新旧混凝土结合面剪切强度参数分析和计算研究

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题.基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明:在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍.对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τ_(exp)存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τ_(exp)与夹紧力ρfy有较好的相关性.基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正:分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.

植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能试验分析

新老混凝土能够作为整体共同工作是结构加固的关键问题。针对加固设计中经常出现植筋和开槽的技术比选问题,设计了12个试件,比较了植筋与开槽新老混凝土结合面的抗剪性能和破坏形式。试验结果表明:植筋试件破坏具有延性破坏的特征,而开槽试件破坏具有明显脆性破坏的特征,新混凝土在开槽位置被剪断;植筋试件的抗剪承载力明显高于开槽的处理方式。因此,在结构加固设计时建议采用植筋的处理方式,同时应控制植筋深度和植筋间距。

大跨径连续刚构桥混凝土结合面收缩效应分析

采用空间有限元方法,研究大跨径连续刚构桥混凝土结合面在收缩效应下的应力分布规律,并比较浇筑时间间隔、配筋率等参数的影响.研究结果表明:依据中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),混凝土浇筑不同步引起的收缩特性差异对结合面应力影响较小,而由截面剧烈变化引起的影响更为明显.浇筑时间间隔、配筋率对收缩应力影响较小,而环境年平均相对湿度对结合面收缩效应影响显著.对于厚度大的混凝土构件,美国AASHTO规范的收缩效应计算结果更加合理,有必要对JTG D62—2004中理论厚度取值的规定加以修正,建议规定h≤300 mm.根据研究结果,提出了控制结合面开裂的设计、施工对策.

大轴力桩基托换中新旧混凝土结合面抗剪性能试验分析

桩基托换的关键在于新旧混凝土结合面的连接方法和可靠性能。本文结合某城市地铁隧道穿越高架桥桩基主动托换工程,提出了一种新型连接方式:凿毛+钻孔植筋(植筋胶)+建筑胶喷面的连接形式。设计制作了3个试件,结合面每30cm×30cm范围内植入一根钢筋,部分试件梁部箍筋加强,进行了重复静力加载试验。试验分析表明:此连接方式具有较高的抗剪承载力,最大可达9.208×103 kN/m2;提高新浇筑梁的箍筋配筋率对提高界面抗剪承载力有较大作用;植筋在新旧结合面抗剪能力中起到了主要作用;新旧混凝土交界面上植筋所受的力较大,植筋两端受力较小;此连接形式在大轴力桩基托换中使用是安全可靠的。

拱桥加固中新老混凝土结合面的受力性能

结合工程实例,制作了2个拱圈试件,通过一次性加载破坏试验,对试件的破坏特征、新老混凝土结合面的工作性能及应力、应变分布进行了研究.试验结果表明:受荷初期,结合面的抗剪主要由无植筋时新老混凝土的粘结承担;当剪应力达到新老混凝土粘结抗剪强度后,主要由植筋承担.在裂缝附近区域、靠近裂缝和远离裂缝的非裂缝区域,结合面的粘结剪应力分布不同,主要区别在纵向钢筋开始屈服到试件破坏阶段.在此阶段,裂缝附近区域结合面的粘结剪应力随荷载增大线性减小,在靠近裂缝的非裂缝区域基本不变,而在远离裂缝的非裂缝区域线性增大,直至试件破坏.粘结剪应力最大值出现在拱顶裂缝附近.

斜拉桥桥塔不同龄期混凝土结合面收缩效应分析

以六冲河斜拉桥为背景,采用空间有限元与理论分析相结合的方式,研究斜拉桥桥塔不同龄期混凝土结合面的收缩应力分布规律,并比较不同分层浇筑时间间隔、环境年平均相对湿度、配筋率以及中美规范下的收缩效应。研究结果表明:依据中国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004),桥塔截面突变及环境年平均相对湿度对桥塔结合面的收缩效应影响显著;浇筑时间间隔、配筋率对桥塔结合面的收缩效应影响较小。对于大体积混凝土构件,美国AASHTO规范计算的收缩效应明显高于JTG D62—2004,并建议对JTG D62—2004中规定的构件理论厚度h加以修改。

中美规范下大跨径梁桥混凝土结合面收缩效应比较

基于中国和美国规范,研究了因混凝土龄期不同而带来的收缩特性差异对大跨径连续刚构桥典型结合面部位混凝土应力分布的影响,并分析了2种规范下计算结果存在较大差异的原因。结果表明:对于厚度大的混凝土构件,AASHTO规范的收缩效应计算结果更加合理。当浇筑时间间隔较长时,结合面部位混凝土极易开裂。而依据JTGD 62-2004规范,混凝土不同浇筑时间间隔下,结合面的应力始终较小,而截面突变位置的应力相对更为明显。有必要对JTGD 62-2004中理论厚度规定一上限,建议h≤300 mm。还提出了一些避免此类裂缝的设计和施工对策。

新老混凝土结合面剪切模型试验研究

通过模型试验 ,研究了不同配筋率、不同龄期新老混凝土在剪力键有无连接筋的情况下的结合面抗剪强度 ,并与理论计算结果进行了对比分析 。

钢玄武岩纤维树脂混凝土结合面法向接触刚度数值计算研究

为解决分形接触理论中最大接触面积难以准确计算导致结合面实际接触面积难以有效获取的问题,基于离散化数值计算方法建立了一种结合面实际接触面积的计算方法,并将该方法与结合面接触刚度理论模型相结合,建立了一种新的钢玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)结合面接触刚度计算方法。通过模态实验对五种预载荷下的钢BFPC结合面组件的接触刚度进行了测量,将实验结果与理论计算结果对比分析,确定了二者的相对误差均小于6.0%。

重力坝加高后新老混凝土结合面防裂方法

重力坝加高后新老混凝土结合面防裂方法是通过对南水北调中线水源——丹江口水库大坝加高工程中出现的新老混凝土结合问题进行深入研究和分析而总结提炼出的工程措施，已获国家发明专利。

丹江口大坝加高新老混凝土结合面工程措施数值分析

结合丹江口大坝加高工程2坝段施工过程,采用三维非线性有限元方法,研究新老混凝土结合面间设置键槽及锚筋的工程措施对新老混凝土结合状态的影响。研究认为:新老混凝土结合面能有效传力,设置键槽后新老坝体的变形协调性更好,设置锚筋能进一步加强新老坝体的联系。在年气温水温变化影响下,新老混凝土间的联系越强,对上游坝踵越不利。

超声平测法在混凝土结合面质量检测中的应用

用超声脉冲法进行混凝土结合面质量检测时,规范推荐使用对测法和斜测法,但测试时经常遇见只有一个测试面的情况,不得不将换能器布置在试件的同一个侧面上进行超声平测。从某一混凝土梁施工结合面质量检测实例,采用超声平测与斜测法进行对比分析,结果表明:采用超声平测法检测混凝土结合面质量是可行的。

丹江口大坝加高新老混凝土结合面灌浆效果分析

混凝土新老坝体的结合问题是南水北调丹江口大坝加高工程的主要技术难题之一。施工初期的结合面基本上结合完好,但在外界气温年际变化的影响下,后期都有不同程度的张开,因此,通常采取灌浆措施。但是,灌浆以后,在环境温度年际变化的作用下,结合面是否会再次张开,灌浆是否起到作用,这些都是设计、施工人员非常关心的问题。结合丹江口大坝2号坝段加高的施工过程,通过三维非线性有限元模拟计算分析,研究新老混凝土结合面张开后的灌浆效果。研究认为:对新老混凝土结合面进行灌浆处理,能够有效提高结合面的接触面积,对降低整个上游面竖向拉应力是有利的。

新老混凝土结合面断裂——接触耦合分析

随着现有混凝土结构的老化与损害,混凝土加固工程成为建筑领域的一个重要分支,新老混凝土结合面是加固工程的薄弱环节。界面混凝土带有大量原始裂缝和缺陷是典型的非连续结构面,除具有接触问题的特征外还包含断裂问题。本文以拱坝加高培厚工程新老坝体结合面为研究对象,通过基于表面的内聚力模型与ABAQUS强大的接触功能耦合分析来模拟新老坝体结合面工作性态。

装配式结构混凝土结合面碳化性能试验研究

混凝土结合面是装配式结构耐久性的薄弱部位,为研究装配式结构混凝土结合面处混凝土的碳化特征和规律,考虑施工中存在后浇混凝土前不清理结合面、不洒水湿润的情况,设计制作了包括4种清理状况的混凝土叠合试件,再钻取含有结合面的圆柱体芯样进行快速碳化试验,研究不同清理状况对结合面碳化性能的影响。结果表明:结合面碳化速度明显大于混凝土本体;按照规程要求清理的结合面碳化系数相对稳定,不随碳化时间而发生明显变化,碳化系数约为混凝土本体的1.5倍;若不清理也不洒水湿润,结合面碳化系数随碳化时间的增加有明显增大,最大可达到混凝土本体的3倍;在清理结合面的情况下,是否洒水湿润对结合面的碳化性能影响不显著,但在不清理的情况下,洒水湿润可以明显改善结合面的抗碳化能力;预制构件粗糙面处理方式会影响结合面的抗碳化能力。此外,提出了结合面混凝土碳化模型的修正方法,为装配式混凝土结构耐久性设计与评定提供参考。

新老混凝土结合面处理措施

水工大坝加高工程中,新老混凝土粘结问题是大坝加高工程所面临的主要技术难题之一。为确保大坝加高后安全运行,改善加高后运行期坝体及坝基应力状况,现阶段新老混凝土结合面处理采取了以下施工措施:碳化层凿除;切割新增键槽;施工锚杆;缝面处理;混凝土的温控防裂。

拱坝新老混凝土结合面处理技术措施

笔者介绍了万家口子碾压混凝土拱坝新老混凝土结合面的处理,通过外观质量及内部监测成果对已浇筑坝体进行质量检查,根据已浇筑坝体的实际情况和拟定的浇筑计划、温控措施,采用三维瞬态有限元法对施工全过程进行温度场及温度应力仿真计算分析研究,在此基础上拟定相应的层间处理技术措施。监测资料表明,这些处理措施效果良好。

万家口子拱坝新老混凝土结合面温度应力分析

以万家口子拱坝河床处4号坝体为研究对象,采用三维瞬态有限元法分析新老混凝土结合面部位的温度应力,提出新老混凝土结合面的配筋建议,以保证大坝结构的稳定可靠。

丹江口水库大坝右岸加高工程新老混凝土结合面施工期安全监测

南水北调中线丹江口水库大坝加高工程是在原老坝基础上进行的加宽加高施工,新老混凝土的结合问题是人们非常关注的问题。为了解新老混凝土结合面的状况并验证新老混凝土的整体性,在丹江口水库大坝右岸加高工程施工中安装了相关的安全监测仪器,对新老混凝土结合面变形情况进行了跟踪监测,取得了较好的监测效果。

新老混凝土结合面抗剪性能试验研究与分析

针对新老混凝土结合面处理方法的研究,本文在在满足加固规范的前提下,针对不同情况的植筋设计了6组试件,分析不同情况下的植筋对混凝土抗剪强度的影响。试验结果表明:首先,植筋深度并不是越大越好,在一定范围内增大植筋深度有助于提高抗剪性能;其次,应该要控制植筋间距和植筋直径的大小。