Behavior of Cantilever Slabs in a Blast Environment

Behavior of structural elements under blast loading is different from that under usual loading conditions that are considered in conventional structural deigns. Cantilever slabs are more vulnerable than most other elements under blast loads because of their shape. Understanding the blast behavior of cantilever slabs is useful in strengthening them against blast loads. In this paper, blast loading design envelopes for cantilever slabs are proposed using which, the blast behavior of conventional cantilever slabs can be identified. The paper describes the theories behind these envelopes and the way they can be applied to improve conventional designs. These envelopes have been prepared using numerical techniques. The theories used are accepted, verified and validated theories. The paper shows the possibility of converting a conventional cantilever slab design into impulsive regime design with minor adjustments to the structural design. It points out the importance of increasing slab thickness and controlling steel/concrete ratio for strengthening conventional cantilever slab designs and the requirement of reinforcement at top and bottom fibers.

盐冻循环作用下再生保温混凝土的抗冻性能研究

为研究再生粗骨料取代率对盐冻循环作用下再生保温混凝土抗冻性能的影响,对不同再生粗骨料取代率试件在盐冻循环0~100次下的宏观形貌、微观形貌、氯离子浓度、质量损失率、抗压强度和劈裂抗拉强度等指标进行对比分析。结果表明,盐冻循环100次后,再生粗骨料取代率为0的试件表面未发生明显变化,再生粗骨料取代率为30%和50%的试件表面出现再生粗骨料剥落和少量浆料脱落,再生粗骨料取代率至70%和100%的试件表面出现了贯穿性裂纹和再生粗骨料剥落现象。随着盐冻循环次数从0增加至100,不同再生粗骨料取代率试件的抗压强度和劈裂抗拉强度都呈现减小特征;在相同盐冻循环次数下,再生粗骨料取代率越高则试件的抗压强度和劈裂抗拉强度越小,再生保温混凝土试件的抗压强度和劈裂抗拉强度损失率都随着盐冻循环次数增加而增大。盐冻循环过程中,裂纹先在旧界面薄弱区产生,并随着盐冻循环次数增加而出现裂纹扩展并贯穿至新水泥砂浆中。

高强抗冻透水混凝土的配合比设计与性能评估

透水混凝土是建设海绵城市的关键材料。目前普通透水混凝土强度低,抗冻性能差,使其难以在机动车道和有抗冻需求的道路工程中应用。本工作基于颗粒堆积模型研制了抗压强度超过160 MPa的超高强胶凝基质,其具有较强的成膜能力,且稳定膜厚度(SPFT)随流动度的减小和骨料粒径的增大而增加。本工作还建立了SPFT与流动度的关系,进而提出了高强抗冻透水混凝土(HSFRPC)配合比设计方法。利用该方法设计并制备出抗压强度大于50 MPa、弯曲强度大于7.5 MPa、透水系数大于4 mm/s、抗冻等级达F300的HSFRPC。本试验分析了骨料粒径和孔隙率对HSFRPC工程性能(力学性能、透水性能和抗冻性能)的影响规律。基于雷达图的性能评估结果表明:骨料粒径为2.36~4.75 mm、设计孔隙率为20%的HSFRPC工程性能优越且各项性能均衡,可供寒区道路工程参考。

纤维素纤维增强面板混凝土制备与机理研究

【目的】提高面板混凝土的抗裂性能。【方法】设计了单掺粉煤灰、粉煤灰+MgO混掺、粉煤灰+纤维素纤维混掺的3种不同组合的对比试验,以检验不同掺和料对面板混凝土强度、变形性能、宏观抗裂性能、微观早期抗裂性能等的影响,并分析了其抗裂机理。【结果】纤维素纤维增强面板混凝土的劈拉强度和极限拉伸值最高,初裂起始时间最晚,单位面积裂缝数目最少,说明掺纤维的效果最好,抑制了水泥浆体早期裂缝的发展,其抗裂性能最优。另外微观扫描电镜分析表明,掺粉煤灰和纤维素纤维后面板混凝土的90 d龄期的试块结构较为致密,后期形成大量的团簇状短棒产物,能谱分析显示产物中钙的比例下降,硅铝比例提高,后期的粉煤灰水化消耗了一定的钙,降低了产物的钙硅比,形成产物进一步填充密实,强度得到提高。【结论】纤维素纤维对于面板混凝土的抗裂性能有显著提升,这为提升混凝土抗拉强度提供了一种新的思路,具有广阔的应用前景。

超长泄槽底板抗冲磨混凝土修复施工技术研究与应用

云南某水电站的溢洪道泄槽基础混凝土与底板抗冲磨混凝土受长间歇浇筑的影响,溢洪道运行几年后,在高速水流和空蚀作用下,溢流面斜坡段和圆弧段超长泄槽底板抗冲磨混凝土遭到水毁破坏严重。针对泄槽修复技术要求高,结构形式复杂及施工工艺难度大等特点,通过分析超长泄槽底板的破坏机理,从抗冲磨混凝土施工、修复工艺、施工质量控制等方面进行了较为系统的技术研究和应用,工程实践结果表明,泄槽底板修复效果良好。

抽水蓄能电站高性能抗裂面板混凝土力学性能试验研究

为了提升抽水蓄能电站抗裂面板混凝土的综合性能,设计了不同配合比下高性能抗裂面板混凝土的力学性能试验。结果表明:水胶比对抗裂混凝土强度、耐久性和极限拉伸变形有重要影响;水胶比设计为0.33,硅粉和聚丙烯纤维对面板混凝土的强度和抗拉特性有明显的提升作用,而膨胀剂和聚丙烯纤维可以对混凝土干缩变形、自身体积变形以及裂缝的产生起到很好的抑制作用;综合考虑混凝土的各项力学性能以及单位线性变化量,得到高性能抗裂面板混凝土的最佳配合比方案为:水胶比0.33,粉煤灰、硅灰、膨胀剂、纤维掺量分别为60 kg/m^(3)、20 kg/m^(3)、21 kg/m^(3)和0.6 kg/m^(3)。

利用铅锌尾矿制备低碳混凝土试验研究

基于黄氏致密配比理论与火山灰材料应用的双重设计理念,旨在利用铅锌尾矿制备低碳混凝土。为评估混凝土性能,进行了抗压强度试验、冻融试验、抗硫酸盐侵蚀试验及有毒物浸出检测。结果显示,通过调整火山灰材料掺量,铅锌尾矿的耐久性得以满足,并使混凝土无害化。本研究不仅达到节约资源的目的,还满足了混凝土的安全性、耐久性、工作性、经济性和生态性要求。

混凝土抗冻性的定量化设计

通过对混凝土抗冻性的跟踪检测和室内外对比试验分析 ,建立了与建筑物安全运行寿命相关的混凝土抗冻性定量化设计模式、统计模型和技术条件 ,为最终建立适合我国国情的混凝土抗冻性定量化设计标准奠定了初步的基础。

基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.

掺聚合物纤维面板混凝土的防裂抗冻性能

严寒区面板混凝土的抗裂防冻性能对大坝的耐久性具有较大影响,本文采用平板法研究了不同聚丙烯腈纤维掺量对掺粉煤灰面板混凝土的早期抗裂性;采用冻融试验、气泡参数试验方法研究了掺聚丙烯腈纤维面板混凝土的质量损失、相对动弹性模量变化、气泡参数变化特征。研究结果表明:细短型聚丙烯腈纤维在面板混凝土内分布的平均间距约为5.98 mm,聚丙烯腈纤维的增强阻裂效果提高了面板混凝土的强度和早期抗裂性;掺入聚丙烯腈纤维后,面板混凝土的引气效果更好,且引入气泡的间距系数小于200μm,聚丙烯腈纤维弹性模量随温度降低而增大的特点,可以提高面板混凝土的抗冻性能。

低温混凝土抗冻临界强度影响因素的研究

目的针对低温条件下东北地区冬季施工特征,研究不同养护制度、水灰比、龄期对普通C30混凝土幼龄期抗压强度以及幼龄期抗冻临界强度的影响.方法采用一次冻结法,在-20℃的条件下养护7d,以混凝土在后期继续标准养护条件下强度增长的百分率(95%)作为评价标准.结果得出不同养护温度条件下混凝土的幼龄期抗压强度,以及标准养护条件下表干状态与表面浸润状态下混凝土的抗冻临界强度.结论水灰比在0 4～0 6的范围内,随着水灰比的增大,表干状态混凝土达到抗冻临界强度的时间由12h增加到26h,浸润状态混凝土达到抗冻临界强度的时间由36h增加到70h,而且在冬季施工低温环境中浸润状态混凝土所需的抗冻临界强度为8 5～9MPa,远大于表干状态混凝土的抗冻临界强度2 5～3MPa.

青藏高原地区混凝土冻融环境量化方法

对青藏高原地区混凝土冻融环境进行合理量化是高原抗冻混凝土设计所面临的首要问题。该文通过对处于同一冻融环境作用等级下的平原与高原地区大气及地表温度特征进行比较,发现相较于平原地区,高原地区因太阳辐射强度大,具有年正负温交替次数更多、温度日较差更大且日最低温更低的环境温度特征。通过将地表温度近似代替混凝土结构物表面温度,结合青藏高原1971-2003年20个地区的典型气象年数据,建立了与最冷月平均气温及年太阳辐照量相关的青藏高原地区混凝土年均冻融循环次数确定方法。利用该方法对青藏高原主要地区混凝土年均冻融循环次数进行估算,结果表明,青藏高原地区混凝土年均冻融循环次数主要集中在150次以上,部分地区甚至大于200次,因此,高原地区应加强对混凝土进行抗冻耐久性设计。最后,该文给出青藏高原地区混凝土结构物抗冻设计等级推荐值。该研究可为青藏高原地区混凝土抗冻耐久性设计提供参考。

十三陵蓄能电站上水库面板质量检测和抗冻性评估

十三陵抽水蓄能电站上水库的钢筋混凝土面板是一种在严酷冻融循环条件下运行的钢筋混凝土结构。为保证电站安全稳定运行 ,进行了上水库面板混凝土强度和缺陷的跟踪检测 ,建立了面板混凝土温度和冻融循环微机自动检测系统 ,开展了不同配合比面板混凝土模拟试件的抗冻试验及面板混凝土室内外对比关系的试验研究 ,并对面板混凝土的抗冻安全性作了初步评估。上述工作取得了初步成果 ,为上水库的安全持久运行奠定了良好的基础。

超高面板坝面板临界挠度探讨和设计改进

新近建成的一批坝高大于150m的面板坝的面板都发生了沿垂直缝的挤压破坏问题,因此,避免面板发生挤压破坏成为超高面板坝设计中有待解决的重大设计课题。通过分析面板发生挤压破坏的工程实例,提出了面板挤压破坏的临界挠度,通过控制挠度来控制面板压应变,避免面板发生挤压破坏;还提出了超高面板坝防止面板挤压破坏的具体设计改进方法。

干湿循环对面板混凝土抗冻耐久性的影响

针对我国北方面板混凝土服役过程中遭受的干湿与冻融循环共同作用导致的混凝土性能劣化问题,以浸烘循环和冻融循环模拟实际情况并同时考虑先后次序问题,通过对试件进行0、20、40、60次的浸烘循环预处理,开展了混凝土冻融循环试验,探究了干湿循环对混凝土抗冻耐久性的影响。试验结果表明,干湿循环在一定程度上会加剧冻融循环带来的损伤,随着浸烘循环预处理次数的增加,混凝土在冻融过程中的质量、动弹性模量、超声波波速大幅降低,渗透系数大幅增加;微观上,浸烘循环预处理造成混凝土微观层面上的初始损伤并产生初始微裂纹,使水分更易侵入混凝土,导致在冻融循环中更易产生新的微裂纹及初始微裂纹的发育,从而降低混凝土抗冻耐久性。

保水降温功能水泥混凝土铺面材料组成设计与性能研究

将水泥、粉煤灰和磨细高炉矿渣作为保水材料灌注于多孔水泥混凝土母体中,形成具有保水降温功能的铺面材料。分别提供了多孔水泥混凝土母体和保水材料的设计方法,并成型试件对保水铺面水泥混凝土材料的强度、降温效果和抗冻性进行了测试。实验结果表明设计的多孔水泥混凝土母体和保水材料均满足施工和功能要求,成型的保水降温功能水泥混凝土试件28d抗压强度和抗折强度分别能够达到27.7和38.2MPa;在最高气温为33℃的测试条件下,其表面最高温度比普通水泥混凝土降温7℃左右,但随着水分的减少降温效果变差;此外,冻融后保水降温水泥混凝土抗压强度会下降,但不明显。

洪家渡水电站面板混凝土防裂措施研究及其应用

通过对洪家渡水电站面板堆石坝面板混凝土的原材料、配合比、施工工艺以及结构等方面进行的防裂措施研究,推荐选用了合适的混凝土水胶比和较大掺量的优质粉煤灰;水泥选用自身体积收缩小的品种,掺用补偿收缩材料以及聚丙烯纤维;施工上尽可能降低坍落度,加强养护;结构上研究了面板的合理配筋率和配筋位置,并采取降低对面板混凝土的约束等措施。实践证明,取得了很好的防裂效果。

混凝土面板坝趾板体型设计

根据库克建议的趾板体型设计新思想,结合水布垭面板堆石坝趾板结构的具体设计,对趾板体型设计相关的"Y"线的定位、标准剖面体型参数的确定、趾板坐标的计算等进行了阐述。提出了运用向量法建立空间局部坐标系与整体坐标系的转换关系,从而使趾板坐标计算简捷方便,且易于设计修改。对计算方法和坐标转换关系作了详细介绍,可直接运用于类似工程设计,从而使设计工作量大为减少。

粉煤灰、MgO膨胀剂和减缩剂对面板混凝土抗裂性能的影响

面板混凝土的抗裂性能对面板堆石坝的服役寿命具有较大影响。试验研究了掺粉煤灰、MgO膨胀剂和减缩剂的面板混凝土力学性能、干缩性能以及抗裂性能,并与基准混凝土进行了对比。结果表明:在混凝土中掺入20%粉煤灰有利于后期强度的提高,而掺6%MgO膨胀剂或1%减缩剂会降低各龄期的混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和极限拉伸值。掺加20%粉煤灰、6%MgO膨胀剂或1%减缩剂都在一定程度上降低了混凝土各龄期的干缩率并提高了混凝土的早期抗裂性能,其中掺6%MgO膨胀剂抑制混凝土干缩并改善混凝土抗裂性能的效果更佳。

新旧建筑抗震设计规范关于“强柱弱梁”的对比和分析

从框架柱弯矩调整系数、抗震构造措施等方面对我国新旧建筑抗震设计规范(GB 50011-2010和GB 50011-2001)关于"强柱弱梁"上规定的差异进行了比较分析,详细地分析了影响"强柱弱梁"实现的主要因素。采用新旧两个抗震设计规范分别对抗震等级为一、二、三级的3个钢筋混凝土现浇楼板框架结构进行了计算分析,分别计算新旧两个规范下,考虑现浇楼板及其钢筋对框架梁抗弯承载力的贡献时节点处柱梁端实际抗弯承载力比,并对其进行了比较分析。