条形缺陷对L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响

通过抗硫化物应力腐蚀试验、慢应变速率拉伸试验、氢含量测试等方法研究条形缺陷对H_(2)S环境下L360管线钢环焊缝硫化物应力腐蚀开裂敏感性的影响。结果表明,环焊缝在72%、85%和110%SMYS(最小屈服强度)应力水平下,热影响区出现裂纹且裂纹长度随加载应力增大而增大;条形缺陷环焊缝试样在屈服点后快速发生断裂,其断裂应变(0.024)仅为非缺陷环焊缝试样的21.05%;条形缺陷存在促进氢离子在裂纹尖端聚集从而加剧发生开裂倾向,消氢处理技术可以有效降低氢含量,降低环焊缝抗硫化物应力腐蚀开裂敏感性降低。

BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土黏结性能分析

对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土中的黏结性能进行了试验和分析研究.对不同RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度的试件进行了拉拔试验,研究其对黏结破坏模式、黏结滑移响应和黏结强度的影响,并提出了BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移理论模型.结果表明:BFRP筋RTSF混凝土黏结破坏类型包括拔出破坏、劈裂破坏以及拔出且劈裂破坏;BFRP筋直径对黏结破坏模式无显著影响,而RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度均对黏结强度有较大影响,且RTSF体积掺量与极限黏结强度呈正相关,BFRP筋直径和嵌入长度对其影响与之相反;当RTSF体积掺量从0增大至1.5%时,其极限黏结强度最大可提高约23.87%.与已有模型相比,所提出的黏结滑移理论模型对BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移曲线具有更高的拟合精度.

钢筋非均匀锈蚀与混凝土开裂试验及数值模拟

采用恒电位驱动氯离子渗透并加速钢筋锈蚀来模拟海洋钢筋混凝土锈蚀,研究了水胶比、保护层厚度和钢筋直径对试件锈胀开裂的影响;利用COMSOL Multiphysics软件建立了真实骨料混凝土模型并进行数值模拟.结果表明:本试验制备的混凝土试件在恒电位加速锈蚀下钢筋发生非均匀锈蚀并导致混凝土产生3条主裂缝,钢筋临界锈胀应力为2.85~3.51 MPa,开裂时间为190~311 h,降低水胶比及增大保护层厚度均可延缓锈胀开裂时间;数值模拟可以很好地再现钢筋混凝土非均匀锈蚀过程,其获得的锈胀应力演变及混凝土开裂模式与试验结果吻合.

重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明:等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%~19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%~1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。

橡胶混凝土与变形钢筋黏结性能试验研究

共设计制作9组试件,对钢筋内贴应变片的试件进行拉拔试验,系统研究了橡胶体积取代率、钢筋直径、锚固长度对变形钢筋与橡胶混凝土黏结性能的影响。观察了试件破坏形态并通过计算得出试件极限黏结应力和滑移量,得到了不同因素下黏结应力、相对滑移分布规律以及不同锚固位置处的黏结应力-滑移曲线。建立了考虑橡胶体积取代率下变形钢筋与橡胶混凝土黏结应力-滑移本构关系模型;通过对相同滑移值下不同位置(距自由端距离)处黏结应力的量纲一化处理,得到了不同橡胶体积取代率下的变形钢筋与橡胶混凝土的黏结位置函数。结果表明:橡胶体积取代率增加,极限黏结应力减小,对应加载端滑移量先增加后减少;钢筋直径、锚固长度增大均会导致极限黏结应力减小,对应加载端滑移量减少;对比各位置处黏结应力-滑移曲线发现,橡胶体积取代率增加、钢筋直径及锚固长度增大均会加剧黏结应力的不均匀分布;相对滑移量会随着橡胶体积取代率增加而增加,随着钢筋直径、锚固长度的增大而减少。

钢筋混凝土过渡墩盖梁开裂成因分析及加固处治

G42沪蓉高速公路湖北省境内某大桥全长668.04 m,全宽24.5 m。上构预应力混凝土T梁采用先简支后结构连续,下构桥墩盖梁横桥向长10.90 m,顺桥向宽2.20 m,悬臂长度1.75 m。19号桥墩盖梁由于混凝土保护层厚度偏厚,混凝土浇筑养生质量不佳,导致盖梁的两侧立面、底面均出现了网状裂缝,裂缝宽度超限且数量多,同时盖梁顶面出现了一条贯通的横向裂缝。结合工程实例,介绍了该桥墩盖梁加固采用的张拉预应力碳纤维板法、张拉预应力钢筋法、粘贴钢板法等加固方法。

某复杂高层结构设计分析与探讨

分析本项目建筑的不规则内容,并且运用正确的抗震设计概念,针对该工程特点及结构设计难点,经过全面、可靠的计算分析,提出相应的抗震加强措施。主要包括关键剪力墙全高设置约束边缘构件,满足正截面抗弯承载力中震不屈服、斜截面抗剪承载力中震弹性的性能目标,对关键处楼板进行应力分析,对楼板分析中应力较大的部位加大配筋、连接板截面加大与配筋加强,以及通过改变建筑布局增设连接板等措施。结果表明,采取上述加强措施,该结构设计能实现拟定的抗震性能目标,结构安全可靠。

高速铁路简支箱梁钢筋网片十字焊接疲劳性能

运用智能化技术将高铁简支箱梁钢筋网片骨架制作工艺从人工绑扎提升为十字焊接。本文以M1—M5共五组试件及钢筋母材为试验对象,研究焊接损伤对高铁简支箱梁钢筋网片骨架中十字焊接钢筋疲劳性能的影响,分析应力幅、应力比两个关键因素对十字焊接钢筋疲劳性能的影响。结果表明:十字焊接钢筋的疲劳破坏多发生在焊点附近,是一种典型的脆性破坏。随着应力幅降低,试件的疲劳寿命明显增大。在低应力幅下,疲劳寿命敏感性较高。随着应力比的增大,疲劳寿命减小,疲劳应力幅值减小,疲劳寿命和疲劳应力幅度对应力比敏感性逐渐增大。根据试验结果拟合了各个工况下及综合各工况整体疲劳S-N(应力幅-寿命)曲线。母材钢筋200万次疲劳应力幅约为236.49 MPa,按照存活率97.7%,修正后为230.16 MPa。M1—M5各组试件疲劳应力幅为91.87~194.03 MPa,修正后疲劳应力幅为81.19~186.10 MPa,平均值为130.36 MPa。总体上,钢筋200万次疲劳应力幅约为128.72 MPa,比母材疲劳应力幅下降了45.75%。

混凝土梁内坑蚀钢筋的疲劳断裂特性及其压磁表征研究

文章开展带蚀坑纵筋的混凝土梁疲劳试验,实时测量和分析坑蚀钢筋的压磁信号。研究结果表明:纵向钢筋在跨中蚀坑处的脆性断裂引发梁的疲劳失效,蚀坑会严重降低混凝土梁的疲劳寿命;跨中挠度、混凝土压应变和压磁信号均符合疲劳三阶段的变化规律,压磁滞回曲线变幅能够反映梁中坑蚀钢筋的疲劳损伤进程。基于断裂力学方法预测了梁内坑蚀钢筋的疲劳裂纹扩展过程,并通过建立压磁信号和钢筋蚀坑处应力强度因子的定量关系获取混凝土内坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展速率,发现断裂力学方法和文章压磁方法预测的裂纹扩展结果基本一致且压磁信号对混凝土梁内坑蚀钢筋疲劳裂纹扩展很敏感。研究结果有望为基于压磁方法评估锈蚀钢筋混凝土梁疲劳损伤提供依据。

反复拉伸加载下钢筋力磁耦合效应

为探究钢筋的力磁耦合特性,开展反复拉伸试验,研究了钢筋应力σ、应变ε与漏磁强度法向分量B_(Z)之间的关联,引入了“应力变化参量”σ_(N)与“漏磁强度变化参量”B_(N).结果表明:钢筋反复拉伸过程中ε值与B_(Z)值均具有可逆性,且应变幅的增大使得B_(Z)变化速率减小;σ与B_(Z)的波动周期相同,波动方向相反;不同反复拉伸阶段下应力幅与漏磁强度变化率的比例关系一致,且相对偏差率小于9.40%;σ_(N)与B_(N)呈线性关系,拟合直线斜率接近1.000,表明应力幅变化率与漏磁强度变化率相对等;仿真分析与试验结果吻合.

埋入式振弦传感器的埋设影响研究

针对埋入安装的振弦式传感器设计传感器变异性试验,研究直接绑扎法、预制块嵌入法、8字型扣件法、接长杆安装法、焊接法5种混凝土应变计和钢筋替换法、姐妹杆等效法2种钢筋应力计埋设方法的埋入影响,并对比埋入安装的振弦式混凝土应变计和振弦式钢筋应力计的测量情况。结果表明:1)在5种振弦式混凝土应变计的埋设方法中,预制块嵌入法埋设效果最好,单位荷载下的应变变异系数为4.97%;接长杆安装法、焊接法埋设效果较好,单位荷载下的应变变异系数约为10%;直接绑扎法、8字形扣件法埋设效果相对较差,单位荷载下的应变变异系数在20%以内,可作为补充或相互验证手段;2)2种振弦式钢筋应力计埋设方法钢筋替换法和姐妹杆等效法,单位荷载下的应力变异系数分别为-5.48%和-5.55%,埋设效果比较理想;3)振弦式混凝土应变计的预制块嵌入法和振弦式钢筋应力计的钢筋替换法、姐妹杆等效法埋设效果最佳,但预制块嵌入法操作繁琐,在工程上难以广泛应用,故振弦式钢筋应力计更适用于桩身内力的测试。

坑中坑基坑内坑支护桩弯矩发展规律

坑中坑基坑是一种较为复杂且尚未得到充分研究的基坑形式。为研究基坑开挖过程中内坑支护桩的内力发展规律,进行了施工过程中的支护桩内力现场测试。通过采集桩身纵向受力钢筋的应力来反演桩身弯矩,分析了支护桩桩身弯矩在施工过程中的发展规律。通过有限元数值计算拟合了试验结果,研究了外坑开挖深度和平台宽度变化时内坑支护桩桩身弯矩的变化趋势,结果表明:坑趾系数(外坑平台宽度/开挖深度)与内坑支护桩桩身最大弯矩的变化存在着密切联系,通过拟合给出了桩身最大弯矩增长率随坑趾系数的函数曲线,桩身最大弯矩增长率可作为坑中坑基坑中内坑支护桩设计时的安全系数加以考虑。

预应力精轧螺纹钢筋断裂原因

某快速路悬臂结构的多根预应力精轧螺纹钢筋在张拉锚固完成后出现断裂现象。采用宏观观察、化学成分分析、微观分析、力学性能测试等方法分析了钢筋断裂的原因。结果表明:钢筋近表面处的组织为回火马氏体,使钢筋表面对应力腐蚀较为敏感,且在安装钢筋后未对其采取有效保护措施,导致表面出现腐蚀坑;钢筋对中性不良,使钢筋在张拉后受到额外的剪切应力,在拉应力和剪切应力的作用下,最终导致钢筋断裂。

锈蚀钢筋与胀裂混凝土界面锈胀力分析研究

钢筋锈蚀使得钢筋与混凝土界面产生锈胀力,并导致混凝土开裂,影响结构的使用性能。而钢筋-混凝土界面锈胀力的评估是对混凝土结构性能准确评价的重要一环。考虑混凝土锈胀开裂过程中的拉应力软化行为,理论推导了界面锈胀力计算模型。将该模型计算值与现有模型及试验结果对比,发现考虑混凝土的拉应力软化可提高锈胀力的评估精度。

建筑钢筋材料的高应变率下拉伸力学性能研究

文中在设定好的5个等级应变率条件下,通过引入拉伸试验系统,对建筑钢筋材料的拉伸力学性能开展试验分析,研究应变率和屈服强度的关系,并且修正本构模型,以获取拉伸应力-应变关系的模型和材料参数。结果表明,钢筋的屈服应力伴随应变率提高而提高,越小的钢筋规格,在高速率下对屈服强度影响较大,完成修正之后的本构模型可以更好地描述拉伸应力-应变关系。

碳纤维及钢条加固拼接木构件抗弯性能的试验研究

为研究碳纤维及钢条加固墩接木柱的可行性,通过受力分析和等效应力模型等理论计算结果制作了3组不同试件,经对试件的抗弯试验,研究碳纤维布和钢条加固墩接木柱的破坏形式以及抗弯性能的差异,并对试验结果进行比对分析,得出2种木结构加固方式从理论到实际应用基本可行,总结的经验可供借鉴。

锈蚀钢筋应力-应变关系研究

从三种途径获取共267根锈蚀钢筋试件,其中,156根试验室外加电流锈蚀钢筋试件,35根大气环境自然裸露锈蚀钢筋试件,76根实际工程老构件中锈蚀钢筋试件.通过拉伸试验,研究了锈蚀钢筋力学性能变化规律,指出随着锈蚀的发展,钢筋屈服强度、极限强度、极限应变均发生退化,屈服平台缩短直至消失.同时,收集国内外已有锈蚀钢筋力学性能试验数据,建立了相应的数据库,经过统计、分析、比较后,得出了锈蚀钢筋弹性模量、屈服强度、极限强度、极限应变等力学性能特征值的回归公式和屈服平台消失时的临界截面锈蚀率.最后建立了不同环境条件下锈蚀钢筋的应力-应变关系数学模型.

锈蚀钢筋的随机本构关系

在已有锈蚀钢筋力学性能数据库的基础上,通过锈蚀钢筋拉伸试验和数据收集进行扩充.采用三维激光扫描技术获取锈蚀钢筋的三维实体模型,提取不同位置处横截面积并分析其纵向不均匀性.结果表明:锈蚀钢筋平均截面积与最小截面积之比R服从Gumbel极值分布,且随着钢筋锈蚀的发展,其横截面积分布愈发不均匀,R的均值和均方差均变大;随着钢筋锈蚀的发展,其名义屈服强度、极限强度和极限应变均有降低,屈服平台缩短,据此建立了锈蚀钢筋的确定性本构关系.统计分析发现,不同锈蚀率下的锈蚀钢筋力学性能服从正态分布,其变异系数随着锈蚀率的增加而增大,在此基础上建立了锈蚀钢筋力学性能退化的概率模型.最终把确定性的锈蚀钢筋应力-应变模型发展为随机过程模型,为锈蚀钢筋混凝土构件时变可靠性评估奠定了基础.

锈蚀钢筋的力学性能退化研究

从现场采样、试验室加速模拟腐蚀及模拟制作三个途径获取试件，通过对试件的拉伸试验，其结果表明：随钢筋锈蚀率的增加，钢筋的强度、延伸率随之下降。根据锈蚀钢筋的有限元分析，钢筋拉伸状态下的应力分布存在应力集中现象，随锈蚀率的增加，应力集中现象越趋明显。根据试验结果与分析结果的统计分析，提出锈蚀钢筋的应力与应变关系。

钢筋混凝土锈蚀膨胀力的数值模拟研究

计算分析钢筋混凝土中钢筋锈蚀量产生的膨胀应力是目前混凝土耐久性研究的重点问题。考虑混凝土中钢筋的不均匀锈蚀现象,应用有限元分析软件ABAQUS对钢筋锈蚀引起的混凝土内应力进行数值模拟,总结混凝土主拉应力的分布规律。