装配式临时预制混凝土板路面优化计算及应用研究

采用装配式预制混凝土板作为临时道路路面,具有经济环保的优点。以不产生疲劳断裂作为设计标准和不产生极限断裂作为验算标准,针对路面板的厚度、配筋和混凝土标号等主要参数进行优化计算分析,获得满足临时道路路面条件下最优的装配式预制混凝土板尺寸及材料参数。阐述了装配式预制混凝土板路面在施工道路建设及维护中的优点,并基于现场实际工程应用,介绍了具体的施工技术要点和工艺,实现了施工效率、施工质量与经济效益的全面提升,达到安全可靠、经济适用和绿色环保的目的。

建筑工程混凝土裂缝分析与纤维混凝土应用评述

建筑工程的快速发展导致混凝土的抗裂控制成为复杂而持久的挑战。利用不同纤维的优势属性补偿素混凝土的性能缺陷,提高混凝土的抗裂性能,是目前一种经济有效的手段。文章首先对建筑工程混凝土裂缝的类型及成因进行了深入分析,在此基础上详细阐述了不同纤维增强混凝土的特点,对其增强效果进行了对比分析,最后给出了纤维混凝土的发展建议,希望能为纤维增强混凝土的发展与应用提供借鉴。

高强度混凝土结构施工技术及性能优化

结合工程案例,介绍了高强度混凝土材料的特性表现,从强度提升、收缩变形、抗渗性能、抗裂性能等方面论述了高强度混凝土结构的优化策略,从配合设计、搅拌工艺、浇筑及养护技术等方面探讨了施工技术的改进措施,从而保证高强度混凝土结构的整体性能和施工质量。

设缝方钢管混凝土短柱轴压力学性能研究

为改善方钢管混凝土柱受力后钢管容易发生屈曲的缺陷,使用设缝钢管代替通长钢管制作相关构件并进行了轴向压力实验对两类试件的力学性能进行研究。通过研究发现钢管设缝后不承受轴向荷载作用、不发生屈曲。随着荷载增加,钢管对核心混凝土的约束效果明显,荷载位移曲线上构件B表现出良好的延性;构件B的承载力略低于构件A。实验后剖开构件发现,核心混凝土表现为被压溃破坏,但在外部钢管约束下,压溃后的构件依然能够承受荷载。相关试验现象说明设缝后钢管对核心混凝土的约束作用更明显,改善了混凝土的受力特点,核心混凝土在外部钢管的约束作用下不但核心承载力得到了进一步提高,还表现出了良好的延性。

海水环境下BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力研究

为探究海水环境下玄武岩纤维复合材料(BFRP)筋珊瑚礁混凝土柱的单轴受压承载性能,对5根经过海水干湿循环、海水浸泡后的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱进行轴心受压试验,研究海水环境对BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力的影响。结果表明,海水的腐蚀作用使柱的承压能力受损,在受压初期试件便产生裂缝,未受海水腐蚀的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱的轴心受压承载力最佳,发生压碎破坏且受压性能良好。随着海水腐蚀时间的增加,柱内BFRP筋与珊瑚混凝土协同工作的承压能力被削弱,海水干湿循环比海水浸泡对柱子承压能力的损伤更严重。最后,基于试验结果将BFRP筋抗压强度值进行折减,提出优化后的BFRP筋珊瑚礁混凝土柱轴心受压承载力计算模型。

拼接成型UHPC免拆模板钢筋混凝土柱的抗震性能

为研究超高性能混凝土(UHPC)免拆模板钢筋混凝土(URC)柱的抗震性能,选取UHPC免拆模板拼接方式和表面处理方式为试验设计参数,制作并完成了9个URC柱和1个钢筋混凝土(RC)柱的拟静力加载试验。模板拼接方式为螺栓加角钢连接、螺栓连接和环氧树脂砂浆连接;表面处理方式为光面处理、气泡膜印花处理和设肋处理,通过拟静力试验研究了模板拼接方式及表面处理方式对该类柱抗震性能的影响。此外,基于平截面假定,提出了URC柱的正截面偏压承载力计算式。结果表明:峰值荷载前,UHPC模板与核心混凝土黏结面无明显破坏,URC柱表现出良好的整体性,尤其是采用螺栓加角钢连接的URC柱,即使加载至极限位移时,也没有发生界面黏结失效破坏;与普通RC柱相比,URC柱的承载力提高了6.4%~43.3%,延性提高了11.4%~48.7%,耗能能力提高了27.7%~85.3%;三种连接方式中,采用螺栓加角钢连接的URC柱承载力最高,连接最可靠。最后,基于平截面假定提出的公式计算值与试验值吻合较好,可为工程应用提供参考。

城市轨道交通混凝土抗裂防渗技术研究与应用

抑制混凝土开裂渗漏是保障城市轨道交通地下结构建设质量的重点和难点。以城市轨道交通地下车站为例,分析了混凝土开裂的主要原因,介绍了施工期混凝土抗裂性评估与设计方法,提出了混凝土材料抗裂性能控制指标,以及保障指标实现的材料、施工控制措施,结合实际工程,介绍了成套技术应用效果,为类似工程抗裂防渗建设质量提升提供指导。

大直径盾构管片清水混凝土制备及施工关键技术研究

以江阴靖江长江隧道工程为依托,从混凝土工作性能、力学性能及表观质量等方面开展大直径盾构管片清水混凝土配制技术研究,并在混凝土原材料、浇筑、养护等方面提出了施工关键控制技术。结果表明,研制的管片清水混凝土具有优异的表观性能与抗裂性能,辅以优化的关键施工工艺,显著改善了管片表观质量,可为同类工程的质量控制提供参考。

新型钢节点装配式混凝土梁力学性能及破坏机制研究

由于传统装配式混凝土梁运输和施工难度大,提出了一种新型钢节点装配式混凝土梁,并试制了1根现浇梁试件与3根装配式梁试件,通过抗弯静载试验,对比研究了新型钢节点对装配式梁试件力学性能及其破坏机制的影响。根据试验情况,采用ABAQUS有限元软件进行了试件破坏模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:装配式梁试件可达到现浇梁的承载力水平;新型钢节点的钢端板厚度对装配式梁试件的整体承载力影响较大,当钢端板尺寸在一定范围内时,装配式梁试件的承载能力优于现浇梁;新型钢节点对混凝土的破坏形式影响较大,其梁纯弯段裂缝不同于现浇梁的受弯竖向裂缝,表现为弯剪斜向裂缝;有限元模拟结果与试验结果相吻合,可用于装配式梁试件的后续研究。

纤维增强复合材料加固混凝土桥梁结构研究进展

为总结纤维增强复合材料(FRP)在混凝土桥梁加固中的研究成果,拓宽FRP加固桥梁的思路,推动其在桥梁加固领域的广泛应用,阐述了FRP加固方法的发展及其特点,系统梳理了FRP加固方法在混凝土桥梁的研究进展。根据加固机理的不同,从抗弯加固、抗剪加固、抗压加固三方面加以归纳总结,介绍了几种常见的FRP加固方式、影响因素、破坏模式及其设计理论;分析了当前研究的不足,由此提出了一些可以继续深入研究的问题。结果表明:目前研究较多的有外贴FRP法、预应力FRP技术、表层嵌入法、FRP网格加固技术,其在不同的设计参数和使用条件下呈现出不同的破坏模式;外贴FRP片材容易过早发生剥离破坏,可以通过一些锚固措施提升界面黏结性,其中HB-FRP加固技术的锚固效果最好;预应力FRP加固技术因具有较高的材料强度利用率而展现出良好的应用前景;后续应深入研究FRP加固设计理论,综合考虑各参数对加固结构性能的影响,建立统一可靠且实用的计算模型;应进一步研究既有混凝土加固结构在多因素耦合作用下的长期性能和耐久性能,完善FRP加固混凝土桥梁设计方法和规范体系。

高强钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力性能试验研究

为研究高强钢管内填超高性能混凝土(UHPC)的钢管混凝土短柱轴压性能,该文设计22根高强钢管UHPC短柱进行轴压试验,从破坏模式、荷载-纵向应变关系对试件的轴压性能进行对比分析,旨在通过径厚比、混凝土强度、截面类型等变化来探究高强钢管UHPC短柱的实际承载力性能差异.试验结果表明:高强钢管UHPC短柱的轴压性能受径厚比、混凝土强度影响较大;试件承载力随钢管壁厚增加而增加,但相同钢管直径和不同钢管直径增幅呈现不同规律.该文从延性、核心混凝土强度提高程度两个角度进行分析并提出高强钢管混凝土试件的相关参数设计建议.最后,将高强钢管UHPC短柱的轴压试验承载力结果与国内外规范GB 50936—2014、AIJ计算承载力结果进行对比,并基于极限平衡理论推导出高强圆钢管UHPC试件的轴压承载力计算公式,同时结合该文试验数据对其进行验证,证明了公式的准确性.

沥青混凝土心墙堆石坝心墙拱效应研究

心墙拱效应是影响土石坝安全稳定运行的重要因素,心墙力学特性复杂且受众多因素的影响,复杂地形地质条件对心墙拱效应具有重要影响。首先对比了直心墙、斜心墙、下直上斜式心墙拱效应的差异,在此基础上选取岸坡坡度、河谷宽度、覆盖层厚度以表征坝体所处的地形地质条件。基于数值计算定量研究复杂地质条件对沥青混凝土心墙拱效应的影响规律。结果表明:心墙应力拱效应主要集中在心墙中部3/4坝高附近及靠近岸坡处;斜心墙应力拱效应相对较小,可以很好地改善心墙的整体受力状况;岸坡变陡,斜心墙整体的拱效应强度增加,应力传递的核心区域由心墙中部拓宽至心墙两岸坡;随着河谷宽度的增加,应力传递的重心逐渐由底部转移到心墙两岸及心墙中上部;斜心墙整体的应力拱效应并非随着河谷宽度的增加单调变化,当坝轴线长度与坝高比值增加到3~4时,河谷产生的河谷效应对斜心墙变形及拱效应的影响大幅下降;随着覆盖层厚度的增加,斜心墙底部的拱效应明显增强,底部的拱效应系数分布逐渐集中化、区域化,容易产生局部破坏。

RPC外包方钢管混凝土柱轴压受力性能研究

为了研究活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,RPC)外包方钢管混凝土柱的轴压受力性能,以RPC厚度和长细比为参数,对6根构件开展轴压试验研究,探讨该类组合柱的破坏模式、受力机理、套箍效应和承载力。试验结果表明:外层RPC可为内部方钢管混凝土柱提供较强的约束力,在受力后期套箍效应凸显。随着RPC厚度的增加,组合柱的承载力逐渐提高;随着组合柱长细比的增大,虽然其弹性刚度和承载力逐渐降低,但延性改善。采用ABAQUS软件建立RPC外包方钢管混凝土柱的有限元模型,分析RPC强度、RPC厚度、钢管强度等级、含钢率、内部混凝土强度和长细比等参数对组合柱承载力的影响规律,可得方钢管混凝土柱发挥系数的变化幅值为0.78~1.01。在试验研究、有限元参数分析和理论探讨的基础上,借鉴钢管混凝土结构技术规范,提出了RPC外包方钢管混凝土轴压短柱和长柱的承载力简化计算方法,公式计算值与已有数据样本吻合良好。

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。

砖混建筑垃圾制备蒸压加气混凝土性能及水化机理

以砖混建筑垃圾为主要原料制备蒸压加气混凝土(AAC),考察了废弃混凝土(WC)、废弃黏土砖(CB)及其复配掺量对蒸压加气混凝土抗压强度和干体积密度的影响,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同砖混配比加气混凝土样品的物相组成和微观形貌。结果表明,当建筑垃圾的掺量为50%~60%(质量分数,下同)时,以废弃混凝土或废弃黏土砖为原料制备的蒸压加气混凝土的抗压强度和干体积密度均能达到《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968-2020)中A5.0 B07级别的要求。复配能进一步提升样品性能,随着废弃混凝土、废黏土砖质量比(m(WC)∶m(CB))的降低,所得样品的抗压强度不断升高,而干体积密度先降低后上升,当质量配比为2∶3~3∶2时,试样性能达到《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968-2020)中A5.0 B06级别的要求。蒸压养护过程中,坯体中的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Ca(OH)2、长石、富钙型水化硅酸钙(α-C_(2)SH)共同作用,生成大量片状托贝莫来石、半结晶的CSH(I)、CSH凝胶和少量水化石榴石、硬石膏,与原料中残留的石英、方解石一起填充在孔壁中,相互交织成网状,提高样品强度的同时降低其密度。砖混复配的样品含有更多结晶完整的托贝莫来石、CSH(I)以及适量的CSH凝胶,形成良好的网状致密结构,使样品综合性能更优。

工业CT对混凝土中混杂钢渣颗粒的鉴别应用

采用工业CT对混凝土中的钢渣颗粒和普通石子进行三维扫描,获得两者在形貌上的差异.将钢渣颗粒按体积分数3%、6%和9%掺入混凝土中,并使用工业CT扫描获得不同掺量钢渣颗粒混凝土试样的形貌学特征.基于图像相似法得到钢渣颗粒的灰度范围,并采用该灰度范围对图像进行二值化处理,计算钢渣颗粒的掺量.结果表明:钢渣颗粒掺量的计算结果与实际掺入的钢渣颗粒体积分数较为接近,误差范围小于±10%,具有较高精度.结合实际工程案例,采用工业CT和X射线荧光光谱分析仪(XRF)等测试手段,对钢渣颗粒引发的混凝土外观质量事故成因进行科学分析.

装配式桥梁板玻璃纤维混凝土-U形钢筋湿接缝受力与变形分析

为解决装配式桥梁板体系湿接缝处力学性能不稳定、易变形的问题,提出采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案优化湿接缝性能,以雄安新区荣乌高速荣乌主线桥为背景进行研究。选取主线桥2个试验段(试验段A湿接缝采用普通混凝土-U形钢筋方案,钢筋点焊;试验段B湿接缝采用玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案,钢筋满焊)进行梁板体系湿接缝性能试验,监测湿接缝处搭接钢筋力学响应及混凝土接触面变形特征,同时对长期运载及强降雨影响下的钢筋受力与混凝土变形进行监测。结果表明:长期运载下,试验段B横筋受力约为试验段A的一半,其中部纵筋承受外力远大于试验段A,边缘纵筋承受外力较少,试验段B稳定性更优;试验段B较试验段A在湿接缝部位变形量小,其稳定性及耐久性更优;强降雨阶段,试验段B较试验段A变形及力学响应波动程度更低,其抗渗能力、耐久性更优。由此可知基于玻璃纤维混凝土-U形钢筋加强方案的湿接缝构造在外力传导、抵抗变形方面具有较强稳定性,不易受恶劣环境影响。

混凝土冻融作用下冻结应力演化规律及对抗冻性能的影响

为了探究严寒地区混凝土冻害机理及冻结应力对混凝土抗冻性的影响,基于大型极端气候模拟器模拟-40℃低温冻害的条件,采用研制的冻结应力测试装置对F300高抗冻等级混凝土在冻融单次降温阶段及降温-升温冻融循环两种模式下的冻结应力及抗冻性能进行研究,同时利用了环境扫描电子显微镜对冻融循环作用下的混凝土微观裂缝进行了测试研究。研究表明:-40℃单次降温过程中降温速率越快,冻结应力出现的时间越早、混凝土内部产生的冻结应力增幅也越大;冻融循环降温阶段产生的冻结应力会随降温-升温冻融作用的不断循环而累积增大,且冻结应力的发展存在转变拐点,在相同降温终了试件中心低温条件下,降温阶段的降温速率越大,冻结应力由增加转入减小的拐点出现越早;冻融过程中的冻结应力与混凝土质量损失、相对动弹性模量两个抗冻性常用评价指标有较好的对应关系;冻结应力逐步使水泥浆体产生损伤,表现为微观裂缝的生成与发展,损伤积聚产生冻害。

泄水建筑物抗冲磨混凝土降粘抗裂性能研究

为改善抗冲磨混凝土的施工性和抗裂性、延长泄水建筑物衬砌混凝土的使用寿命,选用了一种新型的抗裂降粘剂,并以掺硅灰、纤维、HF剂的混凝土为比较对象,对四种混凝土的工作性能、力学性能、抗冲磨性能及抗裂性进行对比试验。结果表明,掺加抗裂降粘剂可大幅降低抗冲磨混凝土的塑性粘度,改善混凝土施工性能;掺硅灰+抗裂降粘剂的混凝土抗压强度和抗拉强度整体上优于其余混凝土,且抗冲磨强度比HF混凝土提高40%;就抗开裂能力而言,硅灰+纤维混凝土>硅灰+抗裂降粘剂混凝土>HF混凝土。因此,抗裂降粘剂能有效降低抗冲磨混凝土的粘度、提升力学性能和抗冲磨强度,降低早期开裂风险。

不同温度下再生骨料沥青混凝土动态抗压性能研究

为进一步研究再生骨料沥青混凝土在水工建筑物中的适用性,本文在不同温度环境中对再生骨料水工沥青混凝土的动态力学特性进行试验研究。对再生骨料水工沥青混凝土在温度为-10℃~10℃和应变速率为10^(-5)~10^(-2)s^(-1)的条件下进行动态抗压性能试验研究。试验结果表明:再生骨料水工沥青混凝土的抗压强度和弹性模量与温度成反比关系,与加载速率成正比关系;峰值应变与温度成正比关系,与加载速率成反比关系。通过温度影响因子和相关性系数分析,发现抗压强度和弹性模量随着温度升高逐渐减小并趋于某一定值。