弯曲荷载与氯盐侵蚀共同作用下的预应力混凝土梁耐久性能研究

当前在进行海工混凝土结构受氯盐侵蚀的耐久性研究时往往忽略了混凝土力学损伤的影响,这可能会导致高估结构的耐久性能。该文提出了在数值分析中引入损伤因子实现综合考虑结构损伤影响及氯盐侵蚀共同作用的分析方法,通过干湿循环的氯盐侵蚀试验与数值模拟分析,研究遭受氯盐腐蚀且受到长期荷载作用的预应力混凝土梁的耐久性能。结果表明,数值分析结果和试验结果吻合良好。参数分析结果表明:0.2mm宏观裂缝的出现对氯离子浓度有着较为显著的影响,未出现宏观裂缝时,拉应力对氯离子输运的影响较为有限;荷载比的大小影响结构的损伤范围和程度,进而影响氯离子在混凝土内的传输;梁构件施加预应力后,在15%和30%两种低荷载比状态下延缓其力学损伤(裂缝)的开展,减小荷载作用对氯离子扩散系数的增大效应,有效提高构件的抗氯盐侵蚀性能,当荷载比增加到45%以上,普通钢筋混凝土梁相对于预应力梁的氯离子浓度增比降至10%以内,这表明较高应力比下预应力对梁抗氯盐侵蚀能力的影响减弱。

盐雾环境与交变荷载下混凝土梁的试验研究

为实现对海洋盐雾环境与疲劳交变荷载共同作用的模拟,研制了全国首台海洋环境与动荷载耦合试验设备,该设备包括环境箱和加载装置两部分;运用该设备对9个试件进行9种工况下的耦合试验,主要测定参数包括加载频率及梁的应力水平.结果表明:在加载频率相同的情况下,应力水平越大,同深度下的氯离子含量越大;在应力水平为0.30及0.50的情况下,加载频率越大,扩散系数越大;受拉区的氯离子传输速度较受压区明显.由试验数据拟合与由静载经验公式计算得到的混凝土氯离子扩散系数D值的对比表明,加载频率对构件的氯离子传输存在较大的影响.

干湿循环下受弯钢筋混凝土梁的氯盐侵蚀

为探究弯曲荷载对干湿交替环境下钢筋混凝土梁内氯离子输运的影响,引入混凝土标量损伤作为耦合中间量,并拟合氯离子的荷载修正函数修正不同损伤部位的氯离子扩散系数,建立干湿循环与弯曲荷载耦合作用下混凝土梁中的氯盐和水分的输运模型。在此基础上,基于COMSOL软件,提出一种混凝土中氯盐侵蚀的数值模拟方法,并以弯曲荷载、侵蚀时间为变量,进行干湿循环试验验证。研究结果表明:随着弯曲荷载、侵蚀时间增加,混凝土梁内同一位置处的氯离子质量分数提高;对于同一试验梁,纯弯段氯离子质量分数比弯剪段的高;弯曲荷载影响构件的损伤范围和程度,进而影响氯离子在混凝土内的传输。

某超高层结构施工仿真及其效应影响研究

以广州某超高层结构项目为背景,对其进行施工全过程仿真,并与实测结果进行了对比。研究结果表明:施工仿真计算出的竖向变形、应变数据和实测结果吻合良好;结构施工仿真分析计算所得竣工时刻的结构竖向变形分布规律并不同于一次性加载方法计算所得结果,其竖向变形曲线沿楼层呈抛物线变化;外框架与核心筒间位移差先增大后减小,然后再反向增大,更符合实际工程情况;考虑找平与否的竖向变形最大值相差接近1倍,外框架与核心筒竖向变形相差65%;不考虑混凝土收缩徐变的计算结果最大值比考虑时约小40%。要减少结构竣工时外框架与核心筒竖向变形差值,应针对不同施工阶段采取不同的核心筒超前层数。位移实测结果与施工仿真数值计算结果吻合较好,证明了本文研究的施工仿真方法的合理性。

锈蚀缓粘结预应力混凝土梁抗弯性能研究

本文开展了4个锈蚀缓粘结预应力混凝土梁和2个锈蚀普通混凝土梁的抗弯性能试验研究,总结锈蚀梁的抗弯性能变化特征。结果表明,随着荷载比的增大,锈蚀梁开裂荷载、屈服荷载呈减小,更早进入弹塑性阶段;梁的极限承载力逐渐减小,塑性性能降低;相同条件下锈蚀预应力梁抗弯承载力高于锈蚀无预应力梁。在抗弯性能强于抗剪性能且箍筋和纵筋的失重率较小情况下,锈蚀抗弯梁的主要破坏形式均为普通受拉钢筋屈服,混凝土压碎弯曲破坏,同时建立了适用于无损检测状态下的锈蚀预应力钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式。

M900D塔吊外撑式支承架运行与监控试验研究

通过对M900D塔吊的外撑式支承架转换和塔吊自爬升2种运行工况的监控试验研究,表明在塔吊支撑架转换过程中,各杆件内力间会产生一定的突变,特别是在以上2种工况下,支撑架构件最大应变出现在水平撑杆,为363με;剪力墙混凝土最大拉应变为185με,但应变总体变化幅度不大,表明外撑式支承架在转换和塔吊爬升过程中,运行安全可靠。试验数据为同类型塔吊外支承架运行及设计提供了依据。

考虑地基刚度的某超高层结构施工仿真分析

贵阳街花果园N12区的某超高层结构总高度313.4m,位于溶岩地区,核心筒下采用筏板基础,柱下采用条形基础。针对是否考虑施工模拟以及施工模拟中是否考虑弹簧支座等多种因素,对此超高层结构的施工全过程进行了仿真分析。分析结果表明：施工模拟下结构构件竖向位移均表现为先增大后减小,与传统一次性加载下竖向位移的表现不同;同时,考虑弹簧支座会对超高层结构竖向构件的位移和内力产生一定影响,考虑弹簧支座后该超高层结构竖向构件的最大位移和最大轴力都有所增加,梁端弯矩也明显增大。因此若实际工程设计中不考虑施工模拟以及施工模拟中不考虑弹簧支座将偏于不安全。