外包钢壳混凝土异形索塔及其施工临时支撑研究

斜拉桥外包钢壳混凝土异形索塔结构受力复杂,在施工阶段存在变形和应力过大等问题。为保障该类索塔的施工安全和线形标准,设计了三种支撑方案以减小索塔的应力和变形,并利用有限元法对不同支撑方案的技术性能进行分析。分析结果表明,异形索塔的拱形轴线对塔柱应力和变形影响很大,不同建模方法计算的索塔应力和变形差异较大;三种方案的支撑均可显著减小索塔变形和腔内混凝土拉应力,而四道双管方案对降低施工难度和误差最有效;塔柱变形及混凝土拉应力对风压很敏感,施工时应加强塔柱抗风措施设计。

层次分析法和熵权法模糊综合评价水泥混凝土路面结构性能

为了解决因旧水泥混凝土路面的结构性能评估结果经验性较强而无法为旧水泥混凝土路面改造成沥青路面决策方案提供有效理论依据的问题,基于结构性能评价指标和统计学方法构建水泥混凝土路面结构性能模糊综合评价模型,从表面、内部和整体结构状况3个方面分别对旧水泥混凝土路面进行结构性能评价;基于模糊评价法建立模糊关系矩阵,采用层次分析法和熵权法确定综合权重向量,得到综合评价向量和综合评价等级,并利用所构建模型和我国相关行业标准中的路面结构强度指数模型,对上海市奉贤区和浙江省嘉兴市的4段水泥混凝土路面FX-A、 FX-B、 JX-A、 JX-B进行实例分析。结果表明:通过所构建模型得到各路段按结构性能从优到差的顺序为JX-A、 JX-B、 FX-B、 FX-A;与我国相关行业标准中的路面结构强度指数模型相比,所构建模型的评价结果更符合实际路面结构性能。

高性能混凝土在交通工程中的应用

高性能混凝土(HPC)正重新定义交通工程的质量和可靠性标准。在北京大兴国际机场和上海杨浦大桥等关键项目中,HPC不仅证明了自身作为一种革命性材料的价值,而且展示了其在提升工程结构强度、耐久性和环境适应性方面的显著优势。这些特性不仅降低了长期维护成本,还为现代交通基础设施的设计和建设提供了新的可能性,推动了整个行业向着更经济、环保和可持续的方向发展。HPC的成功应用案例突出了其在应对现代工程挑战中的关键作用,预示着其在未来建筑材料领域的广泛应用前景。

火灾后钢筋混凝土梁抗剪承载力

研究火灾后钢筋混凝土梁抗剪承载力,建立了钢筋混凝土梁的非线性有限元模型,对其在火灾后的抗剪性能进行了数值模拟。有限元模型考虑了火灾作用后混凝土和钢筋的材料损伤,分析了火灾时间、剪跨比、混凝土强度、箍筋直径和箍筋间距对钢筋混凝土梁抗剪承载力和刚度的影响程度。结果表明,随着火灾时间的增加、剪跨比的增大或混凝土强度的下降,火灾后钢筋混凝土梁的抗剪承载力和刚度均明显下降。随着箍筋直径的下降或箍筋间距的增大,火灾后钢筋混凝土梁的抗剪承载力下降,而刚度变化较小。

再生混凝土梁抗弯承载力的试验

对10根不同废弃骨料掺入量的再生混凝土梁进行了抗弯承载力试验,研究了再生混凝土梁正截面受力全过程和破坏形态.试验结果表明:再生混凝土梁与普通混凝土梁一样,正截面受弯破坏都需要经历弹性、开裂、屈服和破坏4个阶段;再生混凝土梁同样符合平截面假定.最后,根据GB50010—2002《混凝土结构设计规范》提出的普通混凝土梁的计算公式,验算了再生混凝土梁的极限承载力与普通混凝土梁极限承载力差别不大,可以用现行的公式计算.

利用APA对改性沥青和SMA混合料疲劳试验的研究

应用有限元方法分析了APA (沥青路面分析仪 )疲劳试验模型 ,力学计算结果表明试件受力状态与实际路面接近 ,可以反映沥青混合料的实际路用性能。模拟实际施工过程制作了双层沥青混凝土试件 ,利用APA分别对采用改性和未改性的两种结合料的AC型、SMA型双层沥青混凝土试件的疲劳性能进行了对比试验分析 ,试验表明改性沥青和SMA不仅具有优良的高温和低温性能 ,而且具有优良的抗疲劳耐久性能 ,为沥青混合料生产设计中沥青、级配选择及优化设计提供了参考。

直墙半圆拱形钢管混凝土支架力学性能实验及应用

为研究直墙半圆拱形断面巷道面临的支护难题,设计了直墙半圆拱形钢管混凝土支架与U型钢支架力学性能对比实验;实验全面测试并分析了钢管混凝土支架的承载力、位移与应变,同时分析了热煨弯曲对钢管原材料抗拉性能的影响及C60混凝土配合比合理性;实验证明钢管混凝土支架具有突出的承载优势。在实验指导下,对华丰矿-1100水平大巷动压巷道和大淑村矿-450水平新东翼皮带巷高应力集中巷道做了直墙半圆拱形钢管混凝土支架支护设计并应用,实践证明钢管混凝土支架支护效果明显,优于同断面U型钢支架,同时也发现直墙半圆拱形封闭支架的底角为薄弱点,并进行了改进与结构强化。

加载方式对钢管活性粉末混凝土短柱抗压性能影响的研究

钢管活性粉末混凝土的超高强度能有效减小构件的截面尺寸,减轻结构自重,在高层建筑和桥梁建设中都有良好的应用前景。考虑实际工程中钢管活性粉末混凝土结构可能出现的其中2种加载方式——全截面加载及核心混凝土加载,进行不同加载方式对钢管活性粉末混凝土轴压短柱受力性能影响的试验研究。试验结果表明,2种加载方式下试件的应力发展过程不一样,但极限状态时钢管切向应力均接近钢材的屈服强度,纵向应力均接近0,试件的极限承载力相差不大,但套箍作用和刚度有一定的差异。讨论2种不同加载方式作用下试件的破坏机理、极限承载力公式及荷载变形情况。利用有限元软件ABAQUS建模分析并与试验结果进行对比。

开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤影响分析

框架结构中的钢筋混凝土柱由于受到填充墙的影响,在地震中会出现短柱效应从而产生严重的破坏。如何较真实地模拟填充墙影响下的框架柱的地震损伤是该类结构抗倒塌研究的重要内容之一。首先,建立了一种考虑填充墙开洞影响的框架柱分段等效非线性弹簧简化模型,并给出了简化模型中弹簧的恢复力取值;其次,基于该模型,以某实际框架结构为工程背景,对底层框架柱进行了地震损伤非线性数值模拟,并将模拟结果与实际震害进行了比较,验证了简化模型的有效性;最后,对底层框架柱的地震破坏演变机理进行了分析,探讨了开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响规律。研究表明,文中的简化模型可以有效地模拟开洞填充墙对混凝土框架柱地震损伤的影响。填充墙开窗后容易造成框架柱的短柱效应,框架柱沿窗高部分在地震中极易发生脆性剪切破坏,其沿窗高区域的抗震设计应该重点考虑。

火灾后混凝土短柱的滞回性能和损伤评定

基于7根明火加热后钢筋混凝土短柱和1根未受火的对比试件的拟静力试验结果,分析受火时间、轴压比和剪跨比对火灾后钢筋混凝土短柱滞回性能的影响情况.结合强度退化分析各试件的损伤发展过程,采用Park损伤模型对受火后短柱和未受火的对比试件的抗震性能进行损伤评定,提出一种能反映火灾高温对柱式构件抗震性能损伤影响加大的评价指标.研究结果表明:火灾后钢筋混凝土短柱在低周往复荷载作用下的滞回曲线和滞回规则与未受火对比件的相似,但受火后滞回环的稳定性较未受火的差;钢筋混凝土短柱的累积滞回耗能随着受火时间的增加,轴压比的减小,以及剪跨比的减小而减小;同一位移角下的强度退化随着受火时间的增加,轴压比的增大,以及剪跨比的增大而加快.此外,Park损伤评价模型对受火前后钢筋混凝土短柱的抗震性能损伤指数均存在超前估计的不足.

堤防工程堤顶路面结构形式研究

堤顶路面是堤防建设的一个重要组成部分,为了节省工程投资,传统的堤顶路面多为泥结碎石结构。以荆南长江干堤为例,通过分析泥结碎石路面和混凝土路面的基本性能,依据《水利建设项目经济评价规范》SL72—94,用费用现值法进行方案经济比较,认为混凝土路面虽然首次投资大于泥结碎石路面,但由于其性能优越,运行费用低,费用现值低于泥结碎石路面,从而得出混凝土路面比泥结碎石路面投资省、效果好的结论,并建议在堤顶路面建设中推广使用。

碳纤维导电SBS改性沥青混合料性能试验

为了分析导电沥青混凝土的路用性能和融冰效果,将短切聚丙烯腈基碳纤维掺入SBS改性沥青混合料AC-13C中,制备成碳纤维导电改性沥青混合料。选取5种碳纤维掺量分别进行了配合比设计、路用性能和模拟融冰等室内试验。研究结果表明,随着碳纤维掺量的增加,SBS改性沥青混合料的最佳油石比呈线性增加,动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比呈抛物线关系变化,低温弯拉强度和破坏应变呈"S"形递增关系,而劲度模量呈"Z"形递减关系。说明在SBS改性沥青混合料中掺入适量的碳纤维,因碳纤维的桥接、加筋和增韧作用,可有效提高SBS改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂和抗水损等路用性能,但过多的碳纤维会因分散性差易结团而造成增强效果降低。同时,当碳纤维掺量超过0.3%时,碳纤维在混合料内部相互搭接形成良好的导电网络,且具有良好的融冰效果。总体上,当碳纤维掺量为0.4%时,碳纤维导电SBS改性沥青混合料的各项路用性能、导电性能和融冰效率最佳。

盾构穿过矿山法隧道的管片特性现场试验研究

以深圳市地铁某区间隧道为背景工程,针对矿山法+盾构法的复合施工法中二衬管片受力特性进行现场试验,埋设混凝土应变计、土压力盒和钢筋轴力计等仪器,监测并分析混凝土管片环缝接触面纵向应变、土压力以及钢筋轴力的变化规律.结果表明:监测量随时间的变化可分为2个阶段,整体预压力基本满足要求;混凝土管片环缝接触面纵向应变和土压力沿环向的分布极不均匀,壁后压浆能够改善管片的受力和控制上浮;实测管片钢筋的轴力远小于其设计值,应优化其配筋设计;需对环间螺栓进行多次有序复紧,对管片进行多次壁后补压浆.

纤维纳米混凝土的微观增强机理与强度计算方法

将微观分析与宏观性能试验相结合,探讨钢纤维体积分数和纳米材料掺量对纤维纳米增强混凝土微观机理与物理力学性能的影响。根据复合材料力学理论,并结合相关文献试验结果的统计分析,建立了考虑纳米材料和纤维影响的纤维纳米混凝土强度计算模型。结果表明:在混凝土中掺入适量的纤维和纳米材料,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土的密实性,提高了混凝土的物理力学性能;随钢纤维体积分数从0%增大到1.5%,拌和物坍落度从40mm逐渐减小到25mm,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高12%,32%和12.5%;随着纳米SiO2掺量(质量分数)从0%增大到2%,拌和物坍落度减小95 mm,初凝、终凝时间分别减小52.3%和35.9%,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高9%,24%和14.7%;随着纳米CaCO3掺量从0%增大到2%,拌和物坍落度减小50 mm,初凝、终凝时间分别减小35.2%和3.8%,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高8%,20%和8.8%。

桥梁混凝土力学性能振动效应试验评估

基于桥梁建造与开放交通加固过程,分别采集施工环境与行车荷载引起的桥梁振动特性,并使用小型振动台进行模拟,以振动时间、频率、幅度以及约束条件等为参数,对混凝土抗压强度与弹性模量两个受力性能进行了振动效应评估。试验结果表明:约束条件起控制作用,有效约束下振动作用导致抗压强度增强,而缺少约束则相反;桥梁建造过程对混凝土抗压强度无明显影响,而开放交通加固过程则影响显著;两种工况下弹性模量振动效应均不明显。

硫酸盐环境下再生混凝土的损伤演化研究

在干湿交替环境下,再生混凝土的硫酸盐侵蚀不仅会引发其外观上的损伤,而且对再生混凝土材料的耐久性也会产生严重的影响。采用硫酸盐-干湿循环试验,研究了3%、5%、10%Na2SO4溶液下全再生混凝土材料性能的衰减退化规律,以及5%Na2SO4溶液下不同再生粗骨料取代率混凝土材料性能的衰减退化规律。试验结果表明:在5%Na2SO4溶液侵蚀作用下,再生混凝土的线膨胀率△L随再生粗骨料取代率r的增加而增大,相对动弹性模量Er达到最大值Emax(r)时所需的干湿循环次数随r的增大而减少,Er的衰减速率随r的增大而增大;全再生混凝土Er的衰减速率和△L都将随Na2SO4浓度水平的升高而增大;Emax(r)/Er约为1.07。

加强型单边螺栓连接节点静力性能有限元分析

以钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓连接节点往复加载试验研究为基础,采用ABAQUS软件建立非线性有限元模型,探讨节点核心区构造措施对节点弯矩-转角曲线的影响规律.研究结果表明:节点核心区外焊槽钢或内置短H钢能显著提高节点抗弯承载力;加强型单边螺栓连接节点为半刚性连接、部分强度节点;增大外槽钢厚度、外槽钢强度、内H钢厚度、内H钢强度均能有效提高节点抗弯承载力.

方钢管混凝土框架抗震性能试验研究与非线性有限元分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,制作了3榀方钢管混凝土框架试件,通过低周反复荷载试验,研究了框架的抗震性能,分析了轴压比、梁柱线刚度比对框架抗震性能的影响。在考虑几何、材料及接触非线性的基础上,采用有限元软件ABAQUS 6.10对试验框架进行了低周反复荷载作用下的精细化数值模拟。与试验结果的比较表明,数值分析结果与试验结果吻合较好,具有较好的精度,可用于方钢管混凝土框架的分析。基于数值分析结果,剖析了框架梁柱连接节点、柱脚等关键受力部位的应力发展过程,明确了框架的受力机理和破坏机制。

循环再生骨料混凝土强度性能研究

为了探讨废弃再生混凝土作骨料制备结构混凝土的可行性,从强度性能入手,首先用加速碳化试验制备了相当于在保护层混凝土碳化引起钢筋锈蚀的一般环境下先后使用了2个50年的循环再生混凝土骨料,然后试验分析了循环再生混凝土强度与循环再生骨料取代方式及取代率之间的关系。结果表明:仅用循环再生粗骨料取代天然粗骨料的循环再生混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度与循环再生粗骨料取代率均呈三次抛物线关系,但拐点(最优与最不利取代率)与合理取代区间不一致;仅用循环再生细骨料取代天然细骨料及循环再生粗细骨料同时取代天然骨料条件下,强度与循环再生细骨料取代率、循环再生粗细骨料取代率呈直线下降关系;两种强度之间呈指数函数关系;以短期强度性能考核,循环再生粗细骨料分别达到GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》Ⅱ类与GB/T 25176—2010《混凝土和砂浆用再生细骨料》Ⅲ类标准要求,在循环再生粗细骨料单独与同时取代天然粗细骨料不超过70%与50%条件下用于制备C30结构混凝土是可行的。

翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点受力性能试验

目的试验研究翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点的受力性能,考查翼缘削弱程度以及削弱方式对其受力性能影响.方法在钢筋混凝土梁端翼缘内预埋刚度调节盒,使得梁端塑性铰外移,通过制造6个翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点模型试件,并对试件进行拟静力试验,研究该类型节点的破坏机理;通过改变梁端翼缘内预埋刚度调节盒的数量和方式等参数,考察该类型节点破坏的主要影响因素.结果梁翼缘预埋刚度调节盒对框架梁刚度的调节明显;梁端塑性铰出现在刚度调节盒所处位置,可实现塑性铰外移;试验测得节点的位移延性系数均不小于5.3,抗震性能较好.结论翼缘削弱型钢筋混凝土框架梁柱节点可明显改善普通梁柱节点的抗震性能,通过在梁柱节点翼缘处设置适当数量的刚度调节盒,可更易实现"强柱弱梁"的抗震设防目标.