新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能.建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响.基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式.研究结果表明:该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉承载力计算公式得到的计算值与有限元模拟值吻合良好.

高强螺栓锥孔灌浆连接的预制天沟抗剪性能试验研究

针对装配式混凝土建筑工程中多采用现浇天沟导致安装工序复杂的问题,为了探讨预制天沟替代现浇天沟的可行性,提出一种由预留锥形灌浆孔、高强螺栓、螺母、紧固件和高强灌浆料构成的预制构件连接方式,即“高强螺栓锥孔灌浆连接方式”,并对采用该种连接的简化天沟试件进行竖向力加载试验,研究预制天沟与预制混凝土剪力墙结合面的抗剪性能。结果表明:高强螺栓锥孔灌浆连接的预制天沟性能可靠,剪力作用下,试件未发生脆性破坏,螺栓未断裂;天沟等非结构预制构件,可以采用该种连接方式与预制结构构件连接;提出了该种构造下单个螺栓连接件的抗剪承载力计算公式,可为工程应用提供参考。

纳米SiO_(2)增强高强套筒灌浆料及高温后性能试验研究

研究了常温下不同纳米SiO_(2)(NS)掺量(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)对高强套筒灌浆料流动度和强度的影响,以及不同高温温度(150、200、250℃)下NS掺量对高强套筒灌浆料质量损失和强度的影响,并进行了微观机理分析。结果表明:常温下,NS的掺入降低了灌浆料的流动度,灌浆料的强度随NS掺量的增加先增大后降低;高温后,灌浆料的质量损失率随温度的升高逐渐增大,抗折强度逐渐降低,抗压强度先增大后降低;NS的掺入能够降低灌浆料的质量损失率和抗折强度损失率,提高抗压强度,且随着NS掺量的增加,质量损失率和抗折强度损失率先降低后增大;NS能够改善灌浆料的内部孔结构;随着温度的升高,灌浆料的内部结构先密实后疏松。

组合膨胀剂对风电灌浆料早期膨胀性能的影响

基于改进的竖向膨胀率(εv)测试方法,获得了高强风电灌浆料0~24 h、1~7 d的εv发展全曲线;并研究了掺合料比例及组合膨胀剂比例对灌浆料εv、流动度、力学强度的影响.结果表明:灌浆料0~24 h竖向膨胀率曲线呈“四阶段”特征;在0%~20%掺量范围内提高硅灰掺量,灌浆料流动度下降,0~24 h内εv曲线峰值先增大后减小;塑性膨胀剂(PEA)对24 h内εv发展起主导作用,复掺氧化钙-硫铝酸钙双源膨胀剂(HP-CSA)后,εv峰值减小,24 hεv下降、3 hεv增大,有利于控制24 h与3 h的εv差值;在1~7 d内,0.03%掺量的PEA即可促进HP-CSA膨胀效能的发挥,6%以上掺量的HP-CSA可较好补偿竖向自收缩变形而获得净膨胀灌浆料;PEA与HP-CSA组合,可发挥时间上接力、效果上协同的膨胀调控作用,可分阶段、按需设计,从而实现对灌浆料7 d内竖向膨胀率的精细调控;随组合膨胀剂掺量增加,灌浆料初始和30 min流动度无明显变化,28 d抗压强度先增大后减小;在本文研究范围内,0.06%PEA+6%HP-CSA是最优掺量组合.

铜尾矿砂制备装配式建筑用高强灌浆料的研究

利用铜尾矿砂替代石英砂作为骨料制备水泥基灌浆料,以满足装配式建筑领域的需求。研究了铜尾矿砂替代率、灌浆料水灰比以及灰砂比对铜尾矿砂装配式建筑用灌浆料性能的影响。研究结果表明:水灰质量比0.29,灰砂质量比0.9,铜尾矿砂代替率70%时,添加适当的化学助剂,铜尾矿砂灌浆料的流动度、强度、膨胀率等均满足JG/T 408—2019的各项性能要求,尾矿砂的使用降低了灌浆料的生产成本。

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术研究及应用

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术包括技术原理、实施思路和具体施工步骤,其由密布群桩富水砂层水平引孔、富水砂层水平引孔砂土流失控制、常规水平MJS注浆加固3个环节组成。技术采用引孔机钻杆+外套管进行水平引孔,实现立柱桩和高强度管桩的穿越,以及富水砂层中的长距离成孔,引孔过程中通过双液注浆对注浆线路进行一次加固,同时利用洞口安装的法兰盘+止回阀来进行砂土流失控制,减少引孔对地下构筑物和周边环境的影响,引孔完成后,进行常规MJS注浆加固,达到预加固目标,并形成具体的下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工步骤指导施工,大幅减少对地下构筑物和周边环境的影响,减少泥浆浪费,提高施工效率,经济社会效益较好,具有较好的推广应用价值。

高强灌浆材料结合卡箍在导管架受损构件加固中的应用

以南海某海域一施工船与四桩导管架基础发生碰撞为背景,结合当前研究对导管架受损区域的承载力进行分析,计算得到受损截面凹陷处的轴向承载力和极限弯矩。简述海洋工程领域中受损构件的加固修复方法,探讨卡箍技术的理论研究现状及其在实际工程中的应用现状。基于典型灌浆卡箍修复技术提出一种采用80 MPa高强度灌浆材料结合卡箍技术进行加固修复的新方案,并采用有限元软件对加固后的组合结构进行数值模拟。仿真结果表明,该组合结构可有效改善导管架受损区域受力状况,提高结构的承载力。简述该方案的施工流程,以期为实际工程提供参考。

冻融循环下全灌浆套筒连接接头试验研究

针对高强灌浆料和全灌浆套筒连接件,进行了不同冻融循环次数后的力学性能试验研究,并采用ABAQUS模拟了全灌浆套筒冻融循环后的损伤情况。结果表明:冻融循环后试块抗压强度损失最为严重;冻融循环50次内,试块的抗折强度损失率均小于5%;在冻融循环作用下,试件各接触面的粘结力下降,环肋位置受到的剪力增大,应变减小,平均破坏位移增加;经过75次冻融循环后,试件的极限粘结强度平均下降10.3%;试验与模拟对比得出,在冻融循环75次时,全灌浆套筒内灌浆料损伤严重,但灌浆料与钢筋之间的锚固性能并未完全失效;冻融循环100次时钢筋呈刮犁式拔出,试件破坏。

高强灌浆料加固灌注桩桩头研究

加固的桩头承载能力对静载试验成功与否至关重要,常规做法是采用混凝土进行桩头加固,但周期较长,且有时效果不好。统计表明,用混凝土加固的试验桩桩头,压爆数量占试桩总破坏数量的20%左右,基于此采用了高强灌浆料代替混凝土进行桩头加固。设计了水泥基高强灌浆料的配合比,制作了三组试块,轴心抗压强度试验结果表明,该材料短期强度发挥较快,1、3、7 d的平均抗压强度可以达到35.3、51.5、68.5 MPa。大量现场试验证明该材料加固混凝土试验桩在技术上是可行的,且具有很大的时间优势。针对不同承载力灌注桩,给出了桩头加固形式和龄期的建议。

高强钢筋连接套筒灌浆料配制与性能试验研究

为研究应用于装配式建筑钢筋连接的套筒灌浆料,做了抗压强度等级C80套筒灌浆料配合比及性能影响规律试验研究。通过单因素试验研究了水胶比、矿物掺合料、胶砂比对套筒灌浆料性能影响规律及作用机理。试验结果得出:(1)水胶比增大,初始及30 min流动度均逐渐增大,1 d、3 d、28 d抗压强度均逐渐减小,确定最终试验最佳水胶比为0.245。(2)石膏对于竖向膨胀率影响显著,石膏比例4.5%时膨胀率值达到最大值,3 h、24 h分别为0.09%、0.24%;粉煤灰对于流动度影响显著;适宜硅灰掺量能够提高28 d强度。得出胶材最佳比例m(水泥)∶m(石膏)∶m(粉煤灰)∶m(硅灰)=89%∶3%∶5%∶3%。(3)胶砂比能够提高强度,降低流动度,试验最佳胶砂比为1.1,初始流动度达到315 mm,28 d抗压强度达到88.99 MPa。

中空注浆矿用锚索用6.20 mm 2200 MPa钢丝生产

中空注浆矿用锚索用6.20 mm 2200 MPa超高强度钢丝因强度要求高,生产难度大,在生产时容易出现断丝,表面处理时采用盐酸两道次浸泡酸洗,酸洗后水冲洗采用先高压水冲洗再浸泡洗然后再高压水冲洗的方式,水冲洗后选用锌系高温快速磷化液,磷化时间3~5 min,选用8道次拉拔。采用该工艺生产的钢丝能够满足产品的要求。

α高强石膏灌浆料制备及性能研究

采用脱硫石膏水热法自制的α高强石膏为主原料,辅以少量水泥、粉煤灰和外加剂制备石膏基灌浆料。研究了不同原料配比以及减水剂、憎水剂和发泡剂等掺量对石膏基灌浆料强度、耐水性、收缩性及微结构等的影响。结果表明,随着粉煤灰、减水剂、憎水剂和发泡剂等掺量的增加,石膏基灌浆料强度均呈先增加后减小的变化趋势,同时耐水性与抗收缩性提升。当石膏、粉煤灰、水泥、砂等原料的质量百分数分别为37%、10%、3%、50%,减水剂掺量为0.5%、憎水剂为0.4%和发泡剂为0.02%时,制备的灌浆料初始流动度为308 mm,30 min流动度为248 mm,初凝时间170 min,28 d抗压强度可达50.2 MPa,软化系数达0.66,3 h竖向膨胀率为3.36%,24 h与3 h竖向膨胀率之差几乎无变化。

软土地区路基失稳机理及治理对策案例研究

软土地基路基失稳治理是公路工程中的难点问题,针对某高速公路软土区路堤滑移现象,根据现场工程资料,分析了路基滑移产生的原因,采用有限元强度折减法反演复杂条件下路基模型计算参数,估算临界滑裂面,提出了有效的治理措施,并对不同工况下治理后的路基稳定性进行分析。结果表明:软土地区应注意考虑气候及地下水因素,下雨及地下水丰富的地区更易发生路基失稳现象;公路工程范围内旧河道地形及后期淤积土体性质对路基的稳定性有较大的影响;抗滑桩加固可以减小土的侧向力传递,有效降低路基对抗滑桩外侧土体的影响,提高地基稳定性;用高压旋喷桩、抗滑桩及反压护道等措施相结合治理软土路段路基是可行的,可为类似软土地基治理提供参考。

超高性能灌浆料的含气量控制技术研究

采用不同消泡剂与引气剂复配配方来探索其对超高性能灌浆料流动度、流速、含气量和抗压强度的影响规律,并通过试验得到了较优配合比。结果表明:引气剂能提供灌浆料更高的流动度并能有效改善灌浆料浆体的流速,但掺量过高会明显影响高性能灌浆料的早期和后期强度;随着消泡剂掺量的增加,灌浆料的流动度和流速会逐渐减小,并且早期和后期强度几乎不受影响;而当消泡剂和引气剂的掺量分别为胶凝材料总重的5.6■和0.37■时,所得灌浆料的各项性能能够满足GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》中Ⅲ类灌浆料的性能指标。

HPMC及硼砂对新型防漏高强注浆料性能及微观结构的影响

与传统注浆料相比,防漏高强注浆料具有防漏和高强两大特性,但其过快的凝结速度严重影响施工质量。为了解决凝结速度过快以及泌水问题,研究了羟丙基甲基纤维素(HPMC)和硼砂对防漏高强注浆料凝结温度、凝结时间、保水率、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:当HPMC掺量在0.20%~0.30%(以下掺量均为质量分数)时,硼砂掺量的增加会导致最高凝结温度上升以及恒温时间缩短;掺入HPMC不仅可以提高浆料的保水率,且对注浆料具有一定的缓凝效果,与硼砂同时使用时能增强注浆料的缓凝效果;随着硼砂掺量的增加,浆液结石体的抗折强度和抗压强度呈先增大后减小的变化趋势,HPMC可以减弱硼砂对浆液结石体强度的影响,但是,随着HPMC掺量的增加,浆液结石体强度逐渐降低。当硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时,防漏高强注浆料能够在保证良好力学性能条件下获得更好的工作性能,此时,初凝时间达到1 h以上,3 d抗压强度达到36.58 MPa。增加HPMC掺量会导致钙矾石(AFt)晶体由柱状向针状转变,片状单硫型水化硫铝酸钙(AFm)逐渐减少,使结构松散,硼砂掺量为0.07%、HPMC掺量为0.25%时,AFt晶体呈柱状且分布均匀,相互之间具有较多的搭接点,结构更为致密。

高强灌浆料加固既有RC柱的偏心受压试验分析

为了研究不同参数下高强无收缩灌浆料加固钢筋混凝土柱的偏压性能,共设计制作了7个加固构件和1个对比构件进行了偏心受压试验,记录了各级荷载下构件的裂缝发展、挠度和整体的破坏形态等。结果表明:原柱混凝土和高强灌浆料加固层能很好地协同工作、共同受力;高强灌浆料作为新增材料极大地提高了偏心受压构件的极限承载能力,其中单侧加固的形式很好地改善了构件整体的受力状态,双侧和四面加固则对构件极限承载力和抵抗变形能力的提升更加明显,并且随着加固层厚度的增大,加固效果愈加明显。

结构修补用细石灌浆料高温后的性能研究

为了研究结构修补用细石灌浆料高温后的性能,试验分析了不同温度(200、400、600、800、1000℃)、不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)对细石灌浆料表观状态变化、质量损失、强度损失的影响规律,建立了温度与质量损失、温度与残余抗压强度的函数关系式。结果表明:在200~1000℃高温后,试件的颜色由灰色变至黄白色,温度越高,试件表面裂纹越严重;温度的升高以及高温持续时间的延长会导致试件质量损失以及强度损失的加剧;当温度为200℃时,两种冷却方式的抗压强度基本一致,升高至400℃及以上时,自然冷却试件的抗压强度高于浸水冷却;基于试验数据建立的拟合关系式的拟合效果较好。

松软厚煤层留顶煤动压巷道支护技术研究

针对松软厚煤层留顶煤动压巷道,在前期巷道地质力学参数测试基础上,分析巷道变形破坏的影响因素,通过围岩应力数值模拟分析,提出了针对性的松软厚煤层留顶煤巷道的高预应力注浆锚杆锚索支护方案。井下实践表明,采用高强度、高刚度、低密度的注浆锚杆锚索组合支护技术,可有效地控制巷道围岩变形,实现工作面安全回采。

强采动煤层大巷群变形破坏特征与锚注修复加固技术研究

煤层大巷群易受强烈采动影响,造成围岩剧烈变形破坏与支护结构严重失效,如何有效控制强采动煤层大巷群围岩稳定性对于保障矿井正常安全生产具有重要意义。本文以万家庄煤业一采区煤层大巷群为工程背景,分析了强采动大巷群变形破坏特征及影响因素,提出了大巷群“高强度锚注一体化”综合修复控制技术方案,开展了强采动大巷群修复现场工业性试验,并进行了修复过程中注浆量与注浆效果、锚杆锚索受力、围岩变形等监测分析。研究结果表明:强采动煤层大巷群在两翼工作面强采动应力叠加作用下呈现全断面变形破坏模式,相比于普通锚杆(索)支护,采用“高强度锚注一体化”综合修复控制技术方案后,大巷围岩最大垂直位移减小了80.5%,最大水平位移减小了76.3%,有效控制了围岩变形,现场实际应用效果良好。研究成果为强采动煤层大巷群围岩稳定性控制提供了一定的理论依据与工程参考。

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明:未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_(ab)(l_(ab)为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_(ab)时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_(ab);其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。