P-TRC板加固梁抗弯性能的有限元模拟分析

提出了一种内嵌预应力纤维织物增强混凝土板(P-TRC板)加固混凝土梁的方法,为了减少现场湿作业,板梁之间采用射钉连接。通过有限元建模分析,对比既有试验数据,验证了混凝土本构与纤维织物本构的准确性和数值方法的可靠性。在此基础上,分析了预应力水平、混凝土强度、纵筋配筋率和P-TRC板配网率等因素对加固梁抗弯性能的影响。有限元分析结果表明:纵筋配筋率与P-TRC板配网率的提高降低了织物的利用率;加固梁的屈服荷载随预应力和配网率的提高分别增加了7.2%~22.3%和5.4%~22.4%;极限荷载随预应力水平和配网率的提高分别增加了11.6%~21.7%和12.3%~34.3%。使用射钉将P-TRC板与梁底部连接,此种施工方法快捷方便,契合了建筑工业化的趋势。

预制混凝土夹心保温墙板技术研究进展

在“双碳”目标下,集结构、保温和装饰于一体的预制混凝土夹心保温墙板逐渐成为装配式建筑发展的必然趋势。预制混凝土夹心墙板的力学性能一直是研究热点,随着我国对建筑节能要求的提高以及超低能耗概念的深入,墙板的高效保温性也受到学者们的关注。论文对预制混凝土夹心保温墙板的平面外抗弯和平面内抗剪切的相关研究工作进行总结,探讨分析近年来墙板保温效率的进展,提出现阶段的研究重点以及发展的方向。

钢筋混凝土框架外设自复位构件加固抗震性能研究

外设自复位构件加固框架的方法是先对框架梁柱采用增大截面法进行加固,后在加固柱截面外侧,沿加固梁并排设置预制梁,预制梁内部张拉无粘结预应力筋,预拉力弹性拉紧作用降低框架震后残余变形率,并在节点设置耗能钢筋,降低节点动力响应。采用有限元分析软件对3榀缩尺试验模型进行拟静力加载,将模拟结果与试验结果对比,验证建模合理性,建立3组共7榀框架进行变参数模拟,考察框架抗震性能影响因素,研究表明,建模方法可较好模拟外设自复位框架的受力特征。预制梁可提高加固后框架承载力,耗能钢筋提高节点处耗能作用较显著,可显著降低框架震后残余变形率,提高加固后框架抗震性能。

开放型岩桥裂纹贯通机理及脆性破坏特征研究

端部开裂的裂隙岩体内部岩桥贯通是导致岩体突发失稳破坏的主要原因,脆性破坏特征明显。利用声发射仪和岩石力学刚性试验机,对不同长度开放岩桥开展单轴压缩试验,结合高速摄像机记录信息,分析了开放岩桥裂纹起裂、扩展、贯通规律及脆性破坏过程力学特性和声发射特征,并通过三维断裂力学理论揭示了开放岩桥裂纹起裂扩展贯通机理。研究结果表明:与闭合裂纹相比,开放裂纹岩桥主裂纹从下部预制裂纹内尖端起裂,往上部拐折扩展贯通岩桥和上端面,贯通过程岩桥发生逐次多级破坏,次裂纹主要沿主裂纹拐折处起裂扩展贯通岩桥及下端面;应力曲线表现出峰前"波动上升"和峰后"滞留–突降"特征,声发射参数"多峰值"现象明显,阶段性和突发性特征突出;同时,三维理论分析表明裂纹起始扩展方向与岩桥长度无关,沿最大压应力方向扩展。研究所得开放岩桥裂纹扩展贯通特征可为裂隙岩体突发失稳破坏过程提供理论依据。

端部岩桥直剪破坏试验及断裂条件

以重庆鸡尾山岩质滑坡为代表的前缘"关键块体"型滑坡具有较强的隐蔽性,研究"关键块体"前缘锁固段岩桥的破坏性质对滑坡预警具有重要意义。以鸡尾山滑坡地质条件为基础,在岩样端部预制不同长度边缘裂缝,填入软弱材料,形成软弱夹层节理,在不同法向压力下进行直剪试验,分析了前缘端部岩桥的裂纹扩展规律、块体剥落特征信息和岩桥断裂条件,提出了临滑阶段剪应力变化率k值。试验结果表明:软弱夹层节理长度对岩桥破坏模式和块体剥落剧烈程度有重要影响,且端部岩桥越长,破坏前临滑阶段剪应力增速k值越小。端部岩桥破坏模式为剪切破坏、拉剪破坏和张拉破坏,且不同破坏模式决定了相同节理岩桥块体剥落的剧烈程度。岩桥块体剥落点与破坏点剪应力比值百分数平均值为79.5%～92.2%,且端部岩桥临滑阶段时间快慢依次为短节理慢、中间节理居中和长节理快。端部岩桥3种破坏模式满足一定断裂条件,且呈现出3个阶段和裂纹稳定扩展。通过本直剪试验研究揭示的端部岩桥破坏特征信息和断裂条件,可对前缘"关键块体"锁固段型岩质边坡失稳破坏评价提供理论依据。

岩桥直剪细观破坏特征与剪胀效应研究

节理岩体的剪切贯通机制影响着边坡的稳定性。为揭示锁固段型非贯通节理岩体在不同连通率和法向应力下的破坏特征,在室内直剪试验中结合高速摄影与AE特征参数分析其剪切全过程及剪胀效应。结果表明:节理岩体直剪试验中,法向应力的增大及节理连通率的下降会致使峰值剪切应力及峰值剪切位移增大;节理连通率与法向应力对其破坏特征具显著影响,表现为节理连通率较高且法向应力较小时呈直接剪断的特性,节理连通率降低后呈拉剪复合破坏,出现剪胀现象,而法向应力的增大使得剪胀效应呈波动现象;AE特征与岩桥贯通过程一致,事件数峰值随节理连通率的降低及法向应力的增大而增大且位于峰后。试验得到的岩桥细观破坏特征与剪胀效应对研究锁固段型岩质边坡的贯通破坏机制具指导意义。

岩质边坡阶梯状破坏及岩桥破裂机制研究

岩质边坡阶梯状破坏路径由节理和破裂岩桥组成,为了从地质力学模型试验的角度研究其破坏机制,开展底摩擦试验并着重分析岩桥的破裂机制。针对缓倾节理、陡缓倾节理阶梯状分布和缓倾节理平行分布的3种边坡模型,从岩桥破裂演化过程和位移场变化特征揭示阶梯状破坏机制。基于力学机制分析给出岩桥的破裂模式,并从现场岩体破坏、模型试验结果和PFC^(2D)数值分析等方面进行验证。结果表明:边坡阶梯状破坏为“多级锁固拉裂型”和“层间块体拉裂型”,而在细部上岩桥破裂为压剪–拉裂和拉剪–拉裂。前一种破坏位移增大区呈条带并向坡表扩张,而后一种破坏呈片状相并相连,均展现了岩桥张拉破裂和块体分裂的过程。相比于平面型滑坡,在岩桥的破裂路径、断裂性质和扩展方向上,阶梯状破坏均有所不同。研究成果可为阶梯状破坏岩质边坡的稳定性分析提供理论支撑。

中欧规范蒸压加气混凝土板设计对比研究

蒸压加气混凝土板作为一种轻质高强、保温隔热的构件,被广泛应用于多高层建筑围护结构中,研究此类板材的受力性能能够有效确保其结构的安全性。通过正截面承载力、斜截面承载力、抗弯刚度以及开裂荷载四个方面对中欧蒸压加气混凝土规范进行对比分析,结果表明:按照中国规范JGJ/T 17—2020的正截面承载力和斜截面承载力设计值与试验值相比,其误差比欧洲标准EN 12602∶2016低,斜截面承载力主要与混凝土自身强度有关;正常使用极限状态下,中国规范中挠度和开裂荷载设计值存在1.5~2倍的安全储备,而欧洲标准考虑了钢筋的黏结性能、蒸压加气混凝土蠕变和收缩的影响,其理论值与试验值比值分别在0.71~1.02和0.78~1.06之间,拟合度较高,可作为该板材结构设计的依据。

外设自复位构件加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

针对某既有钢筋混凝土框架结构抗震加固改造项目中存在的问题,提出了采用外设装配式自复位构件对钢筋混凝土框架进行抗震加固的方法,即对既有框架梁、柱采用增大截面法加固,沿框架梁并排安装预制梁构件,预制梁内通长设置无黏结预应力筋并锚固于框架柱外侧,预制梁与框架柱之间设置耗能钢筋,使被加固框架在给定的性能设计目标下获得一定的自复位能力。为验证该方法的加固效果,设计并制作了3榀平面框架结构试件,对其进行了拟静力试验研究,其中1榀为未加固的对比试件,2榀为采用外设装配式自复位构件加固的框架试件。试验结果表明:外设装配式自复位构件加固法可以显著提高钢筋混凝土框架结构的抗震承载力和延性,耗能能力显著增强,同时,在一定层间位移角范围内,加固框架的残余变形明显小于未加固框架,震后自主复位能力显著增强。对试验进行了精细化有限元仿真分析,有限元分析结果与试验结果符合较好。该加固方法可与性能化抗震加固设计相结合,以实现基于位移的性能化加固设计需求。

受损带预制外挂墙板框架结构修复后抗震性能研究

为研究修复加固后受损带预制外挂墙板钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,将2榀分别装有轻钢龙骨墙板和混凝土墙板的受损两层足尺框架使用碳纤维(CFRP)布和钢板等材料加固,并对其进行拟静力加载试验,对比研究加固前后2个试件的承载能力、刚度退化和耗能能力等抗震性能以及其破坏形态。试验中受损修复结构在层间位移角2.0%时的水平承载力相较于初始结构分别提升21.8%和11.2%,峰值位移角分别提升至3.3%和2.5%。结果表明:修复加固后,预制外挂墙板为结构的第二道防线,在罕遇地震时可作为受损RC框架的附加支撑,结构抗震性能得到改善。围护墙体在罕遇地震时提供的附加刚度能够减缓受损结构的刚度退化,使结构具有更大的抗倒塌冗余度。与混凝土墙板相比,轻钢龙骨墙板与RC框架连接节点破坏较少,整体结构变形能力更强,更易于震后修复。研究结果可为受损带外挂墙板RC框架结构修复后的抗震性能提供科学依据。

中部锁固岩桥三轴加卸荷力学特性及裂纹扩展研究

锁固型高陡岩质边坡内部岩桥破坏机制复杂,研究边坡中部锁固段的破坏规律及其对边坡整体变形破坏机制具有重要意义。为表征滑坡后缘拉裂缝和前缘蠕滑破坏,在完整岩样端部预制裂纹形成中部岩桥,开展3种不同长度岩桥试样的三轴加载和三轴加卸荷试验,分析2种应力路径下的应力–应变特征、强度特征和裂纹扩展模式,从断裂力学角度揭示了裂纹扩展机制。结果表明:随围压和岩桥长度的增加,试样峰值强度和对应的应变增大,且三轴加卸荷峰值和应变均大于三轴加载;应力–应变曲线呈现出"突发式破坏"和"峰后回升"现象,部分试样还表现出"双峰值"特征;岩桥试样呈现贯通岩桥、贯通试样上端面、向外环向破坏、向内环向破坏及贯通试样下端面等5类裂纹扩展模式;岩桥试样在下部节理尖端应力集中处产生张拉裂纹和剪切裂纹,大部分裂纹起裂角集中在40°~50°范围。中部岩桥三轴加卸载力学试验表明,边坡锁固段并非一次剪断破坏,可能呈现逐次多级破坏模式,本研究获得的岩桥裂纹扩展及破坏机制,可为锁固型岩质边坡开挖卸荷的破坏机制和变形特征提供理论支撑。

节理岩桥真三轴开挖卸荷试验研究

由于边坡内部岩桥聚积较高应力,节理岩质边坡开挖的卸荷容易诱发突发失稳。利用真三轴试验系统,对含不同岩桥长度花岗岩试样开展单轴加载和真三轴加卸载试验,研究岩质边坡开挖卸荷中复杂节理岩桥强度及破坏模式,并借助高速摄像机和声发射系统分析应力–应变曲线、峰值强度、裂纹扩展、破坏模式、声发射特征及声发射峰值强度的变化规律。研究结果表明:在单轴加载和真三轴加卸载试验中,真三轴加卸载下脆性破坏更加明显;随着岩桥长度增加,试样峰值强度、破坏时释放能量与声发射计数率均相应提高;在不同中间主应力下,试样抗压强度随中间主应力增加而增长,但声发射计数峰值反而降低,这是因为中间主应力带来的侧向压力使岩石内部结构更加紧密,微裂纹难以扩展;利用断裂力学强度因子叠加方法,揭示了开挖卸荷应力状态下岩桥长度与中间主应力对起裂扩展的影响机制。真三轴试验能更真实地模拟岩石开挖卸荷的应力状况,研究结果可对节理岩质边坡开挖稳定性评价提供理论支撑。