混凝土脱空修复对角钢连接件力学性能影响

为探索钢壳混凝土角钢连接件根部混凝土脱空对连接件抗剪性能的不利影响,提出合理的脱空修复方法,基于深中通道沉管隧道角钢连接件的局部构造,以脱空形状、脱空修复和混凝土强度为变化参数,设计8组足尺推出试件,并开展抗剪性能试验和有限元模拟分析。分析显示:1)普通混凝土试件先在角钢内部发生混凝土压溃破坏,试件破坏模式受脱空形式及脱空修复影响不明显;2)脱空对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度均有削弱影响,三棱柱整体脱空时角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度可折减32.8%和76.9%;3)脱空修复对角钢连接件的抗剪承载力和抗剪刚度有提升作用,但由于修复料与脱空界面间难以协同受力,性能提升效果并不显著;4)考虑脱空处未修复,用超高性能混凝土替换普通混凝土时,推出试件的抗剪承载力较未脱空时提高77%,抗剪刚度较脱空时折减8.9%;5)超高性能混凝土的优良力学性能使角钢连接件的抗剪承载力得到明显提高,但由于脱空导致角钢连接件出现较大变形,因此无法有效提升脱空时的抗剪刚度;6)提高修复料力学性能对改善三棱柱脱空修复后的承载性能影响不明显。

大型足尺钢-UHPC组合桥面板模型试验研究

钢-UHPC组合桥面板因有望解决正交异性钢桥面板疲劳问题而成为近年来的研究热点。但在实际工程应用中,由于现场栓钉焊接布置较密,且只能采用手工焊接,施工作业耗时费力,工程进度受到极大制约。以某大桥钢-UHPC组合桥面改造工程为背景,设计制造了焊接栓钉纵桥向间距为实桥2倍的大型足尺钢-UHPC组合桥面板,并开展了模型试验研究。试验结果表明,在UHPC层及抗剪连接件最不利荷载位置进行加载,试验模型结构破坏模式为中间横隔板出现失稳开裂,而钢-UHPC连接界面未出现相对滑动位移,UHPC层负弯矩区未出现开裂迹象,表明其采用的UHPC层及抗剪连接件设计偏保守。

深中通道沉管隧道推出式最终接头设计原理分析及试验研究

为解决推出式最终接头关键构造设计及施工工艺等问题,通过自主研发最终接头推出试验平台开展关键构造缩尺模型试验研究。在试验中对注水参数、滑道摩擦因数、推出稳定性等进行重点记录分析,对关键结构受力进行数值分析。试验结果表明:1)最终接头水力推出实现机制符合伯努利方程,推出段内侧流体雷诺数控制在2000以下可保持流速在层流范围;2)推出过程管节下挠角度小于0.1°,左右偏位3 mm,水力推出实现过程效果良好;3)水压作用下的管节关键结构受力安全,数值分析与试验实测值基本一致,验证了最终接头关键构造方案的合理性,推出方式具备可行性,滑道设计摩擦因数可取0.13。

梯形阳极系统监测混凝土耐久性的试验研究

半电池电位法是混凝土耐久性监测的主要方法之一,目前应用最广的传感器主要是德国SensorTech公司的阳极梯系统。由于混凝土耐久性的演变是一个长期的过程,靠实际工程对该监测技术的实际效果还难以在短时间内做出评价。因此,需要通过试验进行检验和解读监测数据与混凝土状态的相关性。针对该梯形阳极系统,设计制作了与实际背景工程相同的混凝土试件。通过对整个混凝土试件连续数月的加速腐蚀试验,检验该技术在混凝土结构腐蚀监测上实用效果。在本试验中,总体上随着氯离子渗透的发展,阳极梯读数伴随相应变化。各阳极棒电位按顺序先后呈现负移变化,并与氯离子渗透深度具有显著的相关性。就现有的试验结果看,采用该阳极梯对混凝土结构进行监测是可行的,总体上可以较好地跟踪氯离子侵入状况和发展速度。

基于高延性工程水泥基复合材料的无伸缩缝桥面连续构造优化试验研究

为研究高延性工程水泥基复合材料(ECC)用于桥面连续结构代替传统伸缩装置的受力性能,以后浇槽深度和钢筋有无黏结作为变参数,设计制作了4组高延性ECC桥面连接板缩尺模型构件,开展了弯拉组合工况下的连接板受力性能试验。结果表明:ECC连接板顶面呈现微裂缝多点开裂现象,裂缝宽度处于0.2mm内,ECC材料自身发挥了较好的抗裂性能;增加后浇槽深度能够提升连接板的受力性能,但某种程度上弱化了连接板延性性能,钢筋设置无黏结段能够显著释放钢筋对ECC基体产生的约束作用,继而更好发挥ECC连接板的高延性性能。

深中通道沉管隧道预制推出式最终接头缩尺模型试验研究

沉管隧道最终接头施工工艺作为深中通道工程建设重难点之一,“预制推出式”最终接头方案以其潜水作业的依赖性较小、施工难度低、施工速度较快等特点拟在实际工程中得到应用。依托深中通道沉管隧道最终接头实际项目,设计了缩尺模型试验,模拟最终接头推出段推出过程,对顶推系统进行工程可行性验证。试验结果表明:通过缩尺模型试验,验证了千斤顶推出、横向纠偏工艺的可行性,为施工图设计参数提供了有力支撑。

大跨悬索桥锚碇地下连续墙基础不同刚性接头形式对比研究

地下连续墙是大跨度悬索桥锚碇常用的基础型式,为了保障地下连续墙的整体性,张靖皋长江大桥南航道桥创新性地提出了刚性接头型式。为了对比不同刚性接头构造形式的受力性能,开展了5组接头型式的局部拉伸试验,分析了不同刚性接头形式的破坏模型、承载力、延性以及裂缝宽度。试验结果表明:多道钢筋搭接刚性接头的效果最好,表现出了较好的受力性能与延性,且该构造在实际施工中可行性较高,可以更好地满足刚性接头设计需求,该接头型式具有较好的应用和推广前景。

钢壳混凝土抗剪连接件力学性能影响试验研究

钢板组合结构在以深中通道为代表的大型沉管隧道工程中逐渐得到应用与发展,保证界面连接是核心关键技术之一。在施工因素影响下,钢壳混凝土抗剪连接件处易形成混凝土脱空现象,对承载性能造成折减。常见的角钢连接件在构造设计方面也存在一定的改进空间。基于深中通道工程设计了4组足尺推出试验,分别对混凝土脱空形状及抗剪连接构造进行了对比研究。试验结果表明,由于连接件上部混凝土参与受力,改进的T钢抗剪连接件相比角钢连接件提高了抗剪承载力;不同混凝土脱空形状对试件承载力影响不同,通常采用的三棱柱脱空形状可以代表脱空最不利工况;提出了考虑混凝土脱空的角钢连接件抗剪承载力计算公式,该公式计算结果与试验值吻合良好,可以用于后续设计研究工作。

内嵌光纤自感知钢绞线在预制管廊拼装中的应用

预制管廊拼装过程主要依靠预应力钢绞线张拉锁紧使管节拼装就位。在预制管廊拼装张拉过程中,各处张拉同步性是否良好,运廊车运行阶段是否造成接头张拉力松弛,都将直接影响管廊接头止水条接头的防水性能。为探究在管廊拼装过程中钢绞线的张拉同步性和预应力损失,采用内嵌光纤自感知钢绞线对管廊拼装的张拉过程进行实时监测,验证智能钢绞线对张拉监测的可行性,并分析评价了张拉过程的同步性能和预应力损失的程度。该方法可为长节段大吨位预制管廊拼装张拉工艺性能评估提供技术支撑。

基于冲击映像法的装配式综合管廊廊底密贴性足尺试验研究

为了检测管廊底面与垫层的脱空缺陷,采用冲击映像法对雄安新区长节段、大吨位预制装配式综合管廊进行了基底密贴性试验,提出了适用于预制装配式管廊的基底密贴性评价指标。通过浸水试验,研究了降雨浸泡对管廊底部与找平层密贴性的影响,探讨了冲击映像法测点布置对廊底密贴性检测结果的影响。结果表明:(1)可将冲击响应强度1.79作为采用冲击映像法进行预制装配式管廊底部密贴性检测时的评价指标,廊底缺陷的判别可靠度可达到85%以上,能够较为准确地识别廊底脱空区域;(2)短时降雨浸泡会使管廊整体下沉,垫层更加密实,提高廊底密贴性;(3)基于冲击映像法,采用500 mm×500 mm测点布置方案进行综合管廊底部密贴性检测,脱空识别精度能够满足工程应用需要,并具有较高的检测效率。