基于缩尺模型的高铁桥梁预应力损失试验研究

【目的】为更好的评估在役预应力混凝土桥梁结构预应力损失状况。【方法】选用国内高铁中应用最广的32 m预应力混凝土箱梁作为研究对象,按照1:16的缩尺比例将箱梁转化为T形截面制作了26根C50混凝土试验模型梁。通过对试验梁预应力钢绞线应变、伸长量的瞬时和长期监测得到预应力损失的实际值,并将此实际值与目前国内外常用预应力损失规范计算所得值进行对比分析。【结果】预应力损失主要发生在前期即瞬时损失,约占总损失的70%;84.6%的试验梁锚固损失占瞬时损失总和的70%以上,最高达80.57%;试验梁的长期损失在锚固后的前10 d内变化较快,后期逐渐趋于稳定;将5种规范的计算结果与试验实测值进行对比,对于长期损失,数据显示实测数据与《铁路桥涵设计规范》(TB 10002—2017)计算结果最为吻合。【结论】研究结果可为实际工程中预应力梁的预应力损失计算提供参考。

局部锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力试验研究

钢管混凝土(CFST)在服役环境中被腐蚀,导致其钢结构承载力降低,严重威胁到结构的服役性能和使用寿命。首先,采用机加工车铣方法制作模拟局部锈蚀的人工缺陷,然后以钢管外表面局部环向贯通锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、锈蚀外表面面积损失率(简称锈蚀面积损失率,下同)为试验参数,对45根局部锈蚀圆CFST短柱试件进行轴压承载力试验;其次,分析锈蚀位置、锈蚀钢管体积损失率、面积损失率和壁厚损失率对锈蚀试件承载力、刚度和延性的影响,揭示锈蚀CFST试件破坏机理和承载力退化机制;最后,针对局部锈蚀圆CFST短柱构件轴压承载力提出一个简化实用计算公式。研究结果表明:各试件具有类似的破坏特征,主要呈明显的腰鼓状破坏,且发生在锈蚀区;随着锈蚀钢管体积损失率增大,锈蚀CFST柱的承载力、刚度和延性均出现不同程度的降低;在锈蚀钢管体积损失率和面积损失率相同的情况下,就局部锈蚀位置影响而言,中部影响最大;就锈蚀程度表征参数影响而言,锈蚀钢管体积损失率影响最大,面积损失率次之,壁厚损失率最小;本文提出的简化实用公式可为圆钢管混凝土构件全寿命设计提供参考依据。

自修复混凝土修复性能评估中的若干关键技术与方法研究综述

混凝土的自修复可有效抑制混凝土开裂并降低其开裂对材料力学和耐久性能的不利影响,从而提高混凝土结构的安全性和韧性、延长混凝土结构的使用寿命、降低混凝土结构的维护成本,是推动混凝土材料与结构可持续发展的一种极具前景的技术方法。然而,目前关于混凝土自修复性能评估过程中的裂缝制备和自修复环境选择、效果评价指标、修复机制表征方法等关键技术手段尚未形成统一认识与标准。基于此,本文分析了采用加载和非加载方式制备自修复混凝土裂缝的特点和自修复环境的选择原则,比较了基于裂缝特征、力学性能、耐久性能和微观结构的自修复效果评价方法,总结了自修复混凝土修复机理的研究方法,最后,提出了自修复混凝土研究中存在的问题和潜在的改进措施,并展望了自修复混凝土的发展趋势和应用前景。

土压平衡盾构施工引起地面变形研究的评述

[目的]土压平衡盾构施工过程中会不可避免地产生土体扰动,引起地层变形,进而对周围建筑环境产生不利影响,开展土压平衡盾构施工引起地层变形的研究具有重要意义。[方法]通过整合各类相关文献,以施工各环节的联系为中心进行研究。阐明了土压平衡盾构施工工作机理,从隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数三方面研究地面变形诱因。论述了土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法,并分析了各方法的适用性与优缺点。以变形诱因和变形预测为基础,列举了土压平衡盾构施工致地面变形的控制措施。指出了土压平衡盾构施工研究中存在的不足,并对土压平衡盾构施工未来发展方向进行了展望。[结果及结论]土压平衡盾构施工引起地面变形的诱因为隧道几何因素、土层地质条件和盾构掘进参数。土压平衡盾构施工引起地面变形的预测方法有经验公式法、理论解析法、有限单元与有限差分的数值模拟法,模型试验法、人工智能法。基于对地面变形的监测,不断调整施工中的盾构参数,是目前控制土压平衡盾构地面变形的有效方法。

钢绞线腐蚀预应力混凝土梁受力性能研究

为研究钢绞线预应力混凝土梁在不同腐蚀程度情况下承载力的劣化规律,制作了4根后张法预应力混凝土梁,将其放置于自配的酸雨溶液中通电加速腐蚀,得到钢绞线腐蚀率分别为0、3.26%、6.57%、9.94%的4根试验梁。将试验梁进行静载试验,加载过程中测量梁的裂缝变化、截面应变、极限荷载等数据,分析其承载力的变化规律,同时结合规范提出不同腐蚀环境下预应力混凝土梁承载力计算方法。研究结果表明:随着腐蚀程度的增加,预应力混凝土梁的承载力呈现下降趋势,当腐蚀率为9.94%时变化尤为明显;当腐蚀率达到6.57%后,试验梁的裂缝宽度增大、开裂弯矩降低、延性降低,其性能变化程度相对于腐蚀率低的变化率更大;以预应力筋腐蚀后截面面积和屈服强度损失为变化参数,结合规范拟合腐蚀环境下预应力混凝土梁承载力式。

镀铜钢纤维增强废弃陶瓷粉超高性能混凝土的压敏性研究

镀铜钢纤维具有良好的电学性能、力学性能和电导率,而废弃陶瓷粉具有内养护作用和低碳属性。在镀铜钢纤维分散良好的情况下,两者的协同作用易在混凝土基体中形成良好且化学稳定的增强、增韧和导电网络。采用均匀筛入法分散镀铜钢纤维,制备了镀铜钢纤维增强废弃陶瓷粉超高性能混凝土并研究了其压敏性能。研究结果表明,在不同镀铜钢纤维掺量、不同加载幅值和不同加载速率下,镀铜钢纤维均可提高废弃陶瓷粉超高性能混凝土的压敏性能,2.50%(体积分数)的镀铜钢纤维增强废弃陶瓷粉超高性能混凝土的电阻率变化率和应力/应变灵敏度相比于对照组分别提升了650.0%、614.3%和1223.0%。相比纤维掺量和加载速率,加载幅值对压敏性能的影响最大。且由力-电模型表明,废弃陶瓷粉超高性能混凝土在循环荷载的电阻率变化率和应力/应变之间均服从指数函数关系,拟合度均在0.90以上。因此,通过测试镀铜钢纤维增强废弃陶瓷粉超高性能混凝土的电阻率即可实现混凝土结构的应力/应变监测。

基于SPSS回归分析的锂渣混凝土抗压强度预测模型

利用SPSS软件的逐步回归分析法、多元非线性回归法建立锂渣混凝土的强度预测模型,分析各模型的残差图、预测值与试验值的对比,并结合均方根误差、平均绝对误差、平均绝对百分比误差和模型可决系数值对各模型的精确度等进行综合评价,最终确定出较优的锂渣混凝土强度预测模型。结果表明:水胶比、锂渣掺量和减水剂掺量对锂渣混凝土强度的影响十分显著;经残差分析和95%预测值区间检验,5个建议模型都有较好的精确度;经综合评价建议最佳的锂渣混凝土强度预测模型是以水泥强度、胶水比、锂渣掺量和减水剂掺量为自变量的非线性回归方程,其相应的可决系数R2=0.920,均方根误差为3.684,平均绝对误差为3.15,平均绝对百分比误差为5.44。

水胶比、锂渣掺量和细度对混凝土抗压强度的影响研究

为了研究不同影响因素对锂渣混凝土抗压强度的影响,本文以水胶比、锂渣掺量和锂渣细度为考察因素,设计正交试验;通过极差和方差分析法分析各因素对锂渣混凝土抗压强度的影响大小,并进一步分析水胶比和锂渣掺量对锂渣混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:水胶比是影响锂渣混凝土抗压强度的主要因素,其次是锂渣掺量,最次是锂渣细度;随着龄期的增长,锂渣掺量的影响逐渐显著,锂渣细度的影响逐渐消失。锂渣混凝土前期的抗压强度低于普通混凝土或与其相当,其28 d和60 d抗压强度均大于普通混凝土。锂渣混凝土抗压强度随着锂渣掺量的增加而先增大后减小,锂渣的最佳掺量为20%。当水胶比分别为0.466、0.404(0.466)和0.530时,锂渣掺量为10%、20%和30%的混凝土抗压强度增长率为最大。

不同腐蚀介质下钢绞线基本力学性能分析

制作了36根钢绞线试件,其中4根未腐蚀,其他32根分别置于酸雨、5%氯化钠、5%硝酸钠和5%硫酸钠的腐蚀溶液中,采用通电加速法使钢绞线加速腐蚀,并通过静力拉伸试验对钢绞线腐蚀后的力学性能进行测试,主要研究在不同腐蚀介质下钢绞线的破坏形态以及腐蚀率对钢绞线力学性能的影响。结果表明:未腐蚀钢绞线的截面断口形态呈杯锥式,腐蚀率为5%~10%时酸雨溶液、5%硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液3种腐蚀介质下钢绞线的截面断口形态以杯锥式、铣刀式为主,而腐蚀介质为5%硝酸钠溶液时钢绞线的截面断口形态呈劈裂-铣刀式和劈裂式,其脆性比其他腐蚀介质下更为突出;随着腐蚀率的增加,钢绞线名义屈服强度、极限抗拉强度、极限伸长率等基本力学性能指标显著下降,在腐蚀介质为5%硝酸钠溶液时尤为突出。结合试验结果建立了腐蚀钢绞线双折线本构关系模型。

模拟酸雨腐蚀下预应力混凝土梁的抗弯性能研究

为了探讨酸雨腐蚀环境对预应力混凝土梁抗弯性能的影响,制作了8根预应力混凝土梁,从混凝土强度等级、预应力度和钢绞线腐蚀率等方面,进行8根预应力混凝土梁的三分点静载试验。试验结果及分析表明,混凝土强度对屈服后试验梁的抗弯性能影响较大,对弹性阶段的刚度影响较小;随着预应力度的增加,试验梁的开裂荷载逐渐增大,进入裂缝阶段后,刚度下降速度逐渐加快;钢绞线腐蚀率越大,试验梁的极限抗弯承载力越低;腐蚀率在一定范围内(>3.22%),随着腐蚀率的增大,预应力混凝土梁试件的开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩明显降低。根据试验结果,提出了模拟酸雨环境下预应力混凝土梁试件抗弯承载力的计算方法,同时采用ANSYS软件对预应力混凝土梁进行非线性有限元分析,将试验梁的计算值和模拟值与试验值进行比较,均吻合较好。

地下车库柱网及楼盖选型与经济分析

通过对地下车库三种跨度下五种常用楼盖体系的分析计算,给出了各种体系下层高、造价、材料用量、停车数量等经济技术指标并加以讨论,得出了初步结果。

锂云母渣作为掺合料的可行性研究

针对宜春地区的锂长石矿粉、通过"锂云母固氟重构综合提取碳酸锂技术"提取碳酸锂之后产生的灰色锂云母渣和通过"变温碳化法"制备碳酸锂产生的白色锂云母渣进行研究。此3种粉末均作为掺合料以掺量10%、20%、30%和40%掺入水泥胶砂试件,且同条件下浇筑和养护掺有粉煤灰和硅灰的水泥胶砂试件作为对比组。标准养护至规定龄期后进行抗折和抗压试验;试验结果表明:锂长石矿粉的掺入极大的降低了胶砂试件的抗折强度和抗压强度;白色锂云母渣作为掺合料具有明显的优势,掺量在20%以内时,掺白色锂云母渣胶砂试件早期强度优于掺有其他掺合料的试件,后期强度亦与掺粉煤灰试件相当,且优于掺其他掺合料的试件。掺灰色锂云母渣试件虽早期强度具有优越性,但后期强度却不具优势。

钢管混凝土界面黏结力的组成试验研究

为了探索钢管混凝土界面黏结力的大小及组成情况,通过对7根钢管内表面涂抹不同比例黄油的钢管混凝土试件的推出试验,对钢管混凝土中的界面破坏机理、黏结强度、黏结力的组成情况进行研究。根据试验结果,给出了各个试件的荷载—滑移曲线;分析了钢管混凝土黏结滑移变化过程和黏结力组成情况;得到了黏结力的大小及组成情况。

锂渣混凝土的配合比设计研究

为了配制出抗压强度达到C30~C60、坍落度达到35~55 mm的锂渣混凝土,首先测定锂渣的材料性能,从而分析锂渣的需水量情况,得知锂渣需水量较大、吸水性较强;其次结合锂渣材料的特性并依据国家规范和相关经验初步确定出锂渣混凝土配合比;最后依据初步确定的配合比进行混凝土试配,并使用减水剂调节锂渣混凝土的坍落度;经过试配和调整,使锂渣混凝土满足和易性和坍落度的要求,从而确定锂渣混凝土的配合比。并依据锂渣混凝土的配合比制备锂渣混凝土,测定其抗压强度。结果表明:最终确定的锂渣混凝土配合比可以制备出满足工作性和强度要求的混凝土;并且锂渣混凝土抗压强度整体较高,其前期强度比普通混凝土的抗压强度低或与其相当,其后期强度大于普通混凝土。

锂云母渣作为混凝土掺合料的制备工艺研究

为了使原状锂云母渣能够在混凝土中成功应用,展开了原状锂云母渣加工成掺合料的制备工艺探索试验,制备方法包括高低温干燥和球磨机粉磨,进行加工的主要目的在于降低锂云母渣的含水率以及降低锂云母渣颗粒细度;同时,为了提高试验效率,及时发现效果显著的制备工艺,每进行一次制备加工之后紧接着进行细度测试和锂云母渣混凝土强度试验。根据试验结果,确定了一种最优锂云母渣制备工艺如下:将原状锂云母渣在105℃干燥箱中干燥24 h以去除游离水分,再以300℃温度烘干2 h以去除结合水,接着在水泥球磨机内粉磨2 h,以此制备工艺制备的锂云母渣掺合料测得其45μm筛余为5.1%,并且掺入混凝土时对混凝土抗压强度作用显著,其作用效应要优于粉煤灰,并且早期强度高于普通混凝土,后期强度亦与普通混凝土相当。

方钢管混凝土界面黏结强度试验研究

通过9根方钢管混凝土短柱的推出试验,研究了宽厚比、水灰比等参数对方钢管混凝土界面黏结强度的影响。绘制了各试件的荷载—滑移曲线,并对不同受力阶段的构件内部变化特征进行了分析,探讨了钢管应变和黏结应力的分布规律。研究结果表明:钢管宽厚比越大,钢管混凝土界面黏结强度越小;极限黏结强度随钢管壁厚的增加而明显增大;核心混凝土水灰比越大,界面黏结强度越小;随着外荷载的不断增加,钢管加载端的应力和应变始终最大且增长迅速。

多因素影响下锂渣混凝土的组分优化分析研究

为了确定多因素综合影响下锂渣混凝土的最优配合比,以水胶比、锂渣掺量和细度为影响因素,设计了144个锂渣混凝土试块进行正交试验。利用极差和方差分析,分析各影响因素对锂渣混凝土抗压强度的影响,确定锂渣混凝土的最优配合比,通过回归分析推导锂渣混凝土抗压强度与水胶比、锂渣掺量和减水剂掺量的关系式,研究锂渣混凝土的配制方案。试验结果表明:各影响因素对抗压强度影响的顺序为水胶比>锂渣掺量>锂渣细度;锂渣混凝土的最优水胶比为0.342,最优锂渣掺量为20%,最优锂渣细度为7.5%;推导的回归方程相关性较好,能利用方程较好的计算出锂渣混凝土的材料用量。

腐蚀钢绞线与混凝土间的黏结性能

为了研究腐蚀环境对钢绞线与混凝土间黏结性能的影响,将钢绞线与混凝土黏结试样分别置于4种不同腐蚀环境中进行电化学加速腐蚀,得到腐蚀后试样的黏结应力-滑移曲线,并与未腐蚀试样进行了对比分析。结果表明:相同腐蚀时间下,各腐蚀环境对黏结性能影响从大到小依次为氯化钠溶液、模拟酸雨、硫酸钠溶液、硝酸钠溶液;随腐蚀时间的延长,试样的腐蚀程度加剧,黏结强度及黏结刚度不断减小,但都比未腐蚀试样的大。轻微腐蚀时,腐蚀产物对极限黏结强度有提高作用,且在硝酸钠和硫酸钠溶液中腐蚀后试样的极限黏结强度分别为未腐蚀试样的2.56倍和2.35倍,明显高于在模拟酸雨和氯化钠溶液中腐蚀后试样的,但黏结性能总体变化不大。

掺锂渣钢筋混凝土梁的受弯性能试验研究

为了研究掺锂渣钢筋混凝土梁的抗弯机理和受弯性能,对6根试验梁进行两点集中对称加载试验。试验结果表明：在相同配筋情况下,锂渣取代率对梁极限承载力无显著影响;当锂渣取代率为10%-15%时,相比普通混凝土梁,掺锂渣混凝土梁的开裂荷载有一定提高,表现出较好的抗裂性;在适筋范围内提高受拉钢筋的配筋率可提高掺锂渣混凝土梁的开裂荷载;掺锂渣混凝土梁的正截面应变服从平截面假定,采用现行混凝土结构设计规范中的计算公式对试件的承载力进行计算是可行的,计算结果偏于安全。

钢板桩在基坑支护中的应用

软土地区大面积深基坑采用钢板桩加内支撑作为挡土防渗体系 ,受力明确 ,挡土防渗安全可靠 。