部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁抗裂性能

为研究部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁的抗裂性能,开展了4根不同钢纤维掺量的部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁与1根部分充填式窄幅钢箱-NC组合梁静力加载试验。试验表明:在负弯矩作用下,部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁裂缝呈现数量多、短小且密集的特点;同等配筋率的条件下,不同钢纤维掺量(0、1%、2%和3%)部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁与部分充填式窄幅钢箱-NC组合梁相比,在弹性阶段其刚度明显提高,最大裂缝宽度随钢纤维掺量的增加而减少,开裂强度分别提高了36.0%、48.8%、82.0%和112.0%,UHPC显著提高了组合梁的抗裂性能;可以参考按照JTG 3362—2018中裂缝宽度式乘以0.8的修正系数来计算部分充填式窄幅钢箱-UHPC组合梁裂缝宽度。

超高性能混凝土-充填式窄幅钢箱组合梁裂缝宽度计算

为了探讨超高性能混凝土-充填式窄幅钢箱组合梁裂缝发展规律和分布,评估现行规范中最大裂缝宽度计算公式对该类组合梁的适用性,考虑组合梁钢纤维掺量、充填混凝土高度和配筋率3个因素,对6根该类组合梁开展弯曲试验;根据超高性能混凝土的特性,提出该类组合梁钢筋应力计算方法;修正现行规范中最大裂缝宽度计算公式,并考虑钢纤维掺量的影响,建立该类组合梁的最大裂缝宽度计算公式。结果表明:组合梁开始出现裂缝后最大裂缝宽度发展较缓慢,在最大裂缝宽度达到0.16 mm之前,荷载等级-最大裂缝宽度曲线大致呈线性,组合梁屈服后裂缝宽度迅速增大;增加钢纤维掺量和配筋率可明显限制裂缝发展,钢箱充填超高性能混凝土可明显增强组合梁极限承载能力;现行规范中最大裂缝宽度公式计算该类组合梁最大裂缝宽度过于保守,所提出该类组合梁钢筋应力计算方法和组合梁最大裂缝宽度公式的计算值与弯曲试验实测值均吻合较好。

疲劳荷载作用下高强混凝土受弯构件的变形性能

通过对9根配有新Ⅲ级钢的高强混凝土梁的等幅疲劳荷载试验,分析研究了受弯构件的疲劳特性,探讨了其在疲劳荷载作用下裂缝宽度和挠度变化的一般规律和特点。经分析推导,得到了高强混凝土梁在疲劳荷载作用N次后的裂缝宽度计算公式及疲劳刚度计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。

疲劳荷载下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算方法

通过8根钢纤维高强混凝土梁的疲劳试验,分析钢纤维体积率、钢纤维类型和钢纤维掺入层厚对钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度和裂缝间距的影响。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制裂缝的发展,静载作用下,掺入钢纤维的高强混凝土梁裂缝宽度减小39%～133%;疲劳荷载作用下,裂缝宽度减小35%～121%,裂缝间距减小28%～67%。最后探讨静载及疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算方法,结合试验数据提出疲劳荷载作用下钢纤维高强混凝土梁裂缝宽度的计算公式。

无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度及闭合弯矩的计算

通过２６根无粘结部分预应力高强混凝土梁，研究了影响裂缝宽度及裂缝闭合的主要因素，将无粘结部分预应力高强混凝土梁在使用荷载作用下的受力状态转化为偏心受压构件的受力状态，求解非预应力筋的应力，然后采用现有规范裂缝宽度计算公式来求无粘结部分预应力高强混凝土梁的裂缝宽度，并建立了重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度计算公式；应用名义拉应力建立了闭合弯矩计算公式。

高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的裂缝宽度计算

为了分析讨论高强混凝土梁在疲劳荷载作用下裂缝变化的一般规律和特点,通过9根配有新Ⅲ级钢筋的高强混凝土梁的等幅疲劳荷载试验,研究了影响高强混凝土梁疲劳裂缝宽度的主要因素,并根据初始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数建立了疲劳荷载作用下高强混凝土梁的裂缝宽度计算公式。最后,将计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:该计算公式可以准确地预测高强混凝土梁从初期裂缝开展直至破坏的裂缝宽度发展规律,可为高强混凝土梁的设计提供一定的参考。

新型PWM-BUCK电子束焊机稳定高压电源的设计

设计了一种新型PWM-BUCK电子束焊机高压加速稳压源电路系统,系统内设精密开关限流电路,能有效防止浪涌电流和过流的产生,提高了系统工作的可靠性和稳定性.通过SABER仿真,全面分析了系统的开、闭环特性,结合系统特点提出了一个含电源前馈补偿的PID控制器,同时论述了控制器的参数设计原理和步骤.结果表明,系统具有稳压精度高、动态特性好、换能效率高、工作条件要求低、整机系统可靠性高等优点.

配置高强钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对8根配置500 MPa钢筋和4根配置400 MPa细晶钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,观测试件的裂缝发展过程,了解此类构件的裂缝特点,为工程中推广应用500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋提供试验依据。试验结果表明,配置500 MPa钢筋和400 MPa细晶钢筋的受弯构件裂缝发展规律与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,但在正常使用状态下,按照现行混凝土结构设计规范对此类构件进行裂缝宽度验算,计算值均大于试验值。同时,结合其它67根配置高强钢筋的混凝土梁试验数据,评估了现行混凝土结构设计规范裂缝宽度公式的适用性,并在该规范的计算模式基础上,提出平均裂缝间距及短期最大裂缝宽度计算的修正公式,修正公式的计算结果与试验结果符合较好。

钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能试验,研究普通钢筋高强混凝土梁掺入钢纤维后的破坏特征和受力性能,分析纵筋配筋率和钢纤维体积率对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯极限承载力、抗裂弯矩、最大裂缝宽度及截面刚度的影响。试验结果表明:与普通钢筋高强混凝土梁相比,钢纤维的掺入可以有效约束裂缝发展,显著提高梁的抗弯承载力、整体刚度和极限变形能力。结合本文试验结果以及现行规范计算方法,提出抗弯承载力计算公式和最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考。

预应力高强混凝土梁抗裂度和裂缝宽度试验研究

概括介绍了预应力比率为 0 6～ 1 0、混凝土强度等级为C40～C80的 1 4根先张法预应力高强混凝土梁的抗裂度和裂缝宽度的试验结果。通过与《混凝土结构设计规范》(GB5 0 0 1 0— 2 0 0 2 )相关计算公式进行对比分析 ,讨论了混凝土强度对截面抵抗矩塑性系数的影响作用 ,提出了修正系数计算公式 ;分析了混凝土强度、预应力比率对受拉钢筋的等效应力、平均裂缝间距及裂缝宽度的影响规律 ,给出了规范裂缝宽度计算公式的预应力比率适用范围 。

低频共形阵的宽带波束域高分辨方位估计方法

针对共形布阵技术,提出了适用于低频共形基阵的宽带波束域高分辨方位估计方法。首先利用基于二阶锥规划的波束优化技术设计适用于低频共形基阵的宽带恒定束宽波束形成器,然后用设计好的波束形成器对基阵输出数据进行空域预滤波,使宽带信号的不同频率分量能无失真地通过,同时抑制旁瓣区的干扰,最后针对滤波后的多波束输出采用波束域高分辨方位估计方法估计目标方位。由于基于二阶锥规划技术设计恒定束宽波束形成器仅需要对主波束进行拟合,提高了设计精度,减小了聚焦误差,从而提高了方位估计的性能。计算机仿真和湖上实验数据处理结果验证了该方法能有效地估计出水下低频宽带目标声源的方位。

高强箍筋混凝土梁的受剪性能

为了研究以500MPa钢筋为箍筋的混凝土梁在集中荷载和均布荷载下的受剪性能,对12根混凝土梁进行了试验研究,分析了高强箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及其在使用阶段的斜裂缝宽度.研究结果表明:此类构件的受力特征与普通钢筋混凝土受剪构件的相同,其斜截面受剪承载力仍可按GB 50010—2002公式进行计算;与国外规范相比,我国受剪承载力设计公式可靠度在国际上尚处于较低水平,但仍是偏于安全的;受剪梁斜裂缝通过处的箍筋应力能够达到屈服,为了保证正常使用阶段斜裂缝宽度满足限值要求,箍筋屈服强度的设计值不宜超过360MPa.

基于神经网络的混凝土梁斜裂缝宽度预测

对16根高强箍筋混凝土简支梁进行了受剪试验研究,分析了加载方式、混凝土强度、配箍率对斜裂缝宽度的影响,在试验基础上建立了混凝土梁斜裂缝宽度的BP网络模型.研究结果表明,该网络模型的模拟结果与试验结果符合较好,建立了高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度和其影响因素之间的一种函数关系.因此,可以将人工神经网络运用到高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度的研究中,实现斜裂缝宽度的预测.

预应力钢骨超高强混凝土梁裂缝宽度试验与计算

裂缝宽度直接影响到结构的耐久性和正常使用功能.为研究预应力钢骨超高强混凝土梁的抗裂性,对13根预应力钢骨超高强混凝土简支梁进行了抗弯性能试验,分析了这种新型组合梁的破坏形态、裂缝开展与分布规律和最大裂缝宽度的变化特性,给出了考虑配筋位置的综合配筋指数与正常使用极限状态下荷载等级的关系;结合我国现行相关规范提出了适用于预应力钢骨超高强混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度的计算公式,其计算结果与实测结果总体吻合较好.在考虑钢骨腹板的影响时,取梁受拉侧1/2梁高范围内的腹板等效为纵筋,导致综合配筋指数大于0.19时,计算结果略大于实测值,小于0.19时,计算结果略小于实测值.

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁正常使用阶段性能研究

通过２６根无粘结部分预应力高强混凝土梁，研究了影响裂缝宽度及裂缝闭合和变形的主要因素，将无粘结部分预应力高强混凝土梁在使用荷载作用下的受力状态转化为偏心受压构件的受力状态，求解非预应力筋的应力，然后采用现有规范裂缝宽度计算公式来求无粘结部分预应力高强混凝土梁的裂缝宽度，并建立了重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度计算公式；应用名义拉应力建立了闭合弯矩计算公式。将预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响，用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αｐρ这两个参数来反映，并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法，建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算公式。计算结果与试验结果吻合较好。

短期荷载作用下600MPa级超高强钢筋混凝土梁裂缝宽度试验研究

为研究600MPa级超高强钢筋混凝土梁受弯性能,进行18根配置600MPa级高强钢筋和1根配置HRB400钢筋的混凝土梁受弯静载试验,分析600MPa级超高强钢筋对混凝土梁裂缝分布、承载力、平均裂缝间距、最大裂缝宽度等影响。研究结果表明:配置该类型钢筋的受弯构件开裂弯矩和极限弯矩仍然可以按照现行规范公式进行计算;短期荷载作用下平均裂缝间距、最大裂缝宽度等参数计算值与现行混凝土结构设计规范公式计算值存在一定差异,平均裂缝间距计算值偏大,最大裂缝宽度计算值与试验值相比偏小。最后根据试验数据对配置该类型钢筋的受弯构件裂缝宽度计算公式进行适当修正,第一种方法是在现行规范计算公式基础上引进裂缝宽度综合调整系数,第二种方法是对现行规范裂缝宽度计算公式中的平均裂缝间距采用修正公式代替,短期裂缝宽度扩大系数采用修正值。修正结果表明第一种修正方法得到的计算值与试验值吻合度高,同时考虑到规范的连续性,建议采用第一种方法进行裂缝宽度修正。

高强箍筋混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

对20根配有500 MPa钢筋作为抗剪箍筋的混凝土梁进行试验,分析加载方式、混凝土强度、截面形式以及配箍率对混凝土梁斜裂缝宽度的影响.在试验的基础上,建立合理的计算模型,推导钢筋混凝土梁斜裂缝宽度的计算公式.研究结果表明,采用建议的计算公式可以定量计算钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度,计算结果满足工程应用精度要求.

高强钢筋聚丙烯纤维混凝土梁正常使用极限状态可靠度分析

对6根矩形截面混凝土梁进行了受弯破坏试验。考虑到应用HRB500级钢筋作为受力主筋，可能会导致构件出现过宽裂缝而不能满足结构适用性和耐久性的要求，其中4根试验梁掺入了定量聚丙烯纤维进行对比试验研究。在试验基础上，对高强钢筋混凝土梁进行了基于横向裂缝宽度的正常使用极限状态可靠度对比分析。研究结果表明：配置HRB500级钢筋的混凝土梁基于裂缝宽度的正常使用极限状态下的可靠度指标相对偏低，而掺人聚丙烯后的混凝土梁的可靠度指标有所提高。两者基于裂缝宽度的正常使用极限状态的可靠度指标均符合可靠度指标范围0-1．5。

钢筋混凝土梁短期裂缝宽度计算

目的评析我国《混凝土结构设计规范》的裂缝宽度计算公式,指出其不足之处,提出钢筋混凝土梁短期裂缝宽度计算的建议公式.方法基于规范的裂缝宽度计算模式,通过收集整理国内外钢筋混凝土梁的短期裂缝宽度试验数据,对规范公式计算值与实测值进行比较,并对规范公式进行修正.结果对配置高强钢筋的混凝土梁,新规范裂缝宽度公式计算值比实测值偏大10%左右,旧规范裂缝宽度公式计算值比实测值偏大近20%.新旧规范公式均过大地考虑了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响.结论相比规范公式,建议公式计算值与实测值符合更好.建议公式不仅适用于配置普通钢筋的混凝土梁,对配置高强钢筋以及大保护层的混凝土梁均有着较好的适用性.

采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究(I):基本理论

随机分布短纤维增强的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是近年来基于微观力学发展的一种高性能水泥基材料。通过纤维的桥联与应力传递作用,拉应力应变曲线体现了伪应变硬化特征,实现了多重微细裂纹的稳态开裂,具有非常显著的非线性变形、优良的韧性和高的裂缝抵制能力,使传统水泥基材料的脆性破坏模式转变为韧性破坏模式。为了控制裂缝的宽度,提高恶劣环境下钢筋混凝土结构的耐久性,获得高的UHTCC性能/成本比,使用UHTCC替代钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土,分析UHTCC增强RC适筋梁的受弯性能,推导计算整个受力过程不同阶段梁的承载能力、M-φ关系以及衡量梁延性指数的解析计算公式。最后通过与试验结果的比较,验证公式的合理性。