模块式高温气冷堆预应力混凝土压力容器余热排出系统设计

非能动余热排出系统是模块式高温气冷堆(MHTR)实现固有安全性的重要保证。采用预应力混凝土压力容器(PCPV)代替钢制压力容器作为MHTR的一回路压力边界,对余热排出系统设计提出了特殊要求。本文研究提出了模块式高温气冷堆PCPV余热排出系统的设计方案,对余热排出系统的主要设计参数、结构特点和热工水力进行分析。该系统能够保证在事故工况下仅依靠自然循环实现堆芯余热的非能动排出。

模块式高温气冷堆采用预应力混凝土压力容器的可行性研究

针对模块式高温气冷堆(MHTR)钢制压力容器存在着制造难度大、运输困难和成本高等缺点,开展了对MHTR采用预应力混凝土压力容器(PCPV)的可行性研究。本文简要介绍了PCPV的发展现状与技术特点,分析研究了MHTR采用PCPV作为一回路压力边界部件的技术难点及可行性,给出了MHTR采用PCPV的初步设计方案。对该方案的分析结果表明,将PCPV应用于MHTR在技术上是可行的,不仅能够解决多腔室PCPV的力学问题以及反应堆余热释放等关键技术问题,而且能使MHTR具有更好的安全性和经济性。

GB/T 13476-2023《先张法预应力混凝土管桩》主要条款解读

新修订的国家标准GB/T 13476—2023《先张法预应力混凝土管桩》已于2024年3月1日实施。为便于该标准的各使用方准确理解标准条款的具体含义,正确贯彻实施标准条款的具体要求和规定,介绍了该标准的修订背景和意义,并对标准的主要条款进行了解读。

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。

局部受热锈蚀预应力混凝土梁力学性能试验研究

随着我国基础建设的发展,大量混凝土桥梁在恶劣环境影响下发生腐蚀和老化,腐蚀桥梁结构的灾害破坏机理研究对桥梁结构的运营安全具有重要意义。为研究已经锈蚀受损的桥梁在局部受热状态下的高温力学性能,设计10根预应力混凝土梁试件。其中对照组的2根试件在常温下加载,试验变量为预应力筋初始应力,试验组的8根试件在高温下加载,试验变量分别为钢筋锈蚀、预应力筋初始应力、初始荷载。首先,基于电化学原理对4根预应力混凝土梁进行钢筋加速锈蚀处理,然后利用复合高温试验炉对8根预应力混凝土梁(4根锈蚀、4根未锈蚀)在跨中进行三面受火试验。最后,采用数值方法对局部受热预应力混凝土梁进行了仿真分析。研究结果表明:局部受热条件下,预应力混凝土梁的承载能力会发生明显降低,下降幅度约为11.3%~14.9%;钢筋锈蚀导致的混凝土开裂会对预应力混凝土梁的抗火性能产生不利影响,主要表现为2个方面,1)相同试验条件下,锈蚀后的试件预应力增量更大;2)锈蚀试件在局部受热条件下承载能力下降幅度更大,约为19.4%~21.9%;增大预应力筋的初始应力可以减小预应力混凝土梁在局部受热时的高温蠕变变形;局部高温作用下预应力混凝土梁对初始荷载较为敏感,当试件初始荷载值提升20%时,三分点位移量约增大60%。研究成果可以为实际锈蚀桥梁的防火设计和灾后应急提供理论依据。

体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的理论与数值分析

随着服役时间的增长和车辆荷载的增加,老旧的钢筋混凝土桥梁面临承载力不足、变形超限等问题,采用体外预应力CFRP筋对其加固是一种有效的解决方法。采用有限元分析软件ABAQUS对某跨度24 m的铁路桥梁进行数值模拟与参数分析,其中,根据不同的CFRP预应力筋的直径(31 mm、43 mm、61 mm)和预应力大小(250 MPa、500 MPa、750 MPa、1000 MPa、1250 MPa),获得模型梁的开裂弯矩、梁底钢筋屈服弯矩以及梁开裂时的跨中变形。将《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)等现行规范的理论计算结果与数值模拟结果进行对比,发现两者吻合良好,误差在15%以内,从而验证了规范中钢筋混凝土梁开裂弯矩计算公式、正截面承载力计算公式以及跨中挠度计算公式对于体外预应力CFRP筋加固钢筋混凝土梁的适用性与准确性,为实际工程加固设计提供参考。

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。

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

预应力混凝土风机塔架结构安全性影响因素研究

预应力混凝土塔架较钢制塔架具有更高的抗疲劳特性及稳定性,能够满足复杂地形的建设需求。基于现场监测数据,利用混凝土塑性损伤模型对塔架结构进行全尺寸建模,通过对比监测数据与数值仿真结果,研究了预应力损失、混凝土劣化及表观缺陷等因素对塔架结构力学性能的影响规律。结果表明,预应力混凝土塔架结构安全受多种因素影响,随着结构的劣化塔架刚度逐渐软化,低阶振型对结构共振的影响较大,塔架结构损伤形式趋向于受拉破坏。

预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点受剪承载力计算方法

梁柱节点受剪承载力计算是混凝土框架结构节点抗震设计的关键点之一,由于节点剪力传递机理与构造的复杂性,目前尚未形成完善的节点受剪承载力计算理论。该文阐述了预应力混凝土梁-型钢混凝土柱新型框架节点的受力机理,并基于桁架模型和斜压杆模型,提出了一种同时考虑预应力筋与型钢贡献的节点受剪承载力计算方法。开展了新型节点受力性能拟静力试验,分别选取了梁端破坏与节点剪切破坏两种破坏形式的节点试验数据,对所建立的新型节点受剪承载力计算方法进行了验证评估,结果表明,该文提出的预应力混凝土梁-型钢混凝土柱框架节点承载力计算方法具有较好的精度。

某在役重载铁路32 m预应力混凝土T梁后装声屏障适应性分析

随着我国货运铁路重载扩能运输的发展,大轴重、长编组引起的噪声污染日趋严重,后装声屏障已成为减小噪声污染的主要措施之一,但通过扩能改造提升的在役重载铁路桥梁原设计时并未考虑后装声屏障对桥梁结构的影响。为研究在重载铁路桥梁上后装声屏障的适应性,以在役铁路桥梁主梁型32 m简支T梁(专桥-2059A)为研究对象,采用数值模拟与结合现场实测桥梁现状分析的方法,基于不同荷载组合作用,开展T梁加装声屏障后主梁、声屏障与桥梁连接的位置及道砟槽板适应性分析,并对T梁翼缘板及声屏障结构的潜在薄弱位置进行破坏分析。研究结果表明:T梁加装声屏障后,主梁纵向强度受梁体L/8~L/4处抗剪控制,其中梁体L/8处抗剪安全系数为1.70,小于规范要求值1.80;声屏障与桥梁连接位置安全储备不足,其中,在最不利荷载组合作用下,挡砟墙钢筋应力超过容许值1.25倍、裂缝宽度超过容许值0.54 mm;道砟槽板在最不利荷载组合作用下,其钢筋应力安全储备剩余23.2%、裂缝宽度比规范容许值小0.07 mm。综合考虑3种分析,该类型T梁不宜后装声屏障;在最不利情况下,T梁及声屏障结构破坏顺序依次为预埋化学锚栓处、挡砟墙处、声屏障立柱与水平杆交接处、道砟槽板变高度处、翼缘板根部处。

预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能

为了探索碳纤维复材(CFRP)绞线在混凝土结构中的应用,采用CFRP绞线作为预应力筋,开展了预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯性能试验研究。试验结果表明:平截面假定适用于混合配筋的混凝土梁;配置预应力CFRP绞线可以显著提高混凝土梁的抗弯承载力,相比于普通钢筋混凝土梁,混合配筋混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了74%~146%、27%~48%和29%~50%,但混合配筋混凝土梁的延性明显降低;在混凝土压碎失效模式下,预应力水平和预应力CFRP绞线数量对延性影响并不明显;GB 50608—2020《纤维增强复合材料工程应用技术标准》中预应力纤维复材(FRP)筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式可以应用于预应力CFRP绞线和钢筋混合配筋混凝土梁的抗弯承载力计算。

预应力钢筒超高性能混凝土管套箍混凝土短柱的抗压性能研究

跨海大桥面临着严峻的耐久性问题,尤其是混凝土桥墩。提出以围套的形式保护海洋工程桥墩混凝土柱防止海水侵蚀,在钢管外壁设置剪力钉,然后浇筑超高性能混凝土(UHPC),并缠绕预应力钢丝,最后浇筑UHPC,形成预应力钢筒超高性能混凝土管(PUCCP)。制备了PUCCP套箍混凝土柱,并对其进行了抗压试验,并与素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱进行对比。此外,分析了PUCCP中预应力大小对PUCCP套箍混凝土柱抗压性能的影响。试验结果表明:相比素混凝土柱和UHPC套箍混凝土柱,PUCCP套箍可显著提高混凝土柱的抗压强度,且随着预应力的增加,混凝土柱的抗压强度相应增加;PUCCP套箍能对混凝土柱提供比UHPC套箍更充分的侧向约束,以实现应变硬化行为,从而显著提高混凝土柱的初始刚度和延性。

预应力混凝土箱梁爆炸荷载模型试验及有限元分析

目前针对箱梁爆炸荷载以及冲击波传播规律的研究较少,以目前混凝土桥中应用较为广泛的预应力混凝土箱梁桥为依托工程,以1∶5缩尺比例设计箱梁爆炸荷载试验。试验表明,箱梁顶板超压沿箱梁纵向呈非线性下降梯度分布特点,超压沿箱梁横向近似于梯形荷载分布,随着比例距离的减小,结构超压增大。其次,基于箱梁爆炸荷载试验,建立箱梁三维爆炸数值分析模型,通过将数值分析结果和试验数据进行对比,验证数值模拟的准确性。基于数值分析,揭示爆炸冲击波与箱梁的相互作用机理,明确箱梁冲击波的传播规律。对不同爆炸工况箱梁各部位超压分布规律研究显示:当爆心位于箱梁顶板上方时,顶板迎爆面超压较大;当爆心位于翼缘板下方时,在翼缘和腹板处产生较大超压,其余部位超压较小。而当爆心位于箱梁底板下方时,翼缘、腹板和底板均受到较大的冲击波超压,结构全截面受爆炸影响较大。最后,基于试验和数值分析结果,对不同工况下箱梁顶板、腹板和底板的超压峰值进行方程拟合,建立不同爆炸工况下箱梁关键部位荷载模型。

大跨径预应力混凝土连续梁桥加固研究进展

基于我国危旧桥改造需求多、病害情况复杂给桥梁加固提出的挑战,需把握桥梁加固国内外的研究现状,为未来深入研究和工程应用提供参考。结合大跨径预应力混凝土连续梁桥主要加固手段的基本原理,对各加固手段的优点、局限性及适用对象进行分析,系统梳理近两年来的最新研究成果,并对未来发展进行了展望。

预应力混凝土高层建筑稳定性研究

介绍了预应力混凝土结构的基本原理,以及预应力混凝土结构的施工工艺与质量控制措施,通过拟静力试验方法,评估了预应力混凝土在高层建筑墙体稳定性方面的应用效果。试验结果表明,预应力混凝土施工工艺显著提高了墙体的抗裂性和稳定性,减少了裂缝的产生,并在极端情况下仍能保持一定的承载能力。

轨宽为1250 mm且跨度为25 m时跨座式单轨交通的预应力钢筋混凝土轨道梁截面跨高比

[目的]为适应新型跨座式单轨列车的构造特点,需对新型预应力钢筋混凝土轨道梁开展力学性能分析及界面优化研究。[方法]提出了适合该新型列车特点的预应力钢筋混凝土轨道梁,并采用经验证的数值分析模型,对8根具有不同跨高比的25 m跨轨道梁开展了静力分析。[结果及结论]提出的新型预应力钢筋混凝土轨道梁的力学性能满足规范要求;25 m跨度的新型轨道梁在跨高比为16.6~18.5时具有较好的力学性能。

缓凝粘合剂在建筑结构缓粘结预应力混凝土中的应用

为研究建筑结构缓粘结预应力混凝土中缓凝粘合剂的应用配比,将固化剂与硅胶按照2∶100的比例配制成胶液,浇注后使其固化获得制备好的硅胶模具,应用试验材料制备缓凝粘合剂,设计10种邻苯二甲酸二丁酯与环氧树脂的混合比例,制备10种不同的样品,分2批配制缓凝砂浆,用于包裹预应力筋,当混凝土试块浇筑9 d后,对缓粘结预应力筋实施张拉操作。依照配比的顺序共制备30个缓粘结预应力混凝土试件。结果表明,当邻苯二甲酸二丁酯加入量为25、20 g,环氧树脂加入量为120、125 g时,缓粘结预应力混凝土试件的力学性能与抗震性能均较好。

后张有粘结预应力混凝土梁建筑施工技术

后张有粘结预应力混凝土梁施工技术主要适用于大跨度、大空间建筑工程,重点解决大跨度混凝土梁施工中产生的挠度、抗裂等问题,在节约钢筋和混凝土用量的同时,还能有效减少工程项目的施工成本。本文围绕着江苏省灌云县高新区高级中学建设项目,探讨了后张有粘结预应力混凝土梁建筑施工技术的应用策略及施工安全管理措施,旨在利用该施工技术节约工程项目所需的建筑材料、增强项目使用性能。

市政给排水预应力钢筋混凝土管道施工技术研究

本文以钢筋混凝土管道施工技术为研究对象,首先分析了准备环节工作内容,需要从技术、材料和设备三个方面做好准备工作。其次需要根据施工方案落实施工,应保证施工严格执行质量标准,提高施工质量。最后进行质量验收。