后张部分无黏结预应力梁锚固失效下受力性能试验研究

为了研究部分无黏结及锚固系统失效对后张预应力梁受力性能的影响,以4根后张法施工预应力混凝土简支梁为试验对象,分析后张法预应力梁在相同无黏结率下,跨中、梁端部分无黏结以及锚固系统失效时的受力过程、破坏形态、荷载-位移曲线、延性等指标和抗弯性能的变化规律。基于部分无黏结预应力梁的试验结果,采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力。研究结果表明:部分无黏结与锚固失效均降低试验梁的抗裂性能;在锚具失效条件下,跨中纯弯段无黏结显著降低试验梁的刚度和承载力,而梁端无黏结对梁刚度影响较小,承载力略降低;在锚固失效下,跨中段无黏结和梁端无黏结的梁与正常状态下的梁相比,延性指标分别提高6.3%和21.1%;在加载过程中,跨中控制截面满足平截面假定;采用考虑锚固失效损失的截面应变协调黏结折减系数计算抗弯承载力与试验值较吻合。

带肋钢筋和钢绞线黏结性能试验研究

通过16个未配横向箍筋拉拔试件的拔出试验,研究了带肋钢筋和钢绞线的黏结性能.结果表明:黏结介质相同时,单根带肋钢筋的黏结强度高于单根钢绞线的黏结强度,但前者的最大滑移值远小于后者.不管是单根带肋钢筋还是单根钢绞线,其与混凝土的黏结强度和最大滑移值均大于其与水泥浆的相应值.配单根带肋钢筋试件出现钢筋拔出且试块劈裂的破坏现象;配单根钢绞线试件发生钢绞线旋转拔出的延性破坏;配3根钢绞线束试件破坏时,钢绞线束整体拔出,黏结延性较好;配6根钢绞线束试件出现"钢绞线束-水泥浆-波纹管"组合体拔出且混凝土劈裂的脆性破坏,滑移值很小.单根带肋钢筋和单根钢绞线的相对黏结特性系数试验值均与GB 50010—2002规范值符合较好.对钢绞线束的黏结长度给出了建议公式.

钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验

为研究钢筋与再生混凝土界面黏结性能和本构关系,考虑再生粗骨料取代率、再生细骨料取代率、钢筋类型、钢筋直径、锚固长度的影响,设计了15个梁式试件进行钢筋-再生混凝土黏结滑移性能试验.综合分析上述变量对荷载-滑移曲线、黏结强度、黏结效率的影响规律,给出了黏结-滑移本构关系的建议.结果表明:随再生粗骨料取代率增加,钢筋与混凝土之间的黏结强度减小,而抗滑移能力增强;再生细骨料的加入,导致再生混凝土的黏结性能明显退化;螺纹钢筋与再生混凝土的黏结强度约为光圆钢筋的2倍;钢筋与再生混凝土的界面黏结性能随着钢筋直径和锚固长度的增加而降低;建议的钢筋-再生混凝土的黏结-滑移本构关系和参数,与试验结果拟合较好.

基于平行黏结水弱化模型的页岩吸水软化离散元模拟

基于颗粒离散元方法,通过构建损伤因子,提出了平行黏结水弱化模型,建立了考虑胶结物力学参数的非均质性的颗粒流模型。通过室内试验和数值模拟计算结果的对比分析,验证了所提模型的正确性和适用性。主要结论如下:(1)岩石胶结物的非均质性对岩石宏观力学性质存在一定影响。随着均质性因子m的增加,岩石均质性增加,单轴抗压强度和弹性模量也随之增加,符合指数函数关系;(2)随着黏结面积系数的增加,岩石所储存的总应变能的总量和增速逐渐降低;(3)岩石在干燥状态下,微裂纹倾角集中于80°~100°,随着黏结面积系数的增加,微裂纹倾角的分布范围逐渐增加;(4)随着黏结面积系数的增加,岩石破裂面更为密集,且贯通性增强。研究结果可为深埋隧道遇水产生围岩大变形、库岸涉水边坡变形等问题的细观机制研究提供了一定的依据和理论指导。

一种滑移型危岩体的力学判识方法

边坡岩体在地震、长期降雨或施工扰动等影响因素的强烈作用下,稳定岩体逐渐演化成危岩体,基岩开始分离而导致稳定性不断下降,随之发生下滑破坏,是威胁工程施工运维安全的主要隐患之一.单一的稳定性系数只能判断破坏是否发生,而无法识别岩体由稳定阶段至分离阶段这一变化,也就难以实现危岩体的定量力学判识.通过引入黏结稳定性系数,对潜在滑动面黏聚力及其抗滑占比进行了分析,以期实现滑移型危岩体稳定阶段、分离阶段和破坏阶段的动态考量.当黏结稳定性系数小于1,黏聚力抗滑占比小于结构面长期强度与破坏强度的比值时,即可判定为危岩体.实验结果得出,单一的稳定性系数无法有效识别A8危岩体,而黏结稳定性系数的引入则从力学角度实现了A8危岩体的定量评价.此外现场案例研究表明,基于双力学指标的滑移型危岩体判识方法可以提供相对客观统一的判识结果,有效区分了重庆三峡等地区稳定性系数在1.2附近的滑移型危岩体,提高了传统力学识别方法的准确率与科学性,为我国地质灾害高风险地区更好地应对滑移型崩塌灾害提供新的技术支持.

破碎带宽度对断层活化及煤柱留设的影响研究

为研究不同宽度的断层破碎带对防水煤柱留设的影响,通过对断层活化进行力学分析,得出断层活化的必要条件是断层带内岩石的黏结系数小于等于临界值C_(max),且断层带所受法向应力与剪切应力是影响该临界值的主要因素。利用数值模拟软件,建立不同破碎带宽度的数值模型,对断层活化及煤柱留设进行模拟。结果表明:当工作面距断层60 m内时,由于黏结系数临界值C_(max)的迅速减小,断层活化危险性显著提高,且断层破碎带宽度越大,断层越容易发生活化;通过分析采场塑性区分布图,得出煤柱临界尺寸随破碎带宽度的增加而呈线性增长的规律。研究结果对断层合理留设煤柱具有重要的参考价值。

基于高聚物化学解黏与气垫抬升的渡线道岔无砟轨道结构纠偏修复技术的研究与应用

针对渡线道岔无砟轨道结构发生较大偏移影响了线路平顺性的问题,通过理论分析、试验验证和工程实践,分析了在天窗时间内渡线道岔无砟轨道纠偏修复的技术难点,研究了基于高聚物化学解黏与气垫抬升的渡线道岔无砟轨道结构纠偏修复关键技术、工艺流程以及轨道动态性能同步监测技术。结果表明:底座板与基床表层间黏结系数对纠偏时千斤顶横向顶推力影响显著,黏结系数从0.5逐渐增加到1.0,2.0,5.0时,千斤顶横向顶推力最大值增幅分别为62.1%,144.9%,290.2%;通过高聚物化学解黏与气垫抬升技术相结合,确保了轨道结构与掺水泥级配碎石层的完全脱离,显著降低了底座板与基床表层间的黏结力与摩擦阻力,为纠偏的成功实施创造了条件。该技术实现了天窗时间内对道岔无砟轨道的无损伤纠偏,线形控制良好,线路平顺性改善显著,纠偏修复后道岔无砟轨道动态性能满足动车组高速运行时的安全性和平稳性要求。

基于试验数据分析的FRP筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算方法

由于FRP筋为非金属材料,耐腐蚀性能好,我国规范规定FRP配筋混凝土受弯构件的最大裂缝宽度限值放宽至0.5 mm。但规范中的最大裂缝宽度计算公式仍然沿用普通钢筋混凝土规范中的计算公式,公式中的参数取值未经过试验数据的校核,公式适用性存疑。为此,该文从最大裂缝宽度的计算原理出发,借助近年来文献中完成的FRP筋混凝土受弯构件的实测数据,对相对黏结特性系数νi的取值、裂缝间受拉FRP筋应变不均匀系数ψ的计算、最大裂缝宽度与平均裂缝宽度的比值系数τs、长期荷载下的裂缝宽度增大系数τl以及裂缝间混凝土受拉对裂缝宽度的影响系数αc等进行了全面的校核和修订。该文提出的修正的最大裂缝宽度计算公式具有更高的可信度和合理性,可为我国规范的修订提供参考。

基于挠度的体外预应力梁应力增量统一算法

体外预应力筋应力增量的计算,是体外预应力结构在两种极限状态设计中的关键问题之一。由结构变形前后的几何关系,推导弹性阶段体外预应力筋应力增量的计算公式,并以此建立力筋应力增量与梁体跨中挠度的关系,进一步延伸到承载力极限状态力筋应力增量的计算,使体内、体外无黏结预应力筋在两种极限状态下应力增量的计算得到统一。公式考虑组合荷载作用的情况,并反映二次效应的影响。在以上推导的基础上,建立极限状态下应力增量计算的实用方法,方便工程应用;对美国学者Naaman所提出的黏结折减系数法进行改进,从理论上推导极限状态下的黏结折减系数;从减小二次效应的角度,对转向块的布置位置进行优化。最后,应用该方法与国内外3批试验进行对比,计算结果与试验结果吻合良好。

钢筋与FRP筋混合配筋混凝土梁最大裂缝宽度计算

为研究钢筋与纤维增强聚合物复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)筋混合配筋混凝土梁的裂缝计算问题,首先,利用55组国内外混合配筋梁的裂缝相关试验数据分析现有混合配筋梁平均裂缝间距计算公式的适用性,并借助MATLAB对55组试验数据进行多元回归分析,修正了现有公式中的相关待定系数,建立了混合配筋梁平均裂缝间距计算公式,并给出FRP筋相对黏结特性系数v_(i)的建议值。其次,分析确定了影响裂缝宽度计算的纵筋应变不均匀系数ψ的计算方法和短期荷载作用下构件受力特征系数α_(cr)取值,同时引入最大裂缝宽度修正系数k_(3),并利用其中45组裂缝宽度相关试验数据分析确定了k_(3)的取值,从而建立了最大裂缝宽度计算公式。与试验数据的对比分析结果表明,本文建立的混合配筋梁平均裂缝间距和最大裂缝宽度计算公式均具有较好的适用性。

横系梁设置对双柱墩抗震性能的影响分析

为了研究横系梁设置对有盖梁双柱墩的抗震性能影响,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元建立有盖梁双柱墩有限元模型,并基于拟静力分析方法对有无横系梁两种双柱墩进行对比分析.结果表明,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元可准确、有效地模拟钢筋混凝土框架拟静力试验,在横向往复荷载作用下,双柱墩设置横系梁可降低墩顶和墩底的弯矩值,提高双柱墩的等效黏结阻尼系数.设置横系梁可提高有盖梁双柱墩的承载能力,从而增强其耗能效果.

钢筋中高强再生混凝土黏结滑移性能试验研究

再生混凝土构件受力分析的关键问题是钢筋与再生混凝土间的黏结滑移本构关系。进行了49个钢筋与再生混凝土试件黏结滑移性能的试验研究。试件尺寸为150 mm×150 mm×450 mm,钢筋直径d分别为10、14、20 mm,钢筋外形分为螺纹钢筋、光圆钢筋,钢筋锚固长度分为5d、10d、20d,混凝土再生粗骨料取代率分别为33%、66%、100%,再生细骨料取代率分别为50%、100%,混凝土设计强度分为中强和高强。试验研究表明:再生粗细骨料取代率及混凝土强度、钢筋外形、钢筋锚固长度为影响试件黏结滑移性能的关键因素;再生细骨料取代率50%以上时,钢筋与再生混凝土间的黏结滑移性能退化明显;与普通混凝土试件相比,中高强再生粗骨料螺纹钢筋混凝土试件相对混凝土强度的黏结效率系数明显提高。

大直径预应力钢绞线黏结性能试验研究

在大吨位预应力情况下,大直径预应力钢绞线较普通直径预应力钢绞线(1×7结构、公称直径15.2 mm)有着明显的优势。目前国内已有多种型号的大直径预应力钢绞线应用于工程,但对其在混凝土(先张法情况)或水泥浆中(后张法情况)的黏结性能还不明确,而黏结性能对预应力构件的裂缝和刚度控制至关重要。为此,以1×19结构、公称直径21.8 mm的大直径预应力钢绞线为对象,进行了30个试件的静力拉拔试验。通过试验及分析,获得了黏结破坏形式,探明了钢绞线直径、黏结长度及黏结方式对钢绞线黏结性能的影响,获得了钢绞线的黏结应力-滑移曲线以及相对黏结特性系数,并结合相关构件的受弯裂缝试验研究结果,认为后张法大直径预应力钢绞线的黏结性能相对普通预应力钢绞线有所降低,但对构件的正常使用性能影响不大。

动荷载试验桩在设计阶段中的应用

为了提高软土地基桥梁设计水平,以哥伦比亚西部有轨电车30街大桥为例,对比分析试验桩前后桥梁设计采用的桩基础工程数量,提出在设计阶段对软土地区进行动荷载试验,优化黏结系数,可以节约项目成本的结论,以期为同类型施工提供参考。