火灾下活性粉末混凝土梁斜截面承载性能研究

为探明火灾下活性粉末混凝土(Receative power concrete,RPC)梁斜截面承载性能退化规律,设计制作了六根RPC简支梁试件,开展了恒载下ISO834标准火灾试验,获得了时间-位移曲线、荷载-位移曲线、内部温度变化、裂缝开展、破坏形态、高温爆裂等数据,分析了剪跨比、荷载水平、配箍率、纵筋配筋率对火灾下RPC梁斜截面承载性能的影响规律。结果表明:剪跨比、荷载水平是影响RPC梁斜截面耐火极限的关键因素,剪跨比由2.5增至3.5,荷载水平由0.25增至0.45,RPC梁耐火极限可降低30 min以上;配箍率对RPC梁的斜截面承载力和耐火极限影响显著;纵筋配筋率对RPC梁耐火极限影响甚微。火灾高温、爆裂削弱了RPC梁的斜截面承载性能,爆裂导致内部材料直接受火,加速其力学性能劣化,使梁斜截面承载力降低33.5%以上。该研究可为火灾下RPC梁斜截面承载安全及火灾后加固修复提供参考。

火灾下双钢管混凝土复合短柱的性能与承载力计算方法

为研究双钢管混凝土复合短柱的耐火性能,建立了双钢管混凝土复合短柱精细化数值模型,在类似构件试验成果验证的基础上,开展其高温反应规律和耐火性能影响因素研究;全面分析了内管径厚比、外管径厚比、内外管直径比等参数的影响,以及不同截面组合形式(内圆外圆、内方外圆和内圆外方)双钢管混凝土短柱的耐火极限。基于热传导分析理论推导双钢管混凝土短柱截面的温度场分布公式,并根据有限元模拟结果对公式进行修正;最后基于温度等效原理进一步提出了火灾条件下双钢管混凝土短柱截面温度场的简化计算公式和承载力计算方法。结果表明:双钢管混凝土复合短柱具有较好的耐火性能,在直径不变时增大内钢管的厚度以及在厚度不变时增加内钢管的直径都有利于耐火极限的提高;在荷载作用和含钢率相同的条件下,不同截面组合形式的双钢管混凝土短柱耐火极限相差不大,但总体上双圆钢管混凝土短柱的耐火性能偏优;提出的温度场简化计算公式和基于等效温度的承载力计算方法与有限元结果相对误差都在15%以内。

高土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力研究

基于土石坝震害调查和原型观测资料分析,针对高土石坝的坝坡稳定、坝体地震永久变形以及混凝土面板接缝位移3个影响高土石坝安全的主要因素,初步建议了相应的地震安全控制标准,并应用于高心墙堆石坝和面板堆石坝的极限抗震能力计算分析。结果表明:按规范设计的高土石坝具有较强的抗震能力,其极限抗震能力在0.50g以上,可抵抗9度以上地震而不致于出现灾难性后果;高土石坝的极限抗震能力与相应的地震安全控制标准密切相关,按照本文建议的标准,高心墙堆石坝坝坡稳定是其极限抗震能力的控制因素,高面板堆石坝面板周边缝安全是其极限抗震能力的控制因素。

抗滑桩锚固深度的极限分析下限方法

运用塑性极限分析下限定理，在考虑边坡坡角、坡面超载与地震惯性荷载等情况下，提出抗滑桩加固黏性土质边坡中桩周土体侧向容许承载力的下限解法。针对土的内摩擦角、边坡坡角、无量纲黏聚力、无量纲超载集度或水平地震加速度系数等参数的不同组合情况，通过数值计算给出了综合主动和被动土压力系数，结果与已知文献中的结果一致，表明本文算法可行。进而利用弹性桩锚固深度公式计算抗滑桩的锚固深度。算例分析表明，边坡坡角对抗滑桩锚固深度具有明显影响，一般比水平地面情况下的锚固深度加深1—3m左右。

沉井下沉过程刃脚的极限土阻力分析

考虑刃脚形状和切土深度,建立沉井下沉过程中极限土阻力的近似计算模型。基于Prandtl问题的滑移线场理论,建立考虑刃脚切土深度和刃脚形状的近似滑移线场,并导出平面应变和圆形沉井轴对称问题极限承载力系数的计算公式。对于平面应变问题,承载力系数Nγ等于两部分之和,即不考虑切土深度时刃脚踏面和考虑切土深度时刃脚内侧倾斜面对承载力的贡献,前者及其他两个承载力系数(黏聚力和超载项)与不考虑刃脚切土深度由Prandtl承载力机制所得的结果相同。刃脚的切土深度、踏面宽度和倾斜角是影响极限土阻力的重要因素,忽略刃脚切土深度及其范围内刃脚倾斜面与土的作用将导致极限土阻力的计算值明显偏小。分析结果表明,承载力系数随刃脚切土深度和刃脚倾斜角的增加而显著增大;若土体强度较高,刃脚倾斜角的大小对极限土阻力的影响更加显著。

由O-cell试桩结果确定整桩的性能

提出了一个根据O-cell试桩结果确定整桩性能的途径,包括基本方法、步骤及必须的资料。以某公路大桥的O-cell试桩为例,采用本文所提出的途径确定出了桩阻力参数、相应整桩的荷载沉降曲线及极限承载力。验证了桩侧阻力与接触面两侧切向位移差之间关系可以用双曲线表示。将按本文提出的方法和现有其他四种方法确定的整桩荷载沉降曲线做了比较,并对各种确定整桩荷载沉降曲线方法的可靠性和适用性做了评价。此外,将按本文给出的整桩荷载沉降曲线和按流行公式确定的整桩极限承载力做了比较,指出了流行公式低估了整桩极限承载力,并对流行公式提出了一个修改建议。强调了,只有按某种有根据的方法确定出完整的整桩荷载沉降曲线,才能由O-cell试桩结果可靠地确定出整桩的极限承载力。

考虑侧阻增强效应的基桩极限承载力解析算法

常规基桩竖向极限承载力计算方法难以考虑由于端阻力提高而引起的侧阻增强效应。分析基桩侧阻增强效应的形成机理,在此基础上,采用Meyerhof对数螺旋线破坏模式模拟桩端土体破坏状态,并引进极限上限理论分析桩端与桩侧土体在极限承载情况下的能量传递规律,利用虚功原理导出桩侧土体对桩身增加的法向压力值,由此根据摩尔库伦理论提出了考虑侧阻增强效应的基桩竖向极限承载力公式。与现场基桩承载力试验数据的对比表明,桩基规范常规算法明显低估了基桩的极限承载力,而本文推算的理论公式则更接近于实测静载荷试验值,表明考虑侧阻增强效应后可更合理评估基桩承载能力。对影响基桩侧阻增强效应的各主要因素进行了探讨,分析结果表明,随桩端土体强度或桩径的增加,侧阻增强效应作用愈明显,该结论对基桩工程设计具有一定的借鉴意义。

基于耐久性理论和限载政策的某城市桥梁可靠性评估

城市桥梁在户外各种不利环境因素的影响下,结构材料的耐久性能会发生退化,以致出现混凝土强度降低、钢筋锈蚀等耐久性病害,导致桥梁结构的安全性和可靠性逐渐下降。以某典型城市高架桥为例,基于混凝土结构耐久性理论和城市的限载政策,结合现场检测、实地交通调查结果,分析了桥梁结构的时变抗力和荷载效应的变化规律,最后,推算了桥梁控制截面抗弯承载能力可靠性功能函数的失效概率,并对其可靠度进行了评估。该研究方法为各地城市桥梁的可靠性评估、维修养护、交通荷载限载政策等提供借鉴和参考。

液氮温区小型轴向槽道热管的实验研究

进行了液氮温区小型轴向槽道热管传热性能的实验研究。实验结果表明,低温热管具有一定的传热能力,热管轴向温差小,热阻小;低温热管在小倾角抗重力情况下也能工作,并且倾角对热管传热性能有重要影响。

复合桩基地基极限承载力的下限有限元解

复合桩基在达到整体极限承载状态时,因桩的"遮拦作用"使得地基极限承载力较天然地基有一定提高。其分析可简化为地基竖向极限承载力和地基土水平向绕桩作用产生的极限承载力提高值的叠加。利用下限有限元方法,求解得到地基的极限承载力和不同深度处土体绕桩阻力的数值解,并建立了绕桩阻力计算公式。绕桩阻力系数ks随桩间距的增加而逐渐减小。地基极限承载力提高值Δfu随桩间距的增加而逐渐降低。计算表明:复合桩基下绕桩阻力存在并不可忽视,承台下地基极限承载力有明确的提高,可以作为地基的安全储备。

热力耦合作用下钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

建筑物火灾高温将严重劣化钢筋混凝土结构斜截面的承载性能,加强受火灾高温作用影响的钢筋混凝土结构斜截面承载性能的研究具有重要的理论和现实意义。文章按照"强弯弱剪"原则设计制作了8根足尺钢筋混凝土简支梁试件,其中3根进行了常温下承载力静载试验,并借助大型火灾模拟试验系统,对另外5根试件进行了热力耦合作用下的耐火极限试验。结果表明:设计的简支梁试件在常温静载试验中呈现明显的剪切破坏形态,但在火灾高温及恒载耦合作用下达到耐火极限时,其破坏形态既可能呈现剪切破坏形态,也可能呈现受弯破坏形态;在热力耦合作用下,有腹筋钢筋混凝土简支梁的加载剪跨比越大,其实测耐火极限越小,而加载荷载比越大,实测有腹筋钢筋混凝土简支梁的耐火极限越小;钢筋混凝土简支梁试件在热力耦合作用下邻近耐火极限时,其竖向变形速率快速增加,达到耐火极限时的破坏具有突然性。

建筑钢结构防火设计的规范理解与软件应用

以往钢结构防火设计更多的是从建筑层面的防火构造措施来解决。结合对《建筑钢结构防火技术规范》(GB 51249—2017)的理解,由理论切入,到紧密契合防火规范和软件应用,全方位地介绍了建筑钢结构防火分析与设计的实现方法。首先从结构层面阐述了钢结构防火设计的三种方法,其次介绍了钢结构防火设计在midas Gen中的实现流程,结合规范对综合辐射率、等效热传导系数、等效热阻、保护层厚度等重要防火参数的应用进行了解析。同时,也提出了软件中考虑火灾下钢构件热膨胀力的解决方案。最后分享了利用软件的施工分析功能模拟结构在火灾发展过程中各个时刻的受力性能响应。

自平衡试桩法荷载箱埋设位置探讨

自平衡试桩法是检测单桩竖向抗压极限承载力的一种试验方法。荷载箱的埋设位置是检测成功与否的重要因素之一。结合工程实例,就采用自平衡试桩法确定荷载箱埋设位置的问题进行探讨和总结,供同行参考。

岩体结构是影响岩石承载力的决定因素

近些年我省高速公路建设不断发展,从丹东至本溪高速公路到丹东至海城、丹东至通化高速公路,这些山区高速公路地质条件和岩性条件都较复杂,涉及到桥涵构造物岩石的允许承载力问题,但是在实际工作中往往受各种客观因素影响,相同条件下,不同单位和不同的工程师所提供的岩石允许承载力和极限侧阻力差异较大,造成了很多浪费。

土质层状地基与相应桩端持力层极限承载力差异性研究

本文研究与比较了土质地基中地基极限承载力和相应桩端持力层极限承载力两者在概念、破坏模式、假设条件等方面的不同,并基于Meyerhof极限承载力破坏模式,讨论并提出了土质层状地基极限承载力与相应桩端持力层极限承载力破坏模式;指出了两者的本质差异,并对影响极限端承力发挥的若干情况进行了讨论,得出若干结论,对具体工程勘察设计具借鉴意义。

我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度分析

为了准确掌握我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度,基于我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362—2018),利用大型结构有限元分析软件Midas-civil建立了公路-Ⅰ级设计荷载作用下20 m预应力T梁全桥三维有限元模型,分析了最不利工况下桥梁的内力,并基于承载能力极限状态可靠度方法,计算了该类桥梁的承载能力可靠度,与美国和欧洲的可靠度计算值进行了比较。结果表明:我国20 m预应力T梁桥恒载最大弯矩为1516.7 kN·m,活载产生的最大弯矩为1386.4 kN·m,我国的活载效应值和美国基本一致,欧洲的活载效应较大;活荷载效应值对桥梁结构可靠度计算结果影响较大,我国20 m预应力T梁桥可靠度指标β为5.478,大于我国规范值约17%,高于美国的4.43,但低于欧洲的7.25。

泉州市区人工挖孔桩基质量事故分析

根据福建泉州市区12个工程桩基的静载试验资料,初步分析了桩基工程经常出现质量事故的原因;指出该区多层建筑人工挖孔桩基础宜选择残(坡)积砂质粘土作为桩端持力层;对于此类桩的单桩极限承载力主要取决于受施工扰动“软化”程度及清孔情况影响的极限桩端阻力值,而增大桩端扩头直径和嵌入持力层深度对提高单桩极限承载力不起显著作用.

建筑钢结构防火技术规范理解与软件应用

在《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)实施之前,钢结构防火设计基本全是由建筑师完成,通过建筑的防火构造措施来解决钢结构防火问题。结合对《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249-2017)的理解和PKPM、YJK软件应用,系统介绍了钢结构防设计要点与软件操作流程。首先从规范理论层面阐述了钢结构防火设计的三种方法,其次介绍了钢结构防火设计在PKPM、YJK软件中的实现流程,结合规范对等效热传导系数、等效热阻、保护层厚度等重要防火参数的要求和对软件操作进行了详细介绍。为结构工程师进行钢结构设计提供参考。

自平衡法静压荷载试验应用实践

通过分析传统桩基础荷载试验的缺点 ,引出一种可测得桩端阻力、桩侧土摩阻力及单桩极限承载力的静荷载试验新方法———自平衡法。介绍了自平衡法的测试原理、加载设备、测试数据分析等关键点。结合工程实例叙述了利用自平衡法结合其它测试元件确定桩侧土体摩阻力、桩端阻力及单桩极限承载力的全过程。

湿陷性黄土地区单桩竖向承载力静载荷浸水试验

以湿陷性黄土地区某风电场的风机基础为实例,介绍了试桩设计、布置以及桩基静载浸水试验过程。通过单桩静载荷浸水试验验证单桩承载力,同时该试验首次对浸水过程进行观测,试验结果为湿陷性黄土地区桩基设计中负摩阻长度的取值提供参考依据。