煤矿地面环境与荷载耦合作用下RC柱受压性能

为了研究煤矿地面环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)柱的受压性能,设计制作了14根大偏压RC柱试件,对试件分别进行了0、2、4、6、8、10、12个试验周期的煤矿地面环境与荷载耦合作用,分析了大偏压RC柱在煤矿地面环境与荷载耦合作用下混凝土和钢筋的材料性能退化规律,探究了混凝土和钢筋的材料性能退化对柱受压性能的影响,给出了中、美、欧规范中煤矿地面环境与荷载耦合作用下矩形截面大偏心受压柱承载力计算的修正公式。研究结果表明:相比于单一的荷载作用,煤矿地面环境与荷载的耦合作用加剧了大偏压RC柱中混凝土和钢筋材料性能的退化;随着煤矿地面环境与荷载耦合作用时间的增加,大偏压RC柱混凝土的中性化深度线性增加但抗压强度逐渐降低,同时纵筋锈蚀率逐渐增加但屈服强度和极限强度线性降低,且纵筋屈服强度与锈蚀率呈负相关;煤矿地面环境与荷载耦合作用后RC大偏压柱承载力随作用时间的增加而降低,且屈服荷载和极限荷载均随纵筋锈蚀率增加而降低,通过引入煤矿地面环境与荷载耦合作用后混凝土和钢筋材料强度的退化系数,可以有效地修正中、美、欧规范中矩形截面大偏心受压柱承载力计算公式。

氯盐侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片耐久性评价与寿命预计

基于荷载作用下管片混凝土内部孔隙率的变化特征,提出荷载作用对氯离子扩散影响的理论分析模型,并根据Fick第一定律,推导得荷载作用对氯离子扩散系数的影响方程。在参考既有试验数据的基础上,采用数值拟合和参数回归的方法,分别建立侵蚀环境氯离子质量分数、荷载水平以及侵蚀时间3因素耦合作用下的扩散系数与表面氯离子质量分数的数学表征模型,进一步结合Fick第二定律提出了氯盐侵蚀环境及结构荷载耦合作用下的盾构隧道管片结构混凝土耐久性评价模型及寿命预计方法。

侵蚀环境和荷载耦合作用下盾构管片氯离子扩散规律试验研究

文章针对盾构隧道赋存环境及结构受力特点,构建了氯盐侵蚀环境和结构荷载耦合作用下的盾构管片结构单侧一维侵蚀试验方法;研发完成了相应的人工环境模拟试验装置,并进行了侵蚀试验;探讨了侵蚀环境氯离子浓度、侵蚀时间和荷载水平对氯离子入侵及其含量分布规律的影响。结果表明:随着环境中氯离子浓度的提高以及侵蚀时间的延长,混凝土保护层中的氯离子含量逐渐增加;同时,外荷载的存在改变了结构混凝土内部的孔隙特征,直接影响了氯离子的入侵,表现为拉应力有利于氯离子入侵,而压应力则相反。

荷载与湿热环境耦合作用下粘钢加固RC梁的耐久性能

粘贴钢板在钢筋混凝土结构加固领域得到了广泛的关注,但关于加固结构耐久性的研究较少涉及,尤其是荷载与湿热环境耦合作用下的耐久性研究。为探究粘钢加固RC梁在湿热环境与荷载耦合作用下的耐久性与损伤机理,开展了空载、静载和交变荷载与湿热环境耦合作用下7片粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的15、30 d高温高湿老化试验,最后进行了加固梁的三点弯曲试验,获取了不同荷载与环境工况耦合作用下加固梁的破坏形态、挠度、钢板与钢筋应变等力学参数,进一步分析了荷载与湿热环境耦合作用对加固RC梁的力学性能及耐久性能的影响。结果表明:经过15、30 d的湿热老化后,粘贴钢板加固RC梁的力学性能有所退化,耦合静载作用的加固梁力学性能退化更加明显,耦合交变荷载作用的加固梁力学性能退化最为显著;交变荷载与湿热环境作用下加固梁的极限强度、弯曲性能、钢板极限应变较对比梁分别下降17.26%、17.21%、41.92%;荷载与湿热环境耦合作用对梁体受力性能影响较大,对破坏模式影响较小,加固梁在荷载与湿热环境耦合作用下的破坏模式分为混凝土开裂、裂缝发展、钢板剥离破坏3个阶段;湿热腐蚀介质渗透入钢筋混凝土梁及粘结界面,对加固结构耐久性造成了损伤,荷载耦合作用进一步加剧了损伤演化。

高层建筑物荷载与地下水开采叠加作用下的地面沉降特征

在地下水开采和高层建筑荷载叠加作用下,城市地面沉降分布愈加复杂。以天津塘沽地区为例,考虑到土体在固结沉降中的平衡条件、弹性本构条件、变形协调条件和水流连续条件,以比奥固结理论为基础,建立了高层建筑荷载和地下水开采叠加作用下三维地面沉降模型,采用有限元方法进行了数值计算。结果表明,高层建筑物的附加荷载作用在其建成后的3~4 a内将产生可观的地面沉降量;抽水和高层建筑荷载叠加作用下的地面沉降存在耦合效应,叠加作用下的地面沉降值小于可比条件下单独抽水和单独荷载作用下地面沉降值之和。

钻井船插桩与环境荷载对临近平台桩基强度耦合作用研究

自升式钻井船由于作业臂长度的限制,在进行海上钻井和维修作业时会紧靠导管架平台。钻井船桩靴插桩过程中会排开大量土体,对临近平台桩基产生很大的挤压荷载。以海洋石油94-1和番禺10-2平台为研究对象,探讨了钻井船桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明,在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基强度要求。

风浪流单独及耦合作用下15 MW级浮式基础动力特性研究

了解风浪流等环境荷载效应对浮式基础设计及优化至关重要,为此,以15 MW级漂浮式基础为研究对象,系统性定量分析风浪流环境荷载单独及耦合作用下对浮式基础运动及系泊系统受力的影响。首先,以INOWINDMOOR 12 MW和TaiDa 15 MW浮式基础为原型设计新的15 MW级浮式基础,并在ANSYS-AQWA建立水动力分析模型,风力荷载及海流荷载通过风力系数、流力系数添加;其次,针对风浪流等环境荷载单独及耦合作用下浮式基础运动和系泊受力等特征开展分析。结果表明:浮式基础运动及系泊受力主要受风力和流力的影响,波浪会加剧浮式基础运动及系泊受力的往复性,并加大运动幅度及系泊受力;流荷载对浮式基础运动及系泊受力影响较大,特别是风、浪与流耦合作用时会导致系泊受力明显增加,实际工程设计时,流荷载应给与重点关注。

自升式风电安装平台插桩过程中的耦合作用

以某自升式风电安装平台和其临近的固定平台为研究对象,探讨风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明:在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基的强度要求。

疲劳荷载与环境因素耦合作用下混凝土损伤劣化研究进展

建筑物真实的服役状态是承受的荷载与环境的同时作用。概述了目前关于混凝土在疲劳荷载与环境因素耦合作用下的损伤劣化规律的研究。从材料、结构角度对疲劳荷载和腐蚀介质的耦合作用进行了总结与分析。重点论述了严寒地区桥梁、高速铁路等在疲劳荷载和冻融循环耦合作用下的损伤劣化特征。阐述了目前广泛采用的间接耦合作用方式——交替作用存在的问题,并提出从与材料细观结构密切相关的内应力角度,同时结合疲劳效应解决这一问题的可能办法。

持载与湿热环境下CFRP加固高强混凝土梁结构性能研究

夏季湿热的大气环境对我国大部分地区的CFRP(碳纤维增强聚合物)加固钢筋混凝土结构性能有不利影响。为探讨湿热环境与荷载耦合作用对CFRP加固高强钢筋混凝土梁结构性能的影响,共制作16根CFRP加固钢筋混凝土梁试件,在不同温湿度环境下,对荷载与湿热环境耦合作用下CFRP加固钢筋混凝土梁进行试验研究与理论分析。试验结果表明:随湿热环境作用时间增加,CFRP加固混凝土梁剥离破坏界面由混凝土层逐渐转移到树脂胶层;荷载与湿热环境的耦合作用对CFRP加固钢筋混凝土梁极限承载力影响较明显;湿热环境对加固钢筋混凝土梁的结构性能有不利影响。

长期荷载和氯盐环境耦合作用对钢筋混凝土梁挠度的影响

准确预测侵蚀环境下在役钢筋混凝土梁的长期变形规律是保障其结构长期性能与耐久性能的重要方面。通过不同荷载水平与氯盐腐蚀环境耦合作用下钢筋混凝土梁的长期变形试验,研究了腐蚀环境下梁长期挠度增长的规律,采用ACI209R预测模型分析梁试件的长期挠度,并与试验结果进行对比。结果表明:在荷载-氯盐腐蚀环境下,试验梁的挠度持续增长。初期增长较快,10d后增长速率变慢,150d后进一步变缓,300d后由于腐蚀程度增大,挠度发展又出现增长加快趋势,耦合作用效果明显。荷载水平对腐蚀环境下混凝土构件的挠度变形影响明显,干湿交替环境使挠度发展出现波动趋势。由于ACI209R预测模型未考虑钢筋锈蚀的影响,其计算结果并不能与试验结果完全吻合。

盐渍土环境下聚丙烯纤维混凝土柱抗震性能

为了研究盐渍土环境耦合荷载下聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)柱的抗震性能,以侵蚀天数、轴压比、耦合应力比为主要变量,设计并制作8根PLiC柱试件和3根钢筋混凝土(RC)柱试件.采用8.3%(质量分数)NaCl+10%(质量分数)Na2SO4的溶液,浸泡施加持续荷载后的试件.在浸泡侵蚀完成后,分别对11根试件进行低周往复循环荷载试验,分析各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性及刚度退化等,明确PLiC柱和RC柱在不同变量下延性及耗能能力的变化规律.结果表明,PLiC柱的耐盐渍土侵蚀性能优于RC柱.随着侵蚀时间的增加,PLiC柱和RC柱耗能能力均出现先下降后上升的趋势,延性均持续下降,PLiC柱的下降幅值小于RC柱.当轴压比从0.2增加至0.3时,PLiC柱在相同加载位移时的总耗能增大.随着耦合应力比的增大,试件的耗能、刚度退化均呈现下降的趋势.

疲劳损伤混凝土结构耐久性研究进展

混凝土结构在其生命总周期内要受到各种环境与荷载的耦合作用。疲劳荷载会使混凝土内部损伤不断累积、开裂,从而影响氯离子在混凝土内的输运规律与钢筋混凝土结构的耐久性能,使得混凝土结构在受荷水平不是很高时可能引发结构的提前失效,因此,氯盐环境与疲劳荷载耦合作用下混凝土材料与结构的耐久性能需要着重考虑。文中总结与分析了目前国内外关于压缩与弯曲疲劳荷载作用下混凝土中氯离子渗透性试验方法与渗透性变化规律,氯盐环境与疲劳荷载共同作用下的钢筋混凝土结构耐久性试验方法与研究进展,指出了现阶段相关研究存在的不足以及后续可以深入开展的研究。

混凝土耐久性研究现状及存在问题简析

混凝土是工程建设中广泛应用的材料之一,混凝土的耐久性是当前研究的热点问题。本文对混凝土耐久性研究现状进行总结分析,结果表明已有研究多集中在环境场作用后混凝土的耐久性方面,对于多环境场和荷载耦合作用下的混凝土微观结构劣化机理研究尚浅,研究结果可为后续混凝土耐久性研究提供指导。

湿热环境下FRP加固RC构件耐久性实验方法研究

现有的耐久性实验方法没有体现环境与载荷的耦合作用,这与桥梁结构等主要承载构件的服役条件差异较大,会导致实验结果与实际构件的耐久性有较大的出入。为了能较真实地模拟桥梁的主要承载构件的服役状况,本文以在亚热带湿热环境下服役的钢筋混凝土(RC)桥梁为对象,探讨温度和湿度的周期变化规律、以及桥梁的活载(车辆载荷)的统计特性。初步提出了服役环境与载荷耦合作用的仿真及实验方法,构筑和集成了实验系统,为湿热环境与车辆荷载(随机载荷)耦合作用下构件的耐久性研究提供了初步的实验方法和平台。

寒区路基土多场耦合特征及道路稳定技术

寒区路基士体在复杂的环境荷载耦合作用下，对各种影响因素十分敏感、性质极不稳定，存在冰胶结物破碎导致的损伤、粒间压力造成的冰压融，热力梯度引起的水分重分布和再冻结、冰水相变引起的热耗散和温变、流变特性引起的长期强度衰减等复杂热力耦合特征。