钢筋混凝土包护结构应力波传播特性研究

采用数值计算法，研究了应力波在钢筋混凝土包护结构中传播特性。针对两种注浆特性的混凝土钢筋包护结构：混凝土注浆脱空50％和混凝土注浆完全脱空，建立了两组对应的钢筋混凝土包护结构数值模型。通过ANSYS／LS—DYNA有限元软件计算得到应力波在两组模型中传播的时域信号，根据所得的时域信号分析得出应力波在两类模型中传播的固结波速和平均振幅比。结果表明：在注浆脱空50％情况下固结波速处于3200-4300m／s范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于0．15～0．85范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而减小；在注浆完全脱空情况下固结波速处于3400-4400m/s范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于O．1～0．75范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而减小。

海泡石纤维水泥电力电缆管混凝土包施工工艺

介绍了海泡石纤维水泥电力电缆管的优点及适用范围,在此基础上研究了海泡石管安装过程及混凝土包的工艺原理,并对其工艺流程及操作要点进行了详细论述,从而进一步推广该工艺在地下电缆工程中的应用。

工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

针对部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点区域后浇筑混凝土不易密实的问题,研究了受拉侧混凝土对局部半包裹部分包覆钢-混凝土组合梁(局部半包裹PEC梁)受弯性能的影响,进行了2根不同构造的局部半包裹PEC梁的四点弯曲试验,模拟局部半包裹PEC梁负弯矩区受力状态,对其受弯性能、延性、破坏形式等展开分析。结果表明:局部半包裹PEC梁表现出良好的延性,挠度达到l_(0)/50时截面抗弯承载力并未下降。型钢主钢件、混凝土的应变沿截面高度方向大致呈线性变化,可引用平截面假定计算受弯承载力及刚度。局部半包裹PEC梁受拉侧混凝土对其极限承载力与破坏模式影响不大,在计算局部半包裹PEC梁柱节点受力时可不考虑受拉侧混凝土作用,节点后浇筑区域可采用半包裹填充,以加快施工进度。此外,对局部半包裹PEC梁进行建模,进行梁受弯过程的有限元分析,对比模拟结果与试验结果,二者荷载-挠度曲线吻合较好,误差均在10%以内。

部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点抗震性能试验研究

为研究不同连接构造的部分包覆钢-混凝土组合梁柱节点(PEC梁柱节点)的抗震性能,对2个PEC梁柱节点试件进行了拟静力加载试验,研究了低周往复荷载作用下PEC梁柱节点试件的破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力和刚度退化等抗震性能。结果表明:强轴连接PEC梁柱节点的滞回曲线呈梭形和弓形,在达到极限承载力后仍能保持一定的延性和耗能能力;弱轴连接PEC梁柱节点牛腿与梁间的焊缝处发生破坏,未展现出预期的耗能能力,PEC梁仍在弹塑性状态,没有达到极限状态;PEC梁柱节点核心区混凝土替换为加劲肋板后,试件仍具有较好的承载力、延性和耗能能力,刚度退化规律无明显变化,且强轴连接节点与弱轴连接节点刚度变化规律基本一致;PEC柱牛腿设计过短会导致焊缝连接处断裂,试件延性和耗能能力得不到发挥,剩余刚度较大。

基于施工全过程健康监测的装配式部分包覆钢-混凝土组合结构体系动力特性研究

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合结构的动力特性,基于世博文化公园双子山项目,采用全过程健康监测手段对装配式PEC结构体系施工全过程的应力、加速度进行监测,研究其阻尼比和自振频率在施工过程中的变化情况,将实测结果与有限元计算结果进行对比。结果表明:结构应力计算值、自振频率计算值等均与实测值吻合较好,验证了结构施工全过程仿真模拟计算的合理性。施工过程中PEC框架梁柱及节点后浇区的型钢及混凝土应力实际监测结果均满足强度要求。节点后浇区混凝土浇筑前后,结构自振周期和阻尼比差别较小;结构顶部覆土恒载施加完成后,结构的自振周期和阻尼比均较之前有所增大。结构设计时阻尼比取0.04,小于施工完成后的阻尼比实测值最小值0.046,阻尼比取值偏于安全,设计阻尼比取值合理。

劲性骨架拱桥外包混凝土底模设计及拆除研究

为了探究大跨劲性骨架拱桥拱圈外包混凝土底模拆除工艺技术以及底模体系安全性问题,以奉节梅溪河双线特大桥为研究对象,从底模拆除的工艺流程探究其经济性、安全性,从底模模板系统的受力验算探究其设计合理性、安全性。为了验算底模模板的支撑安全性问题,依据相应的安全技术规范,对模板使用过程中可能出现的各种荷载进行计算,并按最不利进行荷载组合,计算模板使用过程中的荷载值;结合计算得到的最不利荷载值,对模板进行面板计算、次楞计算、主楞计算和吊杆计算,使其满足要求,进而确保模板在使用过程中的支撑安全性问题。结果表明,通过底模模板系统验算,其设计合理,底模拆除工艺采用吊篮结合吊具的方法,缩短了工期,减少了施工人员的投入,大大降低施工成本。

中承式拱桥主拱肋外包混凝土模板安装与施工技术

针对巫山大宁河大桥主拱肋外包混凝土施工难点,提出了一套适用于此工程的后带型拱肋底模安装技术和混凝土浇筑与养护技术。采用拱肋大模板拼装技术、桁架与底模安装施工平台组合创新技术及主拱底模移动安装施工技术,保障了拱肋底模安全,实现快速拼装。主拱采用C55混凝土(掺聚丙烯纤维),借助地泵泵送,采用竖向分环、纵向分段、多工作面共同进行的方法浇筑主拱圈外包混凝土,并进行精心养护。基于该技术,优质、安全、高效地完成了巫山大宁河大桥主拱肋外包混凝土浇筑施工,可为类似项目提供参考。

采用型钢吊平台对主拱圈进行外包混凝土施工的技术研究

四川省宜宾市岷江大桥是已经运营了近50年的一座老桥,亟须改扩建。由于桥梁地势受限且该位于主城区,大型设备无法进场搭设大型施工和操作平台,经过专家团队反复验证,决定通过型钢吊平台施工技术进行桥梁维修。岷江大桥全长532.75 m,跨径布置为:7×20+(55+100+100+55)+20m,桥梁分幅布置,右幅为老桥,建于1973年,于2001年进行加固改造;左幅为新桥,建于2000年。左右幅桥梁全宽28.6 m,横向布置为:2×(2×3.75 m双车道+3.5 m非机动车道+3m人行道+0.3 m人行道栏杆)。

输水工程大直径钢管外包混凝土垫层结构研究

为研究输水工程中垫层弹模和厚度对钢管外包混凝土结构应力分布的影响,确定垫层参数的最优取值,以引汉济渭二期输水工程为背景,运用有限元软件,对大直径钢管外包混凝土垫层结构进行分析研究。确定钢管及外包混凝土在垫层不同弹性模量、不同厚度下的应力状态。结果标明:设置垫层后,外包混凝土主应力明显降低,有效改善钢管及外包混凝土的应力分布;随着垫层弹性模量的减小,钢管的等效应力逐渐增加,外包混凝土的主应力逐渐减小;垫层厚度小于20 mm时,外包混凝土最大主应力随垫层厚度增大而减小,厚度大于20 mm时,外包混凝土最大主应力减小情况不显著,垫层最优厚度10~20 mm;垫层弹性模量和厚度同比例时,钢管等效应力和外包混凝土主应力基本不变。研究成果对输水工程中大直径钢管外包混凝土垫层结构选择具有参考意义。

某特大跨劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑方案比选研究

为研究劲性骨架拱桥外包混凝土单工作面浇筑和多工作面浇筑对拱圈力学行为的影响,文章依托某工程实例,利用Midas Civil软件建立大桥外包混凝土浇筑仿真分析模型,对比分析了方案一“5工作面12工作段”和方案二“4工作面7工作段”两种施工方案下拱桥外包混凝土的应力、钢管应力及拱圈变形情况。研究结果表明:两种方案下拱圈外包混凝土应力趋于一致,但方案一由于单次加载的混凝土湿重较大,造成钢骨架钢管应力水平和拱圈变形值均高于方案二。综合考虑拱桥受力以及现场作业条件,大桥外包混凝土施工采用方案二。

大跨度钢管混凝土劲性骨架拱圈外包混凝土浇筑过程力学行为研究

为研究单工作面浇筑对拱圈外包混凝土施工过程的影响,文章依托某在建大跨度钢管混凝土劲性骨架拱桥,利用有限元计算程序MIDAS Civil建立全桥分析模型,对拱圈外包混凝土分环分段浇筑过程中的外包混凝土应力、主弦管钢管应力及拱圈变形情况进行研究。结果表明:单工作面浇筑下拱圈外包混凝土应力总体为逐渐增大,局部位置有突变:由于拱架和外包混凝土的联合作用,以第一环外包混凝土合龙为分界点,弦管钢管未包的最大应力为先增大后减小;拱圈变形表现为“上下交替”出现“反拱”现象,但整体上随外包混凝土浇筑呈增大趋势。

装配式部分包覆钢-混凝土组合剪力墙受弯承载力计算

为研究装配式部分包覆钢-混凝土组合短肢剪力墙的受弯承载力和抗震性能,设计制作了5片短肢剪力墙。通过拟静力试验,分析轴压比、翼缘板厚度、混凝土强度和型钢强度对试件破坏形态、滞回性能、受弯承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力的影响。试验结果表明:短肢剪力墙表现为典型的压弯破坏;轴压比由0.4增大至0.6,试件的承载力及延性均降低;翼缘板厚度的变化对试件的承载力和延性影响较小;随着混凝土和型钢强度的增大,试件的承载力随之增大;罕见地震作用下,试件表现出良好的抗震性能,提出部分包覆钢-混凝土组合剪力墙受弯承载力计算公式,计算结果与试验值吻合度较高。

部分包覆钢-混凝土组合空腹梁受弯性能试验研究

为了研究部分包覆钢-混凝土组合空腹梁(简称PEC空腹梁)不同构造的效果及优劣,对5根不同构造措施的PEC空腹梁进行四点弯曲试验,研究其破坏形态、承载能力、变形性能、型钢与混凝土应变、型钢翼缘与腹部混凝土之间的滑移量等指标。试验结果表明:静力荷载作用下,5根PEC空腹梁均具有良好的延性和变形能力;从承载力和位移延性系数等来看,π型桁架构造形式较优;蜂窝及空腹构造形式在截面变化处易出现应力集中,使型钢下翼缘发生断裂破坏;型钢、混凝土应变沿截面高度基本符合平截面假定;型钢翼缘与混凝土之间的滑移量不大,对受弯承载力计算的影响可忽略不计。按全截面塑性准则来计算PEC空腹梁的受弯承载力是可行的,理论值与试验值误差较小。

预制装配式型钢部分外包混凝土梁受剪性能试验研究

提出了一种部分预制部分外包装配式组合梁,为研究其受剪性能,设计了5根预制装配式型钢部分外包混凝土(PPEC)梁和1根整浇部分外包混凝土(PEC)梁。观察了PPEC梁在竖向荷载作用下的剪切破坏特点并绘制了荷载-跨中挠度曲线,分析了混凝土强度等级、剪跨比和浇筑方式对受剪承载力的影响。试验结果表明:PPEC梁截面形式与构造基本可行,破坏形式均为剪压破坏。混凝土强度越高,PPEC梁受剪承载力越高;随剪跨比增大,PPEC梁受剪承载力降低;PPEC梁受剪承载力略小于整浇PEC梁。

十字形部分包覆钢-混凝土组合柱轴压性能数值分析与承载力计算方法

为研究十字形部分包覆钢-混凝土组合柱(PEC柱)轴向荷载作用下的受力性能,通过有限元软件ABAQUS建立了足尺十字形PEC柱模型,并利用已有的试验数据验证了其可靠性;在此基础上,进行了典型十字形PEC柱轴压全过程受力分析,揭示了其在轴压作用下的受力机理和破坏模式,并对该构件进行了受力性能参数分析,系统分析了含钢率、截面高宽比、钢材强度、混凝土强度、系杆间距和截面面积等参数对其轴压性能的影响规律。研究结果表明:十字形PEC柱受力性能良好,其破坏模式主要表现为柱中部混凝土被压碎,钢筋骨架向外发生鼓曲,横向系杆间的型钢翼缘发生波纹状的局部屈曲;极限轴压承载力随截面含钢率、钢材强度、混凝土强度和截面面积的提高而增大,但截面高宽比和系杆间距等对其承载能力影响不大。最后,考虑混凝土约束效应分区,提出了十字形PEC柱轴压承载力简化计算方法,计算结果与有限元模拟结果吻合较好。研究结果将为十字形PEC柱的设计和应用提供参考。

部分包覆T形蜂窝钢-混凝土组合梁受弯性能试验研究

进行了2个主钢件为T形蜂窝钢的部分包覆钢-混凝土组合梁(PECCS-T梁)的静力单调弯矩加载试验研究,并将其与已有的部分包覆H形蜂窝钢-混凝土组合梁(PECCS梁)的试验研究结果进行对比,考察主钢件受压翼缘对组合梁受弯性能的影响,并研究用钢量相近情况下增大蜂窝式主钢件截面扩张比对PECCS-T梁受弯性能的影响。研究结果表明:PECCS-T梁的破坏模式与PECCS梁的破坏模式不同,表现为受拉钢翼缘屈服后受压区混凝土被压碎。组合梁中的受压钢翼缘能有效地约束混凝土,显著提高组合梁的抗弯承载力、变形能力和延性。PECCS-T梁按主钢件最大削弱截面计算得到的理论值Mu与试验值Mtest比较接近。增大T形主钢件的截面扩张比,能够有效提高PECCS-T梁的抗弯承载力,且保持变形能力不降低。

部分包覆钢-混凝土组合梁抗火性能研究

为研究部分包覆钢-混凝土组合梁(PEC梁)的抗火性能,基于既有试验建立PEC梁有限元分析模型,对PEC梁高温下的受力性能展开研究,考察防火涂层厚度、截面尺寸等因素对构件温度场的影响,考察荷载比、防火涂层厚度、截面尺寸、纵筋配筋率等因素对构件耐火极限的影响。结果表明:温度越高,构件的跨中变形速率越大;构件的升温速率随截面尺寸和防火涂层厚度的增加而减小;荷载比、防火涂层厚度和截面尺寸是影响PEC梁耐火极限的主要因素。在参数分析的基础上,提出PEC梁耐火极限计算公式,计算结果与数值模拟结果的误差在5%以内,因此该公式可为PEC梁的抗火设计提供参考。

基于最优化原理的大跨度劲性骨架拱桥外包混凝土分环分段浇筑分析

针对大跨度劲性骨架拱桥施工阶段受力复杂、外包混凝土浇筑方案对劲性骨架受力影响较大的特点,提出基于最优化理论的外包混凝土分环分段数量设置方法。将主弦管应力与目标应力差值的平方设为目标函数,分环分段数量为设计变量,利用最优化原理建立外包混凝土分环分段浇筑状态下,可测变量之间的性态约束关系。以某在建主跨600 m的上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥为例,通过最优化原理求取外包混凝土分环分段数量设置的最优解,并进一步对肋间横联结构及混凝土浇筑顺序进行优化计算。结果表明:提出的基于最优化计算理论的外包混凝土分环分段设计方法是可行的;原设计方案主弦管压应力为342.6 MPa,优化后主弦管压应力仅为309.1 MPa,降低幅度可达9.8%;原设计方案拱顶最大下挠值为654 mm,优化后拱顶最大下挠值仅为629 mm,下挠值减少25 mm;肋间横联设计方面,建议采用X形空间横联而非采用I形平面横联,因前者在外包混凝土浇筑阶段的稳定性明显优于后者。

部分外包混凝土加固六边形孔蜂窝钢柱轴压试验

为研究部分外包混凝土加固六边形孔蜂窝钢柱的轴压性能,以混凝土强度及系杆间距为参数,对1根六边形孔蜂窝钢柱及5根部分外包混凝土加固六边形孔蜂窝钢柱进行了轴压试验.结果表明:相较于未加固的六边形孔蜂窝钢柱,混凝土部分外包加固能有效提升六边形孔蜂窝钢柱的承载能力及耗能性能.对于部分外包混凝土加固六边形孔蜂窝钢柱而言,随着混凝土强度的上升,其承载能力和延性会逐渐提高,且能有效约束六边形孔洞周边的变形和焊缝撕裂问题.随着系杆间距的减小,柱体承载能力逐渐变大,但其延性和耗能会降低.轴压状态下,部分外包混凝土加固六边形孔蜂窝钢柱的孔洞应力基本呈对称分布,孔洞周边最大应力多分布于六边形孔棱角处.