钢筋混凝土板柱节点冲切性能研究进展

为提高板柱节点冲切性能从而促进其工程应用,比较了各类抗冲切元件的不同布置形式、形状尺寸、几何参数以及组合形式对节点抗冲切承载力的影响,概括了受损板柱节点修复与加固的研究现状,梳理了不同开洞尺寸、距离、数量、形状及偏心荷载作用下开洞板柱试件抗冲切性能的研究成果,归纳了有无抗冲切钢筋和配置型钢剪力架板柱节点的抗冲切承载力计算方法以及基于机器学习的板柱节点冲切承载力预测方法。结果表明:各类抗冲切元件可通过改变布置形式、形状尺寸、几何参数以及元件组合从而改善板柱节点的冲切性能;板件开洞的尺寸越大、距离越远、数量越多,对节点的抗冲切性能越不利;基于数值模拟和规范改进得出的冲切承载力计算公式仅对特定试验有较高的预测精度,尚未形成较为统一的承载力计算公式,而基于机器学习的冲切承载力预测模型是未来研究的重点;需进一步开展关于受损板柱节点修复与加固方法的研究,对完善板柱节点抗冲切性能研究理论体系具有重要意义。

施工凿毛对铰缝抗剪性能影响研究

为研究空心板梁桥不同凿毛情况对铰缝受力性能的影响及其破坏机理,通过混凝土试块剪切流变试验和利用ABAQUS数值分析软件建立二维内聚力单元模型,分析了铰缝处受力情况和损伤破坏机理,并建立了凿毛界面混凝土抗剪本构关系,以此研究了凿毛深度和凿毛率对空心板梁桥铰缝抗剪性能的影响。研究结果表明:凿毛深度变化不能改变铰缝的受力模式,混凝土铰缝的薄弱面仍在交界面上;随着凿毛深度的增加,凿毛产生的齿状混凝土被剪断,铰缝抗剪强度大大提升;结合试验和有限元数值模拟,得出最佳凿毛深度为15 mm,高于施工规范建议的8 mm,此时铰缝抗剪强度相比凿毛深度为8 mm时提高了44.3%,且凿毛面积取最大凿毛率时,抗剪能力可进一步提高。

装配式混凝土预制叠合板节点施工技术研究

随着科技的进步,土建施工技术也在不断地创新,在保证环保节能的同时还要确保施工方便快捷、成本低,装配式混凝土预制构件叠合板施工工艺随之出现并被广泛推广。介绍了装配式混凝土预制构件叠合板节点施工质量控制。通过对预制构件叠合板节点施工的阐述,总结了叠合板节点施工注意细节、质量控制技术方法。

温度荷载作用下高铁纵连无砟轨道板间接缝界面损伤研究

高铁纵连板式无砟轨道的板间接缝作为一种后浇结构,在极端温度荷载作用下易出现界面脱黏等病害,不仅影响轨道结构整体纵向刚度及连接稳定性,同时对列车运行安全造成威胁。为探究温度荷载作用下板间接缝的界面损伤分布规律,首先,在无砟轨道内部布设温度传感器获取轨道板的温度场,基于实测数据制定轨道板温度分析工况;然后,基于双线性内聚力理论,建立同时考虑预应力钢筋作用及板间接缝界面损伤的纵连板式无砟轨道模型,并从垂直和水平方向分析实际温度场作用下接缝界面的损伤规律及分布差异;最后,将仿真结果与现场接缝损伤情况进行对比,确定接缝界面最不利受力位置,为指导工务部门精细化检修作业提供参考。结果表明:轨道板实际温度梯度存在超过高速铁路设计规范的情况;整体降温与负温度梯度耦合作用为最不利加载工况,垂直方向上宽接缝与轨道板垂直接触界面以及窄接缝与砂浆层接触界面损伤尤为严重;水平方向上接缝界面在邻近预应力钢筋区域可能存在隐蔽病害,在平均升温18.92℃时接缝界面在该区域均出现损伤,工务部门应加强关注接缝界面在预应力钢筋布置区域的损伤发展。

带波形钢板的UHPC免模板湿接缝抗弯模型试验研究

针对预制装配式桥梁中桥面板湿接缝处的受力特点和现有接缝构造形式,提出一种以预埋波形钢板为底模的超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)免模板湿接缝构造形式,解决接缝现场支模问题。为研究新型接缝的力学性能,设计了5片试验梁,以钢纤维含量为试验参数,开展四点弯曲全过程抗弯性能试验。结果表明:各试验梁主裂缝均位于预制段,发生弯曲破坏,接缝段未产生较大破坏;提高钢纤维含量可以增强UHPC-NC(Normal Concrete)界面黏结,提升接缝的抗裂性能,但对结构的抗弯承载力影响较小;钢纤维含量为1.0%的免模板接缝梁抗裂性能仅次于UHPC整体梁,同时具有结构简单、施工简化、造价经济等优点,说明该接缝构造形式运用于实际工程中是可行和可靠的;UHPC钢纤维含量建议取1.0%。

带钢暗梁的板柱结构边节点抗弯性能研究

板柱结构以其传力途径简捷、布置灵活等优势,在工程中得到了广泛的应用,但其也存在容易发生冲切破坏等不足。目前的研究主要集中在板柱结构中柱节点,关于边节点的研究则相对较少,但边柱对结构安全同样至关重要。首先建立了带钢暗梁的钢筋混凝土空心楼盖-钢管混凝土柱边节点有限元模型,并与其他学者的试验结果进行对比,验证了有限元模型的准确性。采用验证过的有限元模型,分析了混凝土楼板厚度、楼板混凝土强度、钢暗梁翼缘宽度等参数对节点抗弯性能的影响。研究结果表明:参数变化对正、负弯矩区的影响不同,楼板厚度、钢暗梁翼缘厚度、强度和高度的增大可以提高节点的抗弯承载力,但是过厚的楼板和楼板混凝土强度的提升会降低节点变形能力;方钢管厚度和轴压比的变化对节点抗弯性能影响不大。

桥梁拓宽中新旧桥梁连接方法和受力分析应用与研究

结合实际工程,研究了新旧桥梁之间的连接方法,研发了用于新旧桥梁连接的伸缩装置和沉降装置;采用有限元模型模拟新旧桥梁,分析了旧桥在拓宽后的内力变化,以及主梁位移变形的情况。结果表明:提出的新旧桥梁的连接方法在伸缩缝与沉降缝交点处可保持桥面平整,并有良好防水、防尘性能;老桥的主梁拓宽后在移动的车辆荷载作用下其内力较拓宽前减小很多,新桥的内力相应增加,说明新桥对旧桥的荷载起到了一部分的承担作用;新旧桥梁连接后,桥梁的整体性更好,受力更为均匀。

无梁楼盖板柱节点设计要点及设计建议

文章阐述了无梁楼盖板柱节点的常用设计方法,介绍了设计方法在工程实践中的应用及设计中对板柱节点进行抗冲切加强的各种措施,探讨了无梁楼盖防连续倒塌的设计思路,并针对当前设计中的不足提出建议。

基于ABAQUS的新型密拼叠合板承载能力比较研究

为优化密拼式叠合板侧向拼缝处的连接构造,设计一种在拼缝处设置抗剪键槽的密拼式钢筋桁架叠合楼板。利用ABAQUS有限元软件对7个密拼叠合楼板进行四点弯曲模拟研究,针对普通密拼式叠合板与不同形式的抗剪键槽密拼式叠合板的承载能力进行对比分析。结果表明:新型密拼式叠合楼板的承载能力较好,相较于普通密拼式叠合板提升了17%左右;当达到极限荷载时,其内置钢筋所受应力明显低于普通密拼式叠合板。通过对不同开槽形式叠合板的受弯性能进行对比分析,明确了新型抗剪键槽叠合板拼缝处设计的合理性,为新型拼缝叠合楼板在工程实践中的应用提供了理论依据。

浅谈双向叠合板后浇板带接缝施工质量控制措施

双向叠合板底板之间采用整体式后浇混凝土接缝,预制板四面出筋,施工安装方便,效率高,但存在后浇拼缝宽度大且明显,若施工中处理不当容易产生后浇板带漏浆、错台、蜂窝麻面,后浇拼缝施工质量后续的施工和进度影响大。本文以工业路旧西客站地块项目为工程背景,针对现场出现的叠合板后浇板带接缝施工质量差的问题,采取了一系列措施,有效提高了双向叠合板接缝处的施工质量。

支座脱空对拼宽空心板桥协同工作性能的影响

空心板桥是目前中小跨径桥梁应用最广泛的桥型之一,而支座脱空是该类桥梁较突出的病害,会导致桥梁受力体系发生改变,对空心板、铰缝及拼宽湿接缝产生不利影响,严重者会发生开裂甚至破坏。针对此问题,文章分别从不均匀沉降对支座受力的影响、支座脱空对桥梁结构受力的影响及提升措施展开研究。结果表明:拼宽桥不均匀沉降会导致支座受力不均甚至脱空;部分支座脱空会加剧其余支座受力不均,使其脱空或被压坏,并且增大空心板、铰缝和拼宽湿接缝的横向拉应力,可能导致开裂;减小支座的竖向刚度可改善支座反力的分布,控制支座脱空现象的发生。

铰缝损伤及铺装层对空心板桥横向刚度的影响

铰缝损伤是空心板桥梁较易出现的病害。为研究铺装层在铰缝损伤后对空心板桥梁横向刚度的影响,根据铰接板法理论,采用梁格法和Midas civil软件建立其有限元模型,对铰缝损伤后空心板桥梁的横向受力性能进行计算分析。研究结果表明:铺装层在空心板桥梁铰缝损伤后可起荷载横向传递的作用,提高了桥梁的横向受力性能,并且在多铰缝出现损伤时,提升效果更为明显;同时当铺装层厚度为10~20 cm时,铺装层厚度越大,桥梁的横向刚度越大,但对结构横向刚度的提升效果并不明显。

中小型高桩梁板式码头结构优化研究

以某旅游休闲码头工程为依托,以结构安全、节省投资为目标,对常规的高桩梁板式结构,通过优化桩基布置、调整结构分缝型式、设置大刚度靠船块体和挡浪边板,提出一种适应于中小型码头的新型高桩梁板式结构。经技术经济比较,优化后的结构可节省工程投资达623万元。同时针对该结构空间特征显著的特点,对其三维计算模型模拟原则、单元类型选择及桩基与上部结构的连接拟合进行分析研究,给出指导性意见,可为类似项目的结构设计提供技术借鉴与参考。

市政宽幅空心板梁桥加固设计关键技术

针对当前普遍暴露出来的装配式空心板梁桥病害,以武汉市三环线地面层五座空心板梁桥维修加固工程为背景,进行维修加固设计,提出的主要设计方法包括:梁体横向分块依次整体顶升的施工方案;新支座垫块双层设计;可根据现场实际情况进行适时调整的三种不同的支座垫块与墩台帽梁连接方式;铰缝跨缝植筋处理。施工过程及运营情况表明,这些设计方法在增加了施工的便利性,缩短了工期的同时,起到了良好的加固效果,有效恢复并提高了结构的整体受力性能、恢复了结构耐久性。

水平冷缝对大荷载无梁楼盖及类似结构的影响

首先,介绍了托板上水平方向施工冷缝对无梁楼盖顶板抗冲切承载力的不利影响,列举了3个不同地区地下车库坍塌的工程实例。其次,介绍了容易导致无梁楼盖顶板的托板或相似部位出现水平施工冷缝的3种情况。最后,给出了对投入使用的无梁楼盖结构加强日常检查的建议,一旦发现托板部位存在竖向折断裂缝,应立即采取应急措施以防止坍塌事故的发生。

接缝弱化后纵连板式无砟轨道温度效应研究

目前,纵连板式无砟轨道夏季高温胀板问题严重。高温产生的巨大温度应力导致轨道结构发生众多病害,其中,轨道板上拱尤为严重,已威胁高速列车的运营安全。为有效释放结构内部的温度应力,减少病害发生,通过建立设有弹性填充层的纵连板式无砟轨道计算模型,引入内聚力单元和混凝土损伤塑性本构,探讨两种节段长度及不同弹性模量下,整体温升作用时,宽窄接缝弱化对轨道结构应力、变形及损伤的影响。研究表明:(1)设置弹性填充层后,轨道板和接缝的纵向应力均得到一定程度释放,但会伴随着发生局部偏心和应力增加;(2)弹性填充层的设置会使接缝、轨道板和层间界面损伤产生的临界温升降低,结构损伤较大时,轨道板和接缝的应力释放会受到限制,并且弹性填充层附近也会产生一定上拱增量;(3)两种节段长度下,损伤和应力释放量均会随着弹性模量降低逐渐增大,因此,节段长度为4块板时,弹性填充层弹性模量选取建议高于1775 MPa并低于3550 MPa,节段长度为3块板时,弹性填充层弹性模量选取建议高于355 MPa并低于1775 MPa;(4)两种节段长度下,随着弹性模量降低,轨道板和钢轨最大上拱增量逐渐增大,对于钢轨,两种节段长度下的竖向位移均在规范允许范围内。

钢管混凝土加劲环管板节点受力性能研究

为研究钢管混凝土加劲环管板节点在轴向拉力作用下的受力性能,开展了3个节点试件的单调加载试验,分别得到了管板节点加强前后的荷载-位移曲线和破坏模式。试验结果表明:SPR节点在单调荷载作用下主管和加劲环发生局部屈曲,表现为延性破坏;CFT节点在荷载作用下主管壁发生剪切破坏,荷载-位移曲线没有明显的屈服段,表现为脆性破坏;CFTR节点在荷载作用下,连接板处加劲环发生剪切破坏,同时加劲环局部V形屈曲;加劲环能够明显提高管板节点的承载力,同时改善节点的塑性性能;相较于主管外设加劲环,主管内部填充混凝土具有更好的承载力提升效果,节点的刚度变大但塑性性能变差;钢管混凝土加劲环管板节点具有加劲环和混凝土的双重特性,在显著提高节点承载力的同时保障节点塑性性能。在264个有限元模型参数分析的基础上,得到了双加劲环管板节点受拉承载力的计算方法,给出了加劲环厚度和宽度组合的设计建议。基于极限分析的塑性铰线方法,推导出SP节点和SPR节点极限承载力的理论计算模型,计算结果与有限元结果吻合较好。

超高性能混凝土预制板现浇湿接缝抗弯性能试验研究

为明确接缝及接缝内纵筋不同构造对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)预制板现浇湿接缝受弯性能的影响,以接缝设置及接缝内纵向钢筋连接方式为试验参数,对5块UHPC预制板试件的抗弯性能进行试验研究,获得UHPC板全过程的受力变形行为,推导了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力的统一计算公式。研究结果表明:接缝试件的破坏形态均为接缝截面受拉钢筋屈服后受压区UHPC压碎的正截面破坏。与纵筋连续的无缝整浇试件相比,接缝内纵筋采用直筋连续、直筋搭接、水平环形搭接和垂直环形搭接接缝试件的开裂荷载分别减少了54.6%,52.0%,51.0%和54.6%;屈服荷载分别减少了34.4%,35.7%,34.5%和33.3%;峰值荷载分别减少了29.7%,29.6%,34.7%和29.5%;延性分别提高了17.6%,2.9%,8.8%和5.9%。接缝试件的抗裂性能和抗弯性能是由接缝截面的性能所控制。当现浇接缝段内纵筋直筋部分的搭接长度满足规范要求时,接缝段内纵筋的不同构造形式对试件的抗弯性能影响较小,实际工程中,可采用较为简便的直筋搭接方式。提出了无缝和带接缝UHPC桥面板抗弯承载力统一计算方法,并且采用本文和其他文献试验结果验证了其适用性。

混凝土桥梁空心板铰缝劣化模拟及预养护研究

目的 研究大跨径空心板梁桥铰缝在不同损伤状态下铰缝混凝土劣化指标,为该类梁桥的预养护提供参考。方法 应用MIDAS软件建立有限元分析模型,并通过试验分析不同受损长度及位置下铰缝劣化指标,进而提出新型铰缝检测方案,基于试验提出铰缝劣化指标,结合注环氧树脂加固技术进行铰缝预养护;结合现有桥梁历年检测数据,提出铰缝混凝土服役年限预估方法。结果 提出了劣化指标公式及铰缝混凝土劣化模型,通过铰缝混凝土劣化模型可计算出劣化时间,试验桥梁采取新型检测方案和预养护结合技术后,铰缝混凝土劣化时间延长至未采取措施前的2倍以上。结论 应用新技术可以提前预防铰缝受损,节约维修加固成本,延长寿命,为此类空心板梁桥铰缝的预养护管理和维修加固提供参考。

空心板桥改造及加宽后对横向受力的影响

为了研究空心板桥在换板或加宽后桥梁的横向受力状态,基于铰接板法建立了多截面尺寸的空心板桥横向力学模型,对几种换板及加宽工况进行了计算,并将计算结果与ANSYS结果进行了对比.结果表明:换板时采用较宽的新板能有效降低各旧板的荷载横向分布系数,新板越宽降低效果越明显,并且两侧换板比仅换一侧时更明显;空心板桥加宽后,如横向车数不变,各旧板分担到的荷载会降低;横向车数增加,各旧板的荷载横向分布系数明显增大,此时应对旧板进行加固.在桥梁维护中,可用所提模型完成对空心板桥的换板及加宽设计.