径与锚固长度测定了粘结应力和滑移量。通过理论分析与数据拟合,研究了粘结应力的影响因素、计算公式及粘结-滑移本构关系。结果表明:粘结应力受钢筋埋长、钢筋直径等因素的影响,随着埋长与钢筋直径的增大而减小。提出的以相对保护层厚度(c/d)和相对埋长(l/d)为主要参数的极限粘结应力计算公式,与试验结果吻合良好。分析给出不同直径光圆钢筋的锚固长度,并按GB 50010-2002的模式提出相应的锚固长度计算公式。本文提出的粘结-滑移本构方程与实测结果相关性好,可为活性粉末混凝土结构理论分析提供依据。

预应力混凝土箱梁水化热温度及应变的试验研究

本文通过对秦沈客运专线32m箱型梁的水化热温度和温度应变观测数据的统计与分析,研究箱梁水化热阶段的温度尤其是温度应变的变化规律。为研究水化热阶段的温差应力及相应的早期裂缝控制提供参考依据。

活性粉末混凝土低高度梁设计及试验研究

为了研究活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)桥梁的设计理论与设计方法,对一跨20mRPC低高度T形梁进行设计、试验和理论研究。通过对该RPC梁进行静力加载试验,测试梁体的跨中位移和跨中下翼缘的应力变化情况,并对裂缝开展情况进行记录分析。试验结果表明,梁体的承载能力、抗裂性以及竖向刚度均能够满足规范要求,并且有很大的安全储备,同时对裂缝的开展规律进行讨论。通过建立有限元模型,对弹性阶段梁体的跨中位移和下翼缘应变进行计算分析,其计算结果与测试结果符合较好,验证了试验结果的准确性。试验和理论研究结果对RPC桥梁的设计理论和设计方法研究有重要的参考价值。