底部填芯多节段预制拼装空心桥墩抗震性能试验研究

为提高预应力连接预制节段拼装桥墩的抗震性能及施工便捷性,设计了一种底部填芯多节段预制拼装空心桥墩并进行了抗震试验研究。提出了该新型预制节段拼装桥墩填芯高度设计方法,设计了底部填芯预制节段拼装桥墩缩尺模型并开展了拟静力试验测试。基于试验结果分析了该新型桥墩在水平循环往复作用下的裂缝发展过程、失效模式、滞回性能、延性性能、耗能能力及桥墩接缝的开口大小等抗震性能。研究结果表明:所发展的底部填芯多节段预制拼装空心桥墩的失效模式为底部节段混凝土局部压溃,但范围较小,所提填芯高度的设计方法可行,可以使桥墩实现预期失效模式。该新型桥墩具有较小的残余位移、优异的耗能能力与延性性能,这表明此桥墩具有优异的抗震性能。

大采高工作面柔模沿空留墙掘巷技术

柔模混凝土沿空留巷技术已应用多年,在中厚煤层和薄煤层开采下均取得了较好的支护效果,但在厚煤层大采高工作面,因巷道高、巷旁支护压力大、混凝土早期强度低易受压损坏难以有效支撑顶板。大采高工作面矿压显现剧烈,巷旁维护难度大,故此提出一种新型的预浇墙柔模混凝土沿空留墙掘巷新技术,即在上工作面回采前,刷煤扩帮后提前预浇柔模混凝土墙体,提高煤帮整体支撑力的同时,解决柔模混凝土墙短期无法有效承载顶板来压的难题;待回采一定距离后,再沿墙滞后掘进下工作面回采巷道,且掘进方向与上工作面回采方向一致,缓解接续紧张,最终实现无煤柱开采。以王庄煤业3503工作面回采留设预浇墙为工程背景,建立了沿空留墙掘巷围岩结构力学模型,理论计算得出墙体力学支护参数,并通过现场应用验证了该技术的可实施性。结果表明:理论计算分析确定了墙体高宽比为5 m×1.5 m,混凝土强度C30即可满足留墙支护要求;沿墙掘进巷道总体变形量小,顶底板和两帮最大移近量仅为260 mm和125 mm,墙体最大受压18 MPa,小于墙体自身承载力;下工作面临近巷道掘进115 m后即趋于稳定。该技术应用全阶段效果良好,满足巷道使用要求,有效解决了大采高工作面沿空留巷重大技术难题,也可为相似工况无煤柱开采提供技术借鉴。

钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法

钢纤维喷射混凝土作为隧道喷射混凝土支护的新型材料,具有更优的抗拉、抗裂性能和耐久性,为了研究其用于隧道支护对承载力的影响以及开裂情况,建立了钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法。该分析方法根据钢纤维喷射混凝土构件尺寸,检测在荷载作用下钢纤维喷射混凝土构件是否发生开裂,若未开裂则构件尺寸合理,若开裂则需计算出实际裂缝宽度判别是否满足安全规范要求。根据分析流程对Ⅲ级围岩钢纤维喷射混凝土Ⅰ型和Ⅱ型、Ⅳ级围岩钢纤维喷射混凝土三种支护类型进行工程验证,结果表明:同一级围岩,钢纤维喷射混凝土越厚,越不易开裂,安全性越高;不同级围岩,围岩荷载越大,同一厚度的钢纤维喷射混凝土越易开裂且开裂后裂缝宽度越大;理论计算结果与现场试验结果基本吻合,验证了钢纤维喷射混凝土结构安全性分析方法的实用性和有效性。

钢壳混凝土复合结构脱空高度与中子响应关系研究

为了揭示钢壳混凝土复合结构间脱空高度与中子的响应关系,建立一种新的脱空高度定量测量方法,本研究基于快中子慢化和中子散射原理,采用室内等效混凝土物理模拟方法构建脱空模型,并开展室内测试,对测试数据进行回归分析,发现热中子计数率与钢壳混凝土复合结构中钢板厚度、混凝土含水量、脱空高度之间均存在显著的相关性。进一步建立钢壳混凝土脱空高度与热中子计数率的标定关系,并开展验证实验,结果表明,通过标定关系计算得到的混凝土脱空值与实际脱空值误差较小,两者具有较好的一致性,快中子穿透钢板后与混凝土作用产生的热中子可用于定量计算钢壳混凝土复合结构脱空高度,可解决当前脱空检测中存在的无法精确定量问题。

SCC灌注过程中轨道板变形与扣压装置受力特性分析

针对自密实混凝土(Self-Compacting Concrete,SCC)灌注过程中出现的轨道板上浮以及扣压装置受力过大的问题,基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian, CEL)方法,建立直线地段CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注过程的流固耦合模型,从理论上研究不同施工参数对自密实混凝土灌注过程的影响规律和机理,重点分析漏斗高度、漏斗数量等参数对填充率、轨道板垂向和横向位移以及扣压装置受力等关键指标的影响.研究结果表明:漏斗高度与数量的增加均会减少灌注时间、提高施工效率,且增加漏斗数量的效果更明显;单孔灌注时的轨道板最大垂向位移出现在板边中部,双孔灌注时出现在观察孔附近,而最大横向位移仅出现在扣压装置附近;增加漏斗高度导致自密实混凝土对轨道板的压强增大,因而轨道板垂向与横向位移增加,扣压装置的垂向和横向力均增大;与单孔灌注相比,双孔灌注时轨道板上浮量、横向位移以及扣压装置受力明显增大.

初始缝高比对粉煤灰基地聚合物混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对地聚合物混凝土断裂性能的影响,设计4组不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4与0.5)的粉煤灰基地聚合物混凝土(FAGC)进行三点弯曲试验,并运用双K断裂理论计算试件的断裂参数。结果表明:初始缝高比不改变FAGC的断裂过程,均包括线性变形、稳定扩展与失稳扩展三阶段。增大初始缝高比,FAGC的峰值荷载、断裂韧度与断裂能均呈现减小趋势,表明FAGC的承压能力与抵抗裂纹扩展能力降低。增大初始缝高比导致FAGC有效裂缝长度增大,意味着地聚合物混凝土的韧性越好。

爆破切口高度对钢筋混凝土烟囱爆破拆除效果的影响

为了研究爆破切口高度对120 m高钢筋混凝土烟囱爆破拆除效果的影响,通过有限元软件Ansys LS-DYNA建立了整体式模型。对2.5、3.0、3.5、4.0 m和4.5 m的5种爆破切口高度方案进行数值模拟,比较分析在各切口高度下结构的倒塌形态及运动时程曲线,并与实际工程进行对比。对不同爆破切口高度下筒体的倒塌范围、后坐距离、倒塌速度和前冲距离等参数进行研究。结果表明:爆破切口高度过小,会导致筒体产生较大的前冲距离;随着爆破切口高度的增加,筒体破碎倒塌范围逐渐变小,但是筒体下坐距离越来越大。通过对比分析,确定最佳爆破切口高度为3.5 m。实际倒塌效果和数值模拟结果基本吻合,数值模拟结果可靠。

栈桥钢管混凝土柱水下浇筑桩芯超灌高度控制技术

某深基坑栈桥临时竖向支撑柱采用钢管混凝土柱,为一柱一桩结构,在一次性水下混凝土浇筑时,桩芯超灌量影响后续基坑土方开挖过程中混凝土的剔凿量,而剔凿产生的振动可能影响钢管混凝土柱的承载能力。文中通过比选垂直插入法、封顶钢板法,分析了桩芯超灌量的影响因素,提出了混凝土水下灌注及桩孔同步回填工艺,并介绍了具体的施工流程。

地铁车站模架施工常见问题及解决措施

以天津地铁7号线一期工程兴华道站模架施工为工程背景,针对模架施工常见的下翻梁架体高宽比过大、下翻梁与中板交接处主楞悬挑过大、腋角处可调底座悬空、自动扶梯孔处顶板立杆底座落点如何选择及中隔墙先期施工时中板下翻梁模架如何布置等问题,予以分析并给出相应地解决措施,确保了模架工程顺利施工。

基于IPD模式的大跨型钢混凝土梁起拱

基于IPD模式的某实际工程,研究分析了大跨型钢混凝土梁起拱高度的确定方法,利用有限元软件分析验证了起拱高度的准确性,设计应用了大跨型钢混凝土梁的精准起拱施工工法。结果表明,IPD模式能够有效集成各方资源,实现项目利益的最大化;综合考虑施工和结构设计阶段确定的起拱高度能够有效抵消大跨梁的竖向位移,使结构面最终能达到水平的理想状态;同时精准起拱施工工法在实际工程中施工便捷,起拱误差小,应用前景好。

高速铁路大跨度低高度预应力混凝土连续梁设计研究

为降低铁路大跨度预应力混凝土连续梁高度,扩大其适用范围,提出主跨100 m低高度连续梁合理跨度配比及构造尺寸,计算结果均满足规范要求。通过与常用高速铁路主跨100 m连续梁对比分析,系统研究了跨度配合比、构造参数等对结构的影响,总结出大跨度低高度连续梁的优缺点及构造建议值。研究结果表明:(1)低高度连续梁在同等跨度下混凝土用量更省,每延米混凝土用量降低约20%,较传统连续梁更经济;(2)低高度连续梁由于梁高降低,主梁刚度略有降低,但工后徐变上拱值降低明显,减幅约60%;(3)对于主跨100 m低高度连续梁,建议配跨长度在70~80 m之间,且不宜小于60 m;(4)主跨100 m低高度连续梁墩顶梁高不宜小于6 m,建议取值范围6.0~6.5 m,跨中梁高不宜小于3.0 m,建议取值范围3.0~3.5 m。

重载铁路简支板梁动挠度实时监测技术研究

20世纪50年代普通钢筋混凝土低高度板梁为适应平原地区和枢纽站场,以降低线路标高,满足桥下净空为要求而广泛采用。但是随着重载线路荷载等级及频次的大幅提高,桥梁结构面临着静力承载能力和疲劳损伤双重挑战,逐步呈现出不同程度的结构性损伤,表现出挠度增大、横向裂纹开合明显,其中挠度是直接反映结构竖向刚度变化的关键指标。在相同工况条件下,移动荷载作用下的动挠度大于静力荷载作用的挠度,所以研究中小跨径老旧桥梁的动挠度实时监测技术,对保障运输安全有序具有重要意义,同时可为同类型桥梁的检养修提供依据。

混凝土护栏有效高度对防护性能的影响

为研究混凝土护栏有效高度对其防护性能影响,建立车辆与护栏仿真模型,利用实车试验数据验证模型的有效性,采用经过验证的仿真模型,分别对不同高度的单坡面混凝土护栏、新泽西坡面混凝土护栏、F型坡面混凝土护栏、加强型坡面混凝土护栏进行碰撞分析。结果表明:在1.5 t小客车100 km/h、25 t大客车85 km/h、55 t拖头车65 km/h以20°夹角碰撞条件下,从碰撞后车辆运行姿态结果来看,护栏高度降低至0.4~0.5 m后,小客车碰撞四种坡面形式的护栏时均出现明显爬高和侧翻趋势;护栏高度降低至0.9 m时大客车碰撞四种坡面形式的护栏后均处于近乎侧翻状态,继续降低后大客车均发生翻车;护栏高度降低至1.1 m时,鞍式列车碰撞新泽西坡面形式的护栏后近乎侧翻,高度继续降低后车辆发生翻车;四种坡面形式的混凝土护栏中,不同车辆碰撞新泽西坡面时爬升现象最为明显,大型车辆甩尾后车体侧倾值较大。

混凝土护栏高度影响防护性能机理研究

为了研究混凝土护栏高度影响防护性能的机理,采用经实车碰撞试验校核的高精度车辆碰撞护栏仿真模型,针对SA级和SS级带阻爬坎的F型坡面混凝土护栏以及单坡面混凝土护栏,进行小型客车、大型客车和大型货车3种车型碰撞护栏数值仿真模拟,对比护栏高度降低和标准护栏高度时护栏防护性能指标的差别。研究结果表明,对于带阻爬坎的F型坡面混凝土护栏,由于各种车型车体结构和特征几何参数等的差异,与阻爬坎碰撞接触作用效果不同,护栏高度降低后对防护性能的影响也有所区别,特别是SS级混凝土护栏,护栏高度降低后对大型货车设计防护车型的防护效果更优;对于单坡面混凝土护栏,总体而言护栏高度降低后防护效果更不利,但对护栏导向功能未产生不利影响。

高空工程大体积混凝土结构后锚固技术研究

后锚固技术是一种广泛应用于改造及扩建工程中的重要技术,具有节能环保、经济适用等特点。水电工程因其大体积混凝土结构使改造工程大多处于高空环境而导致施工困难,重点针对水电改造及扩建工程中因高空施工环境复杂,限制因素多而导致的施工过程难度大、风险高,施工质量、进度及安全不可控的问题展开研究,并通过应用实例表明:其在高空作业下制造了安全施工全过程闭环,且对植筋技术进行改造,具有良好的推广应用价值。

新型半地下双层浅圆仓静态储粮的力学性能

作为一种新型储粮仓,半地下双层浅圆仓可以保证粮食品质,具有节地、节能、低碳的优势。本文采用数值模拟的方法分析了半地下双层浅圆仓在正常使用阶段时不同工况条件下的应力与位移,并分别对上下两层在不同静态储粮高度下的力学性能进行了研究。结果表明:全仓空仓为最不利工况,根据位移云图分析应优先在地下仓装粮;地上层仓壁受力随着储粮高度的增加而增加,在仓壁距中间层1/4处至中间层处显著增大;地下层仓壁受力随着储粮高度的增加而减小,在仓壁与仓底接触处达到最大值;中间层在中心筒和外侧处应力最大,仓底在距外侧1/3处应力最大。该研究可为半地下双层浅圆仓工程设计与安全储粮提供理论支持与技术指导。

钢筋钢纤维自密实混凝土梁弯曲性能及变形预测

基于有效截面惯性矩,提出了钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件(R/SFRSCC)瞬时弯曲挠度的简化模型。与普通钢筋混凝土梁式构件不同,R/SFRSCC需要考虑受拉区开裂截面钢纤维对梁式构件截面惯性矩的贡献,并基于内力平衡和应变协调计算了梁式构件开裂截面的中和轴高度。为研究钢纤维对钢筋自密实混凝土梁式构件瞬时弯曲变形性能的影响并验证预测模型的准确性,对9根钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件进行了四点抗弯试验,以钢纤维掺量和纵筋配筋率为主要变化参数。结果表明,钢纤维的掺入可以显著提高钢筋自密实混凝土梁式构件开裂后的截面抗弯刚度。正常使用阶段,掺入30 kg/m^(3)和50 kg/m^(3)的钢纤维可使钢筋自密实混凝土梁式构件开裂后的截面抗弯刚度提高26%~117%,但钢纤维的作用随着纵筋配筋率的增加而减弱。采用提出的瞬时挠度简化模型,对比了预测的与实测的钢筋屈服前荷载-跨中挠度曲线,两者吻合较好,模型可用于钢筋钢纤维自密实混凝土梁式构件瞬时弯曲变形的预测。

有效高度对GFRP筋混凝土板冲切性能的影响

相比于传统的钢筋混凝土板,玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋混凝土板具有较高的耐腐蚀性能和较长的使用寿命,被广泛应用于水利工程和港口工程中。有效高度是影响GFRP筋混凝土板冲切承载力的重要因素,为量化其影响规律,完成了3块不同有效高度GFRP筋混凝土板的冲切试验。通过分析板的破坏形式、荷载—变形曲线、GFRP筋应变和混凝土应变,获得了GFRP筋混凝土板有效高度与冲切承载力之间的定量关系。试验结果表明:3块板均被冲切破坏,当有效高度分别增大23%和57%时,虽然抗冲切承载力分别对应提高51%和116%,但是GFRP筋应变和混凝土压应变反而比例减小;增大有效高度虽然一定程度上会减小板的变形,但不是决定极限挠度的唯一因素,在实际设计中应适当考虑有效高度的影响。

高速铁路高低塔混合梁斜拉桥设计研究

为了研究不对称混合梁斜拉桥在高速铁路上的适应性,以阜淮高铁颍河特大桥为例,结合控制因素开展方案设计和结构设计。受通航、防洪及线路纵断面条件限制,主桥采用(31+73+230+114+40)m高低塔混合梁斜拉桥方案,主跨、大里程边跨分别跨越主、副通航孔,孔跨布置与航道要求相适应,梁高满足线路高程和净空要求。主桥采用半漂浮体系,在高塔侧设置纵向固定支座,双塔纵向设置黏滞阻尼器。通航孔上方主梁采用钢混结合梁,其余跨主梁采用混凝土梁,桥塔采用H形花瓶塔,斜拉索采用扇形布置。建立静动力模型,对该桥进行静力、稳定性、抗震、抗风、风车桥耦合计算分析,研究结果表明:主桥结构受力合理,静动力各项指标均满足规范要求,结构安全可靠,主梁刚度较大,满足无砟轨道铺设要求。

拱肋高度基于余弦曲线变化的钢管混凝土拱桥设计方法

大跨度钢管混凝土拱桥大多采用等宽变高的截面形式。分析了李特公式中影响变截面高度的设计参数,在此基础上提出了钢管拱变截面高度设计的一种新方法:将拱肋截面高度定义为拱顶高度与拱轴水平倾角余弦值的幂次方之比,幂次方由拱顶高度、拱脚高度和拱轴线方程唯一确定。结合钢管混凝土拱桥常用的矢跨比和拱轴系数,给出了幂次方的取值范围。为验证该方法在大跨度钢管拱设计中的可行性,开展了两座钢管混凝土拱桥的动力特性与弹性稳定分析。结果表明,采用该方法设计的钢管混凝土变截面拱,与设计文件和李特公式的计算结果相比,钢管拱弦杆轴力差异在1.7%~7.0%,动力特性、弹性稳定以及腹杆应力差异在5%内。文中提出的设计方法可以为今后钢管混凝土拱桥设计提供参考。