基于声发射技术的高强全珊瑚钢筋混凝土板破坏特性研究

为了探究全珊瑚钢筋混凝土板破坏特性,设计了3种不同配筋率(0.85%、1.13%和1.41%)的高强全珊瑚钢筋混凝土板构件.结合声发射技术,开展了全珊瑚混凝土板构件四点弯曲加载试验,揭示了配筋率对高强全珊瑚钢筋混凝土板力学性能的影响.基于声发射参数速率过程理论,建立了损伤定量评估模型,并进一步提出了可用于工程实践的损伤评估准则.结果表明:随配筋率增大,高强全珊瑚混凝土板构件起裂荷载、起裂时间与峰值荷载均增大,但中心挠度降低了11.29%;单位时间声发射参数变化均存在2个峰值区,可作为板构件的起裂评判和破坏预兆;根据声发射参数累计值变化可将高强全珊瑚混凝土板构件破坏过程划分为轻度(<0.35)、中度(0.35~0.66)、高度(0.66~0.84)和重度(>0.84)损伤4个程度.所建立模型适用于不同配筋率的全珊瑚混凝土板构件损伤评估.

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明:PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。

纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

为研究纤维织物-高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土(HDC)加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆(TRM)加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明:采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TRHDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.

盐胀作用下埋地钢筋混凝土板受力性能试验研究

基于青海盐渍土地区埋地钢筋混凝土板现场模型试验,研究了考虑温度影响的盐渍土盐胀作用下钢筋混凝土板内及其表面的应力变化规律,并将其定义为“盐胀应力”。利用钢筋混凝土板内外应变监测结果,通过理论分析得出盐胀应力计算公式。基于Sum of sine函数模型将1年周期内盐胀应力的变化过程以及相对应的盐胀作用划分为发展阶段、稳定阶段、下降阶段3个阶段。其中发展阶段为每年10月至次年2月,温度变化范围为0~10℃,在该温度范围内,随着温度降低,盐胀应力不断增加,说明盐胀现象愈为强烈。对青海盐渍土地区的埋地结构物设计提出了建议,以期最大程度地减少盐渍土对埋地结构物的破坏。

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

高寒大温差超长钢筋混凝土板抗冲击荷载数值模拟研究

在高寒大温差条件下,对超长钢筋混凝土板抗冲击荷载数值模拟进行了研究。结果表明:系统能量受冲击速度影响较大,预加荷载影响次之,受配筋率影响最小。在冲击速度处于3.0~10.5 m/s范围内时,系统能量改变幅度为2.09%~1.41%。当速度从0 m/s增加至3.0 m/s时,预加荷载从0 kN/m2增加为2.5 kN/m2时,板中心竖向位移从3.20 mm增加到3.46 mm,增幅为8.12%;速度从3.0 m/s增加至5.5 m/s时,板中心竖向位移从12.97 mm增加到13.75 mm,增幅为6.01%;在冲击速度增大为10.5 m/s时位移时程曲线,板中心竖向位移从56.12 mm增加到56.62 mm,增幅为0.89%。在进行钢筋混凝土板预加荷载的施加时,随着预加荷载的增加,冲击后板中心竖向位移随之增加,但增加幅值较小,预加荷载对板中心竖向位移具有较小影响。在其他条件相同时,冲击速度从3.0 m/s增大到5.5 m/s时,板中心竖向位移增幅为299.42%;冲击速度从5.5m/s增加到10.5m/s时,板中心竖向位移增幅为319.29%。板中心竖向位移受冲击速度影响最大,受预加荷载与配筋率的影响较小。

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete,UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明:试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。

CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能试验研究

为了探究CFRP加固受损再生混凝土板的抗弯性能,制作了4块再生混凝土板(再生粗骨料取代率为50%),考虑预损伤等级及加载循环次数对试件加固性能的影响。通过试验与数值模拟研究,分析了试件的破坏模式、荷载-位移曲线及承载能力,并对规范中的承载力计算公式进行了修正。结果表明:CFRP加固再生混凝土板的破坏模式为CFRP脱落;当预损伤等级<0.4P_(m)(极限承载力)时,加固后的试件承载力变化不大;当预损伤等级≥0.4P_(m)时,加固后的试件承载力随预损伤等级的提升而降低;当预损伤等级<0.9P_(m)时,加载循环次数对试件的承载力影响很小;当预损伤等级≥0.9P_(m)时,试件承载力随加载循环次数的增大而显著降低;试件承载力随着CFRP加固层数的增加而增大;修正后的承载力计算公式具有较高的计算精度。

预制混凝土板桩式结构在高速公路施工中的应用

为解决高速公路改扩建工程常规填土拼宽方案面临的取土量大、征地困难等问题,采用预制混凝土板桩式结构进行施工。首先,依托某公路改扩建工程实际,对施工准备、旋挖成孔、水泥砂浆灌注、预制管桩及预制梁板架设等施工要点展开分析;然后,采用ANSYS有限元程序对路基结构整体受力情况进行模拟计算。结果表明,预制混凝土板桩式结构受力满足工程要求,社会效益与经济效益显著。

预制H型混凝土板桩在软土地区深大基坑中的应用

以上海天安豪园二期C区项目为例,将五轴搅拌桩内插预制H型混凝土板桩应用到上海软土地区地下2层基坑中。详细介绍了H型板桩的设计方法、施工要点,采用规范算法预测基坑开挖期间围护结构变形,并与现场实测数据进行对比分析,结果表明,支护结构及周边环境均处于安全稳定状态,从而验证H型板桩围护的有效性。

钢筋混凝土板裂缝修复及结构性能研究

为了解钢筋混凝土单向板裂缝修复方案及修复后的结构性能,文章对比了不同修复方案后钢筋混凝土单向板的结构承载力变化规律。结果表明:碳纤维布加固方案能显著提升开裂后的钢筋混凝土承载能力,加固后其破坏模式呈现脆性,环氧树脂和水泥灌注法加固的混凝土板的破坏模式出现一定的延性。研究结果为混凝土板结构加固提供参考。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土板性能分析

为了分析爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的动力响应,利用有限元开展了单点接触爆炸荷载作用下钢筋混凝土板的压力、位移、钢筋应力-时程响应。结果表明:所有测点的超压时程响应曲线呈现正态分布的趋势;钢筋混凝土板迎爆面最大位移随时间的增加呈现先增加后减小再增加的趋势,表现为倒三角的形状;钢筋混凝土板内部的上层钢筋呈现为受压状态,压力值在0.5s时快速达到峰值15×103Pa;下层钢筋处于受拉状态,爆炸后拉应力在1s时快速达到峰值6×103Pa;当混凝土强度从30MPa增加至70MPa,钢筋混凝土板内部的最大位移降幅为44.2%;当钢筋屈服强度为250MPa增至500MPa,钢筋混凝土板内部的最大位移降幅为16.5%。

改性竹纤维高韧性混凝土板廊道楼面施工关键技术

通过大量工程实践,创新提出了改性竹纤维高韧性混凝土板廊道楼面施工关键技术,成功解决了其在廊道楼面施工的技术难题,使原来仅用于装饰的非承重构件,改变成为主体结构承重楼面构件,极大减轻了楼面荷重。该技术施工简便,可操作性强,质量容易保证,具有极大的实用价值和推广应用前景。

空心预制混凝土板梁强度性能提升及其力学性能研究

随着现阶段我国科技水平的升高,城市化发展进程持续加快,相关的道路设施建设也趋于完善,这就会在无形之中提升整体桥梁空心预制混凝土板梁施工作业的要求,平板预应力桥梁以及预制梁是目前我国桥梁项目当中使用频率较高且适用范围较广的施工技术。对此,本文主要就空心预制混凝土板梁强度性能提升及其力学性能展开探究,正确认知该项工作开展的重要性,以我国某一工程项目为例进行深度剖析,掌握关键技术,分析影响其强度性能提升的主要因素,做好项目施工质量管控等多项工作,旨在提高其力学性能,并为后续我国所开展的相关工程项目提供经验,供给借鉴,明确项目施工的参考控制点。

高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥稳定性研究

为研究高速铁路大跨度钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定性,依托主跨300 m深茂铁路虎跳门水道特大桥,采用有限元软件ANSYS建立以梁单元为主的空间杆系有限元模型,对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥开展线弹性稳定分析,并进行考虑几何初始变形及材料弹塑性的非线性稳定性分析。结果表明:在弹性稳定分析下,该桥梁的一阶失稳形式为主梁整体纵飘及塔纵弯失稳,二~四阶均为桥塔处的主梁下弦杆首先出现横向偏位而局部失稳;在运营阶段弹性稳定系数最小为7.639,第二、三阶和第四、五阶稳定系数分别相同且失稳形式为对称失稳;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)后,一阶稳定系数减小6.39%;考虑非线性因素影响后稳定系数降低明显,仅考虑几何非线性因素的影响后一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低11.23%、9.01%和10.13%,而考虑几何及材料双重非线性因素影响后,一阶、二阶和四阶稳定系数分别降低67.78%、60.63%和52.56%,表明材料非线性对铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数影响更为显著;考虑最大几何初始变形(k=L/1 000)以及双重非线性因素影响后,铁路钢桁架-混凝土板组合梁斜拉桥的稳定系数为1.985,大于规范1.7的要求。

有效高度对GFRP筋混凝土板冲切性能的影响

相比于传统的钢筋混凝土板,玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋混凝土板具有较高的耐腐蚀性能和较长的使用寿命,被广泛应用于水利工程和港口工程中。有效高度是影响GFRP筋混凝土板冲切承载力的重要因素,为量化其影响规律,完成了3块不同有效高度GFRP筋混凝土板的冲切试验。通过分析板的破坏形式、荷载—变形曲线、GFRP筋应变和混凝土应变,获得了GFRP筋混凝土板有效高度与冲切承载力之间的定量关系。试验结果表明:3块板均被冲切破坏,当有效高度分别增大23%和57%时,虽然抗冲切承载力分别对应提高51%和116%,但是GFRP筋应变和混凝土压应变反而比例减小;增大有效高度虽然一定程度上会减小板的变形,但不是决定极限挠度的唯一因素,在实际设计中应适当考虑有效高度的影响。

玄武岩纤维混凝土板冲切试验与承载力分析

为探究玄武岩纤维对混凝土板抗冲切性能的增强效果,基于我国现行规范对此类构件冲切承载力计算方法提出修正建议。以纤维体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%)与纤维长度(12 mm、18 mm)为变量,对7个混凝土板试件进行冲切试验,研究各参数对试件极限承载力的影响,建立经试验验证的有限元模型并进行扩参数分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土板的极限承载力随体积掺量的增加呈先增大后减小的趋势,掺入长度为12 mm、18 mm的玄武岩纤维的试件较对比试件冲切承载力提升显著,最大提高幅度分别为40.9%和37.3%;纤维长度为12 mm,体积掺量为0.4%时,对混凝土板的抗冲切性能改善效果最佳。我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的冲切承载力计算值较试验结果偏于保守,考虑玄武岩纤维阻裂作用对临界截面周长的影响,对规范中的冲切承载力计算公式进行修正。

高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应

为研究高聚物牺牲包层对钢筋混凝土结构的爆炸毁伤缓解效应,开展了带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板的接触爆炸试验,同时设置了普通钢筋混凝土板作为对照组,对比分析了高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板毁伤特征的影响。此外,运用AUTODYN软件建立了现场爆炸试验的SPH-FEM耦合模型,通过与试验结果的对比,验证了所建耦合模型的可靠性。在此基础上,通过参数敏感性分析,探究了炸药量和高聚物牺牲包层密度、厚度对带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板毁伤特性以及吸能特性的影响。结果表明:接触爆炸下,高聚物牺牲包层能够有效地分散爆炸荷载,缓解爆炸荷载对钢筋混凝土板的冲击作用,具有良好的防护性能;药量在一定范围内增大时,高聚物牺牲包层依然能维持较高的吸能水平,增大包层密度和厚度有利于增强高聚物牺牲包层的吸能特性,包层厚度的变化会造成被保护钢筋混凝土板毁伤模式的改变。

水下接触爆炸下高聚物层对钢筋混凝土板的防护效果

为研究多孔材料高聚物对水下混凝土结构的抗爆防护性能,对含高聚物防护层的钢筋混凝土板开展了水下爆炸实验,并设置了对照组。利用AUTODYN有限元程序建立了含高聚物防护层的钢筋混凝土板水下爆炸全耦合模型,并通过数值模拟结果与实验的对比,验证了所建模型的可靠性。在此基础上,通过数值模拟,进一步分析了前置钢板对高聚物层防护性能的提升效果。以钢筋混凝土板跨中残余位移为指标,参数化分析了起爆药量和复合结构层厚比对高聚物层水下防护效果的影响规律。结果表明:水下爆炸下,高聚物防护层能够有效降低混凝土结构的毁伤程度;在高聚物层外侧布置钢质薄板,可以更好地发挥高聚物层的吸能效果,对钢筋混凝土板起到更好的防护效果,且当高聚物层与前置钢板层厚度比为20时,防护效果最佳。

不同布设方式无砂混凝土板渗流特性试验

为分析不同布设方式对无砂混凝土板渗流特性的影响,通过模型试验和理论分析相结合的方法,在清水和含沙水试验下对水平、竖直布设的无砂混凝土板渗流特性进行了研究。结果表明:无砂混凝土板渗流能力受到容重、布设方式的影响,不论布设方式和容重如何变化,随着压力水头的增大,无砂混凝土板的渗流能力都呈现逐渐增大的趋势;水平布设无砂混凝土板的渗流量大于竖直布设的;清水试验无砂混凝土板的渗流量大于含沙水试验的;清水试验下容重越小的无砂混凝土板渗流量受布设方式影响越大;清水试验无砂混凝土板渗流流态为紊流,含沙水试验流态为过渡流。