恒静载降K法测定焊缝疲劳裂纹扩展门槛值研究

焊接残余拉应力会显著降低焊接接头疲劳性能,因此,焊接结构疲劳寿命评估参数的测定应对焊接残余应力予以充分考虑.为测得考虑焊接残余应力影响条件下的疲劳裂纹扩展门槛值,本文提出通过设定恒定平均外载以等效残余应力作用,进而逐级降低裂尖应力强度因子范围(ΔK)测得焊缝疲劳裂纹扩展门槛值的方法,即恒静载降K法.通过与ASTM E647-15等标准推荐测试方法所得结果对比,探究了恒静载降K法测量值适用性;通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段观察,对比分析了不同测量方法近门槛值载荷下的裂尖材料疲劳断口和变形行为.结果表明:采用恒静载降K法测量焊缝疲劳裂纹扩展门槛值最低,采用恒最大应力强度因子(K_(max))降载法的测量值次之,采用恒应力比(R)降载法的测量值最高.对比不同裂纹尖端K_(max)设定对门槛值测量的影响,发现随着K_(max)增大,门槛值测量值先快速下降,随后趋于平稳;采用恒静载降K法测定过程中K_(max)呈逐渐上升趋势,相应的门槛值测量值最低.疲劳断口显示,随着外加平均载荷增大,在近门槛值阶段断口形貌由疲劳辉纹转变为微区解理断裂;基于EBSD表征计算的裂尖材料几何必需位错密度表明,随着近门槛值外载的平均载荷增大,裂纹尖端位错密度增加.

后植筋组合梁锚固法静载荷试验技术研究

以山西首例素混凝土桩后植筋组合梁锚固法静载荷试验为背景,介绍了后植筋组合梁锚固法静载荷试验基本原理、检测工序等,着重阐述了其计算方法和技术要点。对检测方案的设计计算、控制因素和检测结果进行了分析总结,为今后该方法在本地区的应用提供参考,同时也为该检测方法在本地区的推广提供依据。

单箱三室PC连续弯箱梁桥静载试验

为了评估某单箱三室连续弯箱梁桥的实际承载能力,验证桥梁设计和施工质量的可靠度水平,对其进行静载试验。试验结果表明:各控制截面的挠度和应变实测值均比理论分析值小,与之对应的校验系数在规范要求范围内,该弯箱梁桥的结构刚度和强度均满足规范要求;静载试验前后,测试截面附近区域未见明显裂缝。

横向静载作用下轨道交通预应力混凝土U型梁裂缝开展研究

为探究轨道交通预应力混凝土U型梁结构在腹板横向受力情况下的裂缝开展状况,通过回顾总结其裂缝开展成因,并以实际工程中的某标准梁段为例,进行了横向静载破坏试验,分析了U型梁结构在横向受力下的应变、挠度变化规律以及裂缝发育和损伤状况。研究结果表明,在横向对称荷载作用下,随着加载级的增大,U型梁展现出良好的整体性能和横向抗裂性能;该梁的裂缝损伤首先出现在腹板和底板处,随后逐步扩展到底板与腹板的连接部位;在破坏加载级下,腹板与翼缘发生破坏性裂缝损伤和明显的外扩变形;在高于规范撞击力建议值2倍的横向静载作用范围内,试验梁能够保持弹性工作状态,验证了采用美国ACI规范中对于列车脱轨撞击力的建议值进行U型梁横向抗撞设计的合理性。该研究成果可为轨道交通预应力混凝土U型梁的力学性能研究和结构优化设计提供更多参考。

基于BOTDA的砂土地基预应力管桩抗拔静载试验研究

针对砂土地基抗拔桩受力性能与荷载传递机理研究不足问题,将布里渊光时域分析(BOTDA)光纤传感技术应用于长江下游地区厚层砂土地基预应力管桩原位抗拔静载试验研究,采用特殊设计的桩身刻槽钻孔、光纤粘贴保护、接桩过程连续植纤等技术工艺,实现了预应力管桩在拉拔过程中桩身受力变形状态的分布式测量与数据精确定位。研究结果表明:在上拔荷载作用下,试验桩桩身轴力沿桩身方向逐渐减小;桩侧摩阻力在下桩发挥效果较好,上桩侧摩阻力较小,全桩长侧摩阻力最大值在桩底;抗拔桩随上拔荷载的增加,轴力逐渐向下传递,向下传递的轴力主要由预制管桩侧摩阻力承担;分布式光纤应变传感技术能较好地监测预应力管桩桩身贯入施工因素对抗拔承载特性的影响。研究结果可在其他类型抗拔桩受力特性监测项目中推广应用。

某单箱三室连续梁桥静载试验研究

为测试某单箱三室连续梁桥整体受力特点,检验桥跨结构的承载能力、结构变形是否满足在正常使用状态下的设计要求,通过Midas/Civil对该桥进行有限元分析,并进行了静载试验研究,测试在静载试验下,各控制截面的应变状态和整体挠度,试验结果表明,各控制截面应变与挠度值实测结果与理论结果基本一致,且与之对应的校验系数在规定范围内,该桥强度和刚度均满足设计要求,桥跨结构的承载能力、结构变形在正常使用状态下均符合设计要求;在加载试验前后,对测试截面附近进行了裂缝观测,没有发现新增裂缝,试验桥跨结构承载力满足设计荷载标准要求。

非对称钢结构系杆拱桥静载试验研究

桥梁静载试验通过分析桥梁的工作状况并检测其整体的施工质量和力学性能,以保障桥梁的安全运营。文章阐述了荷载试验加载原则、测点布置、方案设计等内容,并通过一座非对称全钢结构系杆拱桥的静载试验,分析拱肋、钢纵梁、吊杆在各工况试验荷载作用下的强度、刚度、抗裂性能,同时分析并比较实测值和理论值,确定该桥在试验载荷下的真实受力状况,为此类非对称钢结构系杆拱桥梁受力性能的测试和计算提供参考依据。

循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

钢桁腹-混凝土组合箱梁局部外接节点静载试验及极限承载力计算研究

为了解钢桁腹-混凝土组合箱梁(顶、底板为混凝土结构,腹杆为钢结构)外接节点在水平荷载作用下的受力性能,以某钢桁腹-混凝土组合箱梁桥方案为背景,选取钢腹杆轴力最大节点设计、制作缩尺比为1∶3的钢桁腹-混凝土组合箱梁局部外接节点试件(由混凝土弦杆、方形钢腹杆、节点板组成,原混凝土板简化为混凝土弦杆)并开展静载试验,分析外接节点试件静载试验现象及破坏模式、荷载~位移曲线,以及混凝土弦杆、节点板和钢腹杆的应力分布规律,并基于有效宽度法及撕裂面法与最大强度准则提出外接节点极限承载力计算方法。结果表明:外接节点试件的破坏模式为节点板拉剪断裂失效,极限承载力为设计荷载的5.71倍,承载能力满足要求;混凝土弦杆压应力沿加载方向逐渐减小,沿竖直方向从上往下逐渐增大;节点板应力沿加载方向总体上先增后减,外露节点板是节点受力的关键构件;外接节点极限承载力由节点板和钢腹杆中较弱者控制,采用所提出的计算方法得到的外接节点极限承载力计算值与试验结果相差小于6%。

三维静载与循环冲击共同作用下组合煤岩体力学特性试验研究

为进一步研究循环冲击载荷下煤岩体的力学特性,以岩-煤-岩结构试样为研究对象,利用改进后霍普金森压杆试验系统,开展三维静载与循环动态冲击试验,研究冲击入射能及围压对岩-煤-岩结构试样的强度、变形及破坏特征的影响。研究结果表明:相同围压下,总循环次数随冲击入射能的增加而逐渐减少;相同入射能下,总冲击次数随围压的增大而增加;相同围压下,平均应变率随着冲击次数、冲击入射能的增加而逐渐增加;相同入射能下,围压9 MPa时应变率较低且前期增长幅值较为缓慢,围压3 MPa时应变率较高且增长速度较快;峰值应力、变形模量随入射能增加而逐渐递增,随冲击次数增加而逐渐递减;相同入射能下,峰值应力及变形模量随围压的增大而增加;相同围压下,峰值应力与应变率呈幂函数递减,变形模量与应变率呈线性函数递减;循环冲击下,煤岩体破碎程度明显高于单次冲击,破坏主体是煤,破坏形式为剪切-拉伸复合破坏,并且具有明显的率相关性,随着冲击入射能的增加或者围压的减少,煤碎块尺寸较小且块数较多。研究结果可为深部煤岩体动力灾害控制提供理论参考。

混合监测方法在桥梁静载试验中的应用

为了缓解桥梁健康监测系统成本与测点数量之间的矛盾,获得更加全面的监测信息,探索了一种将实测数据与数值模型相结合的混合监测方法。首先通过适当假设将经典的结构平衡方程进行简化,再从有限元模型中提取结构柔度矩阵,并由实测数据反算出等效荷载,最后将其带回原方程计算所需的结构响应。研究结果表明:该方法实现了从部分响应数据到全局响应数据的扩展,且计算效率较高,可避免反复的有限元分析。混合监测技术对结构响应的计算有较高的精度,计算得到的响应与实际响应误差均在10%以内。

南宁盆地特殊地层静压随钻跟管桩适应性及单桩承载力特性研究

为了研究静压随钻跟管桩在南宁盆地特殊地层的适应性及单桩承载特性,对现场4根直径800mm的静压随钻跟管桩进行静载及低应变反射波法试验。研究结果表明:各地层中的试验桩承载力均能满足设计要求且均属于Ⅰ类桩,桩身回弹率较高,说明各试验桩仍具有较大的承载潜力;未进行破坏性试验时各地层中单桩承载力综合增强系数均大于1.00,以经验公式确定静压随钻跟管桩的单桩竖向承载力时应乘以相应的增强系数。基于以上研究,将静压随钻跟管桩工艺应用于实际工程,经验收检测表明,各项目受检基桩的桩身质量完好,承载力均满足设计要求,且仍具有一定的承载力富余量,良好的实际工程应用效果表明该工艺具有良好的适用性以及较高的推广使用价值。

基于静力荷载试验的大跨度钢连廊承载力评价研究

针对大跨度钢连廊因制造误差、焊接残余应力以及安装误差等原因会造成实际承载能力较理想设计模型存在偏差的问题,本研究以扬州建工科技园A2~A3双塔楼间连廊作为研究背景,根据《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018和《城市桥梁检测与评定技术规范》CJJ/T233-2015利用蓄水法作为静力荷载对连廊进行静载试验,对其承载能力进行研究,结果证明该连廊符合安全性要求。

低应变配合静载测试在基桩检测中的应用研究

基桩是建筑物的重要组成部分,其质量直接决定着建筑的安全性和稳定性。通过对前人的研究成果进行综合分析,探讨如何通过低应变配合静载测试来确保基桩的完整性。结合应力波分析理论和基桩试验系统,探索了一种新的、有效的基桩低应变检测技术。该技术可以有效地检测基桩的质量,并且可以结合静载测试来进行更加精准的检测。

双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标研究

针对现行规范未就双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验控制指标做出明确要求,基于实验力学及有限元基本原理建立了双层桥面钢桁架连续梁桥的荷载试验计算模型,利用等效荷载原理分别拟定了以弯矩、轴力作为控制指标下控制截面的静载试验加载方案,比较了关键构件在试验荷载作用下的弯矩、轴力加载效率,明确了双层桥面钢桁架连续梁桥的静载试验的控制指标。研究结果表明:在边、中跨最大正弯矩工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件轴力的加载效率最小为1.024,最大为1.259;在边、中跨最大轴力工况的加载效率满足规范要求的布载方式下,杆件弯矩的加载效率最小为0.603,最大为0.992;为确保结构安全,建议双层桥面钢桁架连续梁桥静载试验应以弯矩作为控制指标。该研究成果对于双层桥面钢桁架梁桥的静载试验提供了一定参考。

水利工程单桩竖向抗压静载试验研究

以取水泵站为例研究水利工程基桩在竖向荷载作用下的受力特性和沉降特点,对典型基桩进行单桩抗压静载试验,明确了试验装置、加载方式、加载方法、判定方法,确定了单桩竖向抗压承载力特征值,判断了检测结果是否满足设计要求,为水利工程基桩设计及优化提供借鉴。结果表明:此场地单桩竖向抗压承载力特征值是十分合理和安全的,选取3根基桩竖向承载力桩端阻力所占比例不高,呈现为Q-s“缓变型”曲线,破坏特征点不明显。

基于尖点突变模型确定静载试验的基桩极限承载力

利用静载试验的荷载-沉降曲线确定基桩极限承载力的分析方法很多,但至今尚未找到合理、有理论依据的确定基桩极限承载力的评判方法。因此,尝试利用尖点突变模型分析基桩静载试验的荷载-沉降曲线来评判基桩极限承载力;利用Matlab软件直接拟合静载试验的荷载-沉降曲线,以突变特征值为评价标准,确定基桩极限承载力。研究表明:(1)对比分析目前常用的尖点突变模型求解方法与文章提出的直接拟合法,发现目前常用的一般求解法存在不稳定性、误判等不足,评判结果与静载试验实际情形不符;(2)直接拟合法求得的势函数具有唯一性、首位性、单调性等特征,计算结果与基桩静载试验的实际情况相符,解决了一般求解法存在不稳定性、误判等问题,且比现行基桩检测规范计算结果更为安全。研究结果为较大直径基桩在缓变形情形下,以0.05D桩顶沉降量为标准确定基桩极限承载力提供了理论依据。

钢螺杆锚桩压重联合静载试验钢梁设计与验证

为保证大吨位桩基静载试验安全实施,加载反力结构的合理设计至关重要。建立了加载反力平台钢梁的简化计算模型,分析不同受荷工况下钢梁的内力与变形发展规律,并对主、次钢梁截面尺寸进行优化设计。最后,针对实际静载试验项目对钢梁竖向位移、倾斜及锚桩抗拔力进行监测,验证钢梁计算模型的合理性。分析结果表明,钢梁在整个静载试验过程中的变形实测值均小于理论计算值;当施加的静载试验总反力超过堆载块和钢梁自重后,钢螺杆锚桩参与受荷,随着加载荷载的增大,其抗拔承载力的贡献逐渐增大;对于采用钢螺杆锚桩联合压重反力装置的静载试验,监测的各根钢梁竖向位移和倾斜总体一致,未出现明显偏心受力情况,表明该静载试验方法具有较高的安全性。

静动组合加载下钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究

本文将钢纤维和聚乙烯(PE)纤维进行混杂,制备了钢-PE混杂纤维水泥基复合材料(S/PE-HFRECC, Steel-PE Hybrid Fiber Reinforced Engineered Cementitious Composites),控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维配比制作了六类水泥基试件(S0E0、S0E2、S0.5E1.5、S1E1、S1.5E0.5和S2E0),并利用可施加预加静态荷载的直径为50 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置开展了静动组合加载条件下S/PE-HFRECC的动态压缩试验,预加静荷载级别分别取试件静态抗压强度的0%、15%、30%和45%四个级别。试验结果表明:1) 预加静态荷载对水泥基复合材料的力学性能有着弱化和强化的双面性。2) S/PE-HFRECC的动态抗压强度、动态峰值应变和应力峰值前韧度随着预加静荷载级别的提高呈现先升高后降低的趋势。3) 相较于单一纤维的掺入,钢-PE混杂纤维在对强度、变形能力和韧度的改善方面有着更好的优越性。

平板静载试验实测值极差较大原因分析及处理方案

我国建筑工程的日益繁杂,对建筑基础的稳定性也越来越高。随着深基坑支护技术的发展,基础埋深越来越深,设计将厚度大、承载力高、分布均匀的天然地基直接作为持力层,用平板静载试验来确定地基土承载力的特征值,但有时对天然地层局部软弱夹层未能及时发现,因此在平板静载试验时出现个别试验点不合格,需二次开挖处理。该文结合张家川回族自治县某工程实例,分析平板静载试验点不合格原因(如检测设备出现故障,现场存在软弱下卧层),提出局部不均匀地基处理措施(如地基土换填,挤密桩加强),总结勘察、钎探、平板静载试验过程判断软弱下卧层的方法与经验。