正交下穿截污管盾构开挖面被动失稳颗粒流模拟研究

目的 对砂土地层土压平衡式盾构下穿截污管施工工况进行研究,以解决由于支护压力过大导致的开挖面被动失稳问题。方法 以沈阳地铁三号线下穿截污管区段为背景,利用颗粒流程序建立数值模型,研究截污管存在下的开挖面被动失稳模式、支护压力变化以及地层应力分布。同时分析了管隧垂直净距与细观摩擦系数对极限支护压力的影响。结果 开挖面失稳模式和极限支护压力均受盾构开挖位置的影响,当开挖面位于管道前方1.0 D时,管道对失稳模式的影响最大;盾构穿越管道前,管道下部土层出现应力增大现象;极限支护压力随着管隧垂直净距、颗粒摩擦系数的增大而增大。结论 在盾构接近且未穿越截污管时,管道对开挖面被动失稳机理产生了显著影响。

蒸压粉煤灰砖砌体抗剪性能试验

目的研究蒸压粉煤灰砖砌体沿通缝截面的抗剪性能,为编制《蒸压粉煤灰砖建筑技术规范》和完善我国《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)提供试验依据.方法利用9块砖组砌成双剪试件,对24个蒸压粉煤灰砖砌体试件及24个烧结黏土砖砌体试件进行通缝抗剪试验,对比分析两种砖的破坏形态及抗剪强度.结果蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度较烧结黏土砖砌体抗剪强度提高了12%.将试验结果进行回归分析,给出蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度平均值的计算公式为fv,m=0.04f2.结论建议新型蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度的标准值及设计值仍按规范取值.蒸压粉煤灰砖砌体具有良好的抗剪性能,可以在实际工程上替代烧结黏土砖使用.

粉煤灰和炉渣改性生土坯抗压性能试验

目的研究粉煤灰和炉渣对改性生土坯抗压强度的影响,确定掺粉煤灰和炉渣改性生土坯的合理配合比,完善生土建筑规范的基础性工作,为改性生土坯砌块建筑建造和加固提供理论数据.方法对不同质量配合比的单掺粉煤灰、单掺炉渣和混掺粉煤灰、炉渣的改性生土坯进行抗压试验.结果随着改性材料掺量增大,单掺粉煤灰、单掺炉渣改性生土坯抗压强度呈增大趋势,其平均抗压强度最大值分别为3.99 MPa和4.57 MPa;混掺改性材料生土坯平均抗压强度大于单掺改性材料的生土坯,其最大值可达5.25 MPa,并随着粉煤灰质量比重增大而减小.改性生土坯的最优配合比为m(黏土)∶m(粉煤灰)∶m(炉渣)=0.47∶0.24∶0.24.结论混掺粉煤灰、炉渣对生土坯抗压强度的改性效果最佳,单掺炉渣次之,单掺粉煤灰最差;按最优配合比制作的改性生土坯,抗压强度满足自承重墙的空心砖MU5强度指标.

专用砂浆对砖砌体抗剪强度的影响

为了研究专用砂浆对砖砌体沿通缝截面抗剪强度的影响,以不同强度普通砂浆及专用砂浆为参数,对48个蒸压粉煤灰砖砌体试件进行通缝抗剪试验.结果表明,蒸压粉煤灰砖砌体抗剪强度计算指标均高于规范值;专用砂浆的粘结性能非常好,其砌体试件抗剪性能较普通砂浆试件有较大提高.将试验结果进行回归分析,给出了蒸压粉煤灰砖砌体普通砂浆试件及专用砂浆试件抗剪强度平均值的建议计算公式,得出了采用专用砂浆砌筑的蒸压粉煤灰砖砌体具有良好抗剪性能的结论.

蒸压粉煤灰砖砌体本构关系试验与模拟

为研究蒸压粉煤灰砖砌体受压本构关系,对18个蒸压粉煤灰实心砖砌体试件进行轴心受压试验,研究试件的受力状况及其应力应变关系曲线.以试验测得曲线为基础,与数值模拟数据相结合,并与国内外已有研究成果进行综合比较分析,给出蒸压粉煤灰砖砌体的本构关系建议表达式.将所得表达式代入ANSYS有限元分析软件中模拟砌体偏心受压力学性能,并将模拟值与试验值进行比较分析,验证了所得本构关系表达式的正确性.

煤矸石含量对改性生土坯抗压性能的影响

目的研究煤矸石掺量对改性生土坯抗压性能的影响，以寻取改性生土坯中煤矸石的最优配比．方法保证水泥和石灰的用量不变，改变其他添加剂用量制作土坯，将湿塑成型的抗压试件分成黏土变量组和煤矸石变量组，采用电液式恒加载压力试验机分别进行抗压试验．结果改性生土坯与素土坯相比，抗压强度提高了2-4倍．随着黏土质量分数的增大，黏土变量组试件抗压强度先增大；当黏土质量分数达到43．48％后，试件抗压强度出现缓慢下降．随着煤矸石质量分数的增大，煤矸石变量组试件抗压强度先增大后减小；当煤矸石质量分数达到31．82％时，试件抗压强度达到峰值．结论煤矸石掺入混合土料中不仅可以替换部分黏土，还可以作为改性材料用以提高土坯抗压强度．

蒸压加气混凝土薄灰缝砌体新型专用粘结剂性能研究

目的配置适用于蒸压加气混凝土薄灰缝砌体的新型专用粘结剂。方法以砂浆的拉伸粘结强度、稠度及立方体抗压强度为指标,通过正交试验确定专用粘结剂的基准配合比;利用外加剂羟丙基甲基纤维素醚、可再分散乳胶粉以及引气剂对专用粘结剂基准配合比进行改性,最终确定新型专用粘结剂的最优配合比。结果蒸压加气混凝土薄灰缝砌体新型专用粘结剂的最优配合比为m(砂)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(水)∶m(羟丙基甲基纤维素醚)∶m(可再分散乳胶粉)∶m(引气剂)=540∶290∶130∶260∶3∶5∶0.3,其拉伸粘结强度为0.58 MPa、稠度74 mm、立方体抗压强度14.8 MPa,均满足专用粘结剂最优配合比标准。结论配置的蒸压加气混凝土薄灰缝砌体新型专用粘结剂在实际工程中具备优良的应用性,并且对蒸压加气混凝土砌块墙体保温隔热性能的提高效果显著。

基于释放法蒸压加气混凝土板内钢筋自应力研究

为研究分析蒸压加气混凝土板中钢筋在高温蒸压过程产生的自应力及其对板受力性能的影响,试验采用分步释放法测自应力,通过对配置HPB300钢筋的蒸压加气混凝土板进行切割逐步释放板中钢筋的自应力,记录对比蒸压加气混凝土板受压侧和受拉侧在跨中及板端自应力值,给出自应力在板内分布规律及取值。分析自应力对板的开裂弯矩及承载能力的影响。试验结果表明:蒸压加气混凝土板受压区板端自应力约为跨中自应力值的56%;受拉区板端自应力约为跨中自应力值的84%,跨中受拉区自应力约为受压区自应力的54%;板端受拉区自应力约为受压区的83%,并分析其产生及分布机理。此外,自应力也提高了板的抗裂能力,其中对开裂弯矩有较大影响,自应力所抵抗的开裂弯矩约为理论开裂弯矩值的65.7%。合理计算自应力可以有效利用蒸压加气混凝土板的抗裂和承载能力,对蒸压加气混凝土板的推广与发展有重要的理论价值和现实意义。

不锈钢-碳素钢筋混合配筋混凝土空心墩柱抗震性能研究

目的研究混合配筋情况下不锈钢筋与碳素钢筋在混凝土空心墩柱中的协同工作性能。方法利用Abaqus有限元软件建立钢筋混凝土空心墩柱模型,并以已有试验结果验证了模型的适用性。基于所建模型,对不锈钢筋与碳素钢筋混合配筋、全碳素钢筋两种配筋形式下混凝土空心墩柱的抗震性能进行研究。然后扩大试件模型的参数,对不锈钢-碳素钢筋混凝土空心墩柱的抗震性能展开进一步分析。结果各墩柱的破坏均最先发生在柱最底端;两种配筋形式下试件的滞回曲线相似;各试件的刚度相差不大,但混合配筋试件的承载能力和耗能能力更好。由此验证了不锈钢筋-碳素钢筋混合配筋混凝土空心墩柱有良好的综合抗震性能。结论当控制高宽比在4~10、轴压比在0.5~0.7以及纵筋配筋率在1.5%~4.3%时,适当减小高宽比可以提升混合配筋试件的承载力,且降低轴压比、增加纵筋配筋率可提高混合配筋试件的延性。

双相体不锈钢筋与混凝土锚固设计及可靠度分析

目的研究双相体不锈钢筋的粘结锚固性能,解决因钢筋锈蚀引起的混凝土结构耐久性问题.方法对11组66个双相体不锈钢筋与混凝土的粘结锚固试件进行中心拔出试验,分析双相体不锈钢筋与混凝土的粘结锚固特点和影响粘结锚固性能的主要因素及变化规律.结果基于试验数据,统计回归出了双相体不锈钢筋粘结强度计算公式;在结构可靠度分析的基础上,采用中心点法推导出了双相体不锈钢筋混凝土构件的临界锚固长度计算公式;在普通钢筋基本锚固长度计算公式的基础上,给出了合理的锚固长度设计建议.结论笔者所推出的双相体不锈钢筋的粘结强度计算公式与锚固长度设计建议公式,能够为不锈钢筋的相关规范编写及其工程应用提供可靠的理论依据和设计参考.

以蒸压加气混凝土为底板的叠合楼板承载试验与研究

目的研究以蒸压加气混凝土为底板后浇混凝土的新型叠合楼板受弯性能及破坏形态。方法设计两块长×宽×高为3600 mm×600 mm×150 mm的蒸压加气混凝土底板,后浇60 mm厚混凝土与其叠合形成新型叠合楼板试件,对试件进行四分点加载并观察裂缝分布状态,绘制荷载-挠度曲线,分析其受弯性能及破坏形态。结果试件开裂后裂缝分布较为稀疏,裂缝宽度较大,最终破坏形态为发生在支座处的斜拉破坏。加载初期荷载-挠度曲线呈线性增长,开裂后曲线斜率逐渐变小,挠度增大。HPB300钢筋为光圆钢筋,工程应用时建议在板底增大横向钢筋间距,用HRB400小直径带肋钢筋代替HPB300光圆钢筋。结论试件具有良好的整体性,预制板与后浇混凝土能协同受力,挠度满足规范要求。

蒸压粉煤灰多孔砖砌体抗压强度及弹性模量试验研究

研究蒸压粉煤灰多孔砖砌体的抗压强度和弹性模量。以砂浆强度为主要参数,对18个蒸压粉煤灰多孔砖砌体试件及15个普通黏土砖砌体试件进行受压试验。分析研究试件的受力状况及其应力-应变关系,通过试验验证现行砌体规范中的砌体抗压强度平均值计算公式fm=k1f1(α1+0.07f2)k2适用于蒸压粉煤灰多孔砖砌体,给出了蒸压粉煤灰多孔砖砌体弹性模量的建议计算公式E=1200f。

玻纤格栅配筋砌块墙体抗震性能试验研究

针对配筋砌体存在配筋层砂浆灰缝较厚,不利于节能保温,该文采用玻纤格栅土工材料替代配筋砌体中的水平钢筋,可有效减小灰缝厚度、方便施工。为研究其抗震性能,该文采用四连杆机构加载装置分别对水平配玻纤格栅砌块墙体、水平配钢筋砌块墙体和无筋砌块墙体进行低周往复荷载试验,对比分析各类墙体的破坏特征及抗震性能。试验结果表明:水平配玻纤格栅可显著提高墙体抗剪承载力、变形能力及延性。其与无筋砌块墙体相比极限荷载提高了75%,极限位移提高了7.5倍,延性系数为无筋砌块墙体的3.61倍。其与配钢筋墙体相比各抗震性能指标较为接近,且略小于配钢筋墙体。采用玻纤格栅配置在砌体水平灰缝中,不仅可以实现薄灰缝砌体,提高砌体热工性能,还可显著提高砌体墙体的抗震性能,具有很好的应用前景,对砌体结构抗震及促进建筑节能具有重要的理论价值和现实意义。

装配式轻质ALC砌块组装墙板的抗弯性能研究

目的研究装配式新型轻质蒸压加气混凝土砌块配筋组装墙板的抗弯性能.方法对4块蒸压加气混凝土砌块隔墙板进行四分点加载方式的抗弯试验,对比分析不同配筋及拼接方式对隔墙板破坏形式、刚度、挠度和抗弯承载力的影响.结果素墙板发生脆性破坏,配筋墙板发生弯曲破坏;破坏荷载均已超过墙体自重的1.5倍,配筋墙板的抗弯开裂荷载与极限荷载远大于两块素墙板,且配筋率越大,试件抗弯承载力越大,在同级荷载作用下,产生的挠度越小.结论该砌块隔墙板符合平截面假定;试验结果满足《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》(JGJ/T17-2008)要求,并具有安全储备.

配玻纤格栅对加气混凝土砌块砌体抗剪性能试验研究

为研究在水平灰缝中配玻纤格栅砌体的通缝抗剪性能并与未配置玻纤格栅砌体进行对比,采用蒸压加气混凝土砌块砌筑双剪试件,对配置不同规格玻纤格栅砌体及加气混凝土砌块砌体进行了通缝截面抗剪试验,对比分析了其破坏形态及抗剪强度。研究结果表明,两者破坏现象相似,配玻纤格栅砌体抗剪强度低于加气混凝土砌块砌体,小网格尺寸玻纤格栅砌体抗剪强度高于大网格尺寸玻纤格栅砌体。建议采用小网格尺寸玻纤格栅铺设在水平薄灰缝中用以替代钢筋,有利于砌体结构抗震、薄灰缝砌体的推广应用及建筑节能的发展。

装配式配纤维格栅ALC砌块墙板抗弯性能试验研究

为解决国内蒸压加气混凝土墙板生产成本高、生产工艺复杂等一系列问题,提出装配式配纤维格栅ALC砌块墙板。采用四分点加载法对2块素墙板和2块配纤维格栅的墙板进行抗弯试验,验证该墙板在实际工程中的可行性。通过改变拼接形式以及配纤维格栅面积进行墙板优化,研究了相应优化形式对墙板破坏形式、挠度和抗弯承载力的影响。素墙板与配纤维格栅墙板均发生脆性破坏;极限破坏荷载均已超过墙体自重的1.5倍;且配纤维格栅面积越大,抗弯承载力越大,挠度越小,墙板抗弯性能越好。选取环向包裹2道纤维格栅的墙板作为砌块墙板优化类型,该墙板的抗弯性能符合JG/T169—2016《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》的要求。

双相体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元模拟

通过对11组共66个双相体不锈钢筋混凝土试件进行中心拉拔试验,研究混凝土强度、钢筋直径、锚固长度、保护层厚度及配箍率对双相体不锈钢筋混凝土黏结锚固性能的影响,并与普通碳素钢筋做对比试验。基于试验结果,根据混凝土力学的Ottosen准则及微观传力模型,统计回归出双相体不锈钢筋黏结强度计算公式。运用ABAQUS有限元分析程序,利用非线性弹簧单元,对双相体不锈钢筋与混凝土之间的黏结滑移进行有限元模拟分析。结果表明,双相体不锈钢筋与普通碳素钢筋在混凝土中的黏结性能相似;荷载-滑移曲线的模拟结果与试验结果符合较好。

竖向灰缝处有无砂浆砌体沿齿缝截面抗弯性能研究

目的研究竖向灰缝处有无砂浆对砌体抗弯性能的影响,并对此类无砂浆砌体是否满足砌体结构规范要求进行论证.方法笔者分别以竖向灰缝处有无砂浆、竖向灰缝处砌块截面形式为参数,进行砌体沿齿缝截面的弯曲抗拉试验,对比分析各参数对砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度的影响.结果竖向灰缝处砌块截面形式为企口的竖向无砂浆砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度大于截面形式为平口的竖向无砂浆砌体,而竖向有砂浆的平口砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度均大于竖向无砂浆砌体;竖向有砂浆的平口砌体和竖向无砂浆的企口砌体沿齿缝截面的弯曲抗拉强度值均符合砌体规范要求,而竖向无砂浆平口砌体沿齿缝截面的弯曲抗拉强度值不符合砌体规范要求.结论在砌块块体之间几何互锁的基础上,能够实现砌体的无砂浆砌筑,为促进无砂浆砌体的推广提供了有效途径.并提出竖向灰缝处有无砂浆砌体沿齿缝截面弯曲抗拉强度平均值的建议计算公式.

奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结性能试验及有限元分析

通过11组33个奥氏体不锈钢筋混凝土中心拉拔试验,研究钢筋直径、保护层厚度、锚固长度、混凝土强度及配箍率对试件破坏现象、黏结应力-滑移曲线、极限黏结强度的影响,并与1组3个普通碳素钢筋混凝土试件、1组3个铁素体不锈钢筋混凝土试件进行对比,分析3种类型钢筋与混凝土黏结性能的差异。基于试验数据,统计回归出奥氏体不锈钢筋与混凝土黏结强度的计算公式。运用ABAQUS有限元分析软件,对不同锚固长度拔出试件进行非线性有限元模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比分析。结果表明:奥氏体不锈钢筋与混凝土的极限黏结强度要略低于普通碳素钢筋,但略好于铁素体不锈钢筋;荷载-位移曲线和极限荷载值与试验所得结果吻合较好。

基于双向板计算的高层建筑填充墙抗风设计

目的研究高层建筑砌体填充墙的抗风设计,为砌体填充墙在高层建筑中的应用提供参考.方法通过计算典型砌块(砖)砌体填充墙在四边固定、一边固定三边简支和上下端固定左右简支3种工况下,受风荷载作用下时产生的最大应力,并与砌体弯曲抗拉强度进行对比,分析支撑最不利工况下各种墙材填充墙受力情况.结果在墙体厚度不变的条件下,墙体抗风承载力随着高宽比的减小而增大,且高宽比应控制大于0. 5;通过对其高厚比限值的修正来考虑墙体上端为自由端或柔性连接时的影响,填充墙上端为自由端时的允许高厚比可提高30%,上端为柔性连接时的允许高厚比可提高15%.结论填充墙体顶部采取固接的连接方式有助于提高墙体平面外承载力;在一边固定三边简支的工况下,混凝土砌块砌体填充墙不能满足平面外抗风设计要求,故不应采用混凝土砌块砌体作为高层建筑填充墙,其他俩工况墙材均满足要求.