南京仙新路长江大桥主桥结构设计

南京仙新路长江大桥主桥为跨径1760 m的单跨钢箱梁悬索桥,主缆垂跨比1/9,边跨跨径580 m,边中跨比0.33。该桥上、下游各设1根主缆,单根主缆由169股127∅5.4 mm镀锌铝高强钢丝索股组成,采用PPWS法施工,钢丝标准抗拉强度2100 MPa。吊索与索夹采用销接式结构,跨中设置柔性中央扣索,短吊索设置关节轴承。主索鞍采用宽鞍槽单纵肋铸焊结合构造,散索鞍采用底座式全铸结构。加劲梁采用扁平流线型封闭整体钢箱梁,总宽31.5 m,梁高4 m,顶板与U肋之间采用双面埋弧全熔透焊接。桥塔采用门形混凝土结构,总高277.3 m,其上横梁为预应力混凝土结构,外包N字造型钢结构;桥塔基础采用直径2.8 m钻孔灌注桩。南锚碇采用外径65 m圆形地下连续墙基础;北锚碇采用沉井基础,平面尺寸70 m×50 m,高50 m。对结构进行静力分析及抗风性能理论和试验研究,结果表明:结构强度、刚度均满足规范要求;在加劲梁上设置0.67 m高中央稳定板、两侧风嘴处设置1 m宽水平稳定板后,大桥的颤振、涡振等抗风性能均满足要求,且具备一定的阻尼储备。

HRB635级高强钢筋与C70高强混凝土黏结锚固性能试验研究

目的 研究HRB635级高强钢筋与C70高强混凝土之间黏结锚固性能,为工程应用提供参考。方法 设计制作了5组45个直锚试件进行拉拔试验,分析了锚固长度、配箍率、混凝土保护层厚度等因素对锚固性能的影响。结果 试件极限承载力随配箍率和锚固长度的增加而增加,但当箍筋率ρsv大于1.26%,锚固长度la大于15d后,配箍率和锚固长度的增加不再对试件极限承载力产生明显的影响;对于未配置箍筋的试件,当试件保护层厚度从2d增加到3d时,试件极限承载力随着保护层厚度的增加而增加,但当保护层厚度大于3d后,保护层厚度的增加对试件极限承载力基本没有影响。结论 在进行HRB635级高强钢筋和C70高强混凝土试件设计时,锚固长度可按《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中相关公式进行计算,且具有足够的安全储备。

深中大桥东锚碇筑岛围堰基于淤泥强度动态增长的设计方法

深中通道深中大桥为主跨1 666 m的三跨钢箱梁悬索桥,其东锚碇为海中重力式锚碇,采用筑岛围堰方案施工。原筑岛围堰方案采用静态设计方法设计,采用“锁口钢管桩+工字型板桩+钢箱围箍”的组合式筑岛围堰方案。针对原方案存在的材料利用率低、结构设计尺寸偏大、结构之间受力不协调等缺点,在分析淤泥强度增长规律的基础上,提出基于淤泥强度动态增长的筑岛围堰设计方法(动态设计方法)。该方法首先确定不同施工阶段围堰支撑处土体弹簧刚度和平行钢丝索围箍等效弹性支撑刚度,然后利用响应面法建立各施工阶段自变量参数(钢管桩壁厚、钢管桩直径、围箍数量)与控制指标(钢管桩最大应力、桩顶最大位移、围箍最大应力)之间的映射关系;最后利用改进粒子群算法进行围堰结构设计参数优化。采用该动态设计方法进行设计,确定采用锁口钢管桩(直径2 000 mm、壁厚18 mm)+工字型板桩+平行钢丝索(7根,单根为184股?5 mm钢丝)柔性组合式筑岛围堰方案。采用有限元法计算静、动态设计方法下钢管桩最大应力,并与现场实测值比较。结果表明:动态设计方法下,围堰结构受力更合理,各构件应力水平更协调。

基于图像法对自密实超高性能混凝土性能提升的研究

为提升超高性能混凝土(UHPC)的性能,采用改进后的Andreasen&Andersen颗粒堆积模型设计UHPC基体配合比,利用图像法分析UHPC不同基体黏度对钢纤维分布的影响,并通过抗压强度结合纤维分布系数选择合适的基体黏度,研究不同形状、体积掺量的钢纤维对UHPC力学性能的影响,最终得到力学性能最佳的配合比。试验结果表明:良好的UHPC基体黏度在均匀分散钢纤维的同时可以避免内部出现过多气泡,进一步提升UHPC抗压强度;与端钩、长直形钢纤维相比,波纹形钢纤维在相同黏度下分散效果更佳,且对UHPC基体力学性能提升效果更好。UHPC最佳配合比为水胶比0.16,水泥、硅灰、矿渣质量比0.75∶0.2∶0.05,波纹形钢纤维体积掺量3%,减水剂质量分数0.8%,此时粉体颗粒最紧密堆积、钢纤维分布均匀,UHPC性能最佳。

不锈钢筋混凝土粘结锚固性能研究

为研究不锈钢筋混凝土的粘结性能,制作了11组33个试样进行中心拉拔试验,研究了混凝土强度、钢筋类型、相对保护层厚度和相对锚固长度对不锈钢筋混凝土粘结锚固性能的影响。根据试验结果,通过统计回归对钢筋混凝土粘结强度计算公式进行了修正,利用修正后计算公式进行了粘结强度的计算,并将粘结强度计算值与试验值进行对比。结果表明,修正的粘结强度计算公式可较为准确地求出不锈钢筋混凝土的粘结强度。

基于黏聚力模型的螺纹钢锚杆拉拔数值模拟

为研究螺纹钢锚杆锚固结构变形破坏机理,采用ABAQUS软件建立锚固结构轴对称数值模型,基于黏聚力模型,开展数值试验,获得锚固结构拉拔过程中锚杆变形、荷载以及锚固体位移场分布演化规律。试验结果表明:在相同的拉拔位移下,小肋间距锚杆也能够承受更高的拉拔荷载,表明小肋间距锚杆对巷道围岩变形的承载能力更强;在锚杆拉拔过程中,随着拉拔位移的增加,岩体破坏和离层区域呈倒碗形向岩体深部扩散,当拉拔位移增加至9.06 mm后,岩体锚固段末端处位移增速加大,岩体的最大位移为4.79 mm,出现在锚固段端口处,最终导致锚固段基体破坏;锚杆轴力与锚杆肋间距呈负相关,锚杆的轴力随着肋间距的减小而增加。

钢纤维掺量对变形钢筋与超高性能混凝土黏结性能影响

为研究钢纤维掺量对变形钢筋与超高性能混凝土(UHPC)黏结性能的影响,设计、制作了6组18个中心拔出试件,钢纤维体积掺量为0%~5%,室外养护28 d后进行中心拔出试验,观察试件的破坏形态、黏结应力-滑移曲线、最大黏结强度及其对应的滑移等。试验结果表明:随着纤维掺量的增加试件的破坏形态从脆性破坏转变为韧性破坏;纤维掺量对黏结强度影响不大,各组黏结强度均处于60 MPa左右,峰值滑移随着纤维掺量增加而增大;纤维掺量为3%时黏结强度最大,黏结应力-滑移曲线下降段最平缓,韧性最大。建立了黏结强度与抗压强度之间的关系;建议直径16 mm的HRB500型钢筋,在UHPC中最小锚固长度试验值取2.5d;最后给出了黏结应力-滑移曲线上升段计算模型。试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考。

高强钢组合梁屋盖内力变形控制措施

中关村论坛永久会址建筑限高12 m,主会场跨度47.6 m,为了实现建筑净空要求,工程应用了Q460高强钢组合梁屋盖体系。针对大跨度组合屋盖结构特点,制订了组合梁内力控制措施,根据拟定的支撑卸载顺序和屋面施工顺序,建立了大跨组合梁施工阶段分析模型,模拟组合梁挠度和应力变化情况,施工过程中进行了应力和变形监测,并对计算结果进行了验证。

海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究

本文研究了海水浸泡环境对BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋与混凝土黏结性能的影响,测试了不同温度(25℃,40℃和55℃)下极限黏结强度随浸泡龄期的变化规律。结合加速腐蚀理论,并考虑环境温度和湿度的影响,对极限黏结强度随服役年限的变化规律进行了预测。参考既有文献中的97个BFRP筋黏结强度试验数据,推导了BFRP筋短期黏结强度计算公式。依据本文理论预测得出的50年设计使用年限下的黏结强度损伤因子,推导了不同环境湿度类别下的锚固长度计算公式。试验结果表明:25℃,40℃和55℃海水浸泡60天后,极限黏结强度分别降低了5.8%、9.1%和13.0%。预测结果表明,在南海年平均温度下,服役50年后,室内环境、一般室外环境和潮湿海洋环境类别下的黏结强度损伤因子分别为0.19、0.32和0.51。本文提出的基本锚固长度设计方法可为相关规范条款的制定提供依据。

南竹加筋复合锚杆加固土遗址研究

南竹加筋复合锚杆是专门针对大体量土遗址加固设计的一种新型锚杆。通过试验证明,采用PS系列灌浆、南竹加筋复合锚杆加固土遗址符合文物保护的原则。当采用水泥砂浆作为灌浆材料时南竹加筋复合锚杆单位锚固力可采用30kN/m,当采用PS-(F+C)浆液灌浆时单位锚固力可采用20kN/m。南竹加筋复合锚杆加固土遗址时的薄弱界面是锚杆杆体与锚固体之间,水泥砂浆和PS-F灌浆材料的强度都可以满足南竹加筋复合锚杆锚固时的要求,水泥砂浆锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为187kPa,特征值为85kPa;12%PS-F与粉煤灰锚固体与锚杆杆体的黏结强度标准值为114kPa,特征值平均为52kPa。

高强钢筋与混凝土锚固性能研究

为了得到高强钢筋HTB650与混凝土的锚固性能,对36个黏结锚固试件和30个两侧贴焊短筋的机械锚固试件进行拔出试验.试验考虑了相对锚固长度、混凝土强度、相对保护层厚度、配箍率和钢筋强度对锚固性能的影响.试验结果表明,高强钢筋黏结锚固的破坏形式不同于机械锚固.两者的极限黏结强度随着相对锚固长度、混凝土强度、相对保护层厚度、配箍率和钢筋强度而改变,变化趋势基本一致.通过回归分析,得出高强钢筋与混凝土之间黏结锚固与机械锚固的极限黏结强度计算公式.

带扩大套头钢筋机械锚固性能的试验研究

进行了36个采用扩大套头锚固形式的热轧带肋钢筋与混凝土粘结试件的拔出试验,其主要参数为混凝土强度、钢筋直径、锚固长度、保护层厚度、横向配筋率及扩大套头尺寸等.对采用这种机械锚固方式的带肋钢筋与混凝土的粘结锚固强度、破坏形态以及影响粘结锚固性能的主要因素进行了较为系统的分析.试验研究结果表明,采用此种锚固方式能使带肋钢筋与混凝土的极限粘结锚固强度显著提高,减小粘结滑移量,可有效地减小锚固长度.最后,在统计回归的基础上给出带扩大套头钢筋的粘结强度的计算公式,为我国混凝土结构设计规范进一步修订时列入机械锚固方式提供了参考依据.

GFRP抗浮锚杆外锚固性能室内试验研究与机理分析

通过自行设计的室内大型构件对拉试验,测定外锚固段变形量(滑移量)及外锚固极限承载力,分析玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆的外锚固性能。研究结果表明:GFRP抗浮锚杆外锚固的破坏形式有2种,一种是锚杆材料强度不足产生劈裂破坏,另一种是GFRP锚杆和混凝土界面相对滑移较大,产生拔出破坏。直径为28 mm的GFRP抗浮锚杆,在标号为C25的商品混凝土的条件下,外锚固长度为840 mm的极限承载力为356 k N,最大滑移量为7.66 mm;外锚固长度为420 mm的极限承载力为215 k N,最大滑移量为4.24 mm;GFRP抗浮锚杆与混凝土之间平均黏结强度随着滑移量的增大而提高,随着外锚固长度的增加而降低;GFRP抗浮锚杆与混凝土之间的平均黏结强度的增加速率随滑移量的增大而减小。研究结果为GFRP抗浮锚杆的工程应用提供理论依据。

超细晶粒钢筋粘结锚固性能的试验研究

通过对48个超细晶粒钢筋粘结锚固试件的拉拔试验．对超细晶粒钢筋的粘结锚固性能进行了全面研究．在试验的基础上对超细晶粒钢筋的粘结强度进行了分析计算，并给出了粘结锚固长度的取值建议．研究结果表明，虽然超细晶粒钢筋属推广的新型工程材料．轧制工艺与传统钢筋不同，但超细晶粒钢筋的粘结锚固性能与普通热轧带肋钢筋（月牙纹）基本相同，其设计锚固长度la仍可按现行《混凝土结构设计规范》GB50010-2002规定的公式计算；另外考虑到近年来高强混凝土的应用日益增多，且当混凝土强度等级为C40～C80时，现行规范的设计锚固长度计算公式仍能较好适用于超细晶粒钢筋，建议锚固长度计算公式中混凝土强度等级的上限可提高到C60．

拉压负载下各种碳钢的疲劳寿命简便预测方法研究

对多种碳素钢在拉伸压缩和旋转弯曲负载下的微小裂纹扩展速率进行了研究。这些材料在两种负载条件下裂纹扩展速率可以用ｄｌ／ｄＮ＝Ｃ′εｎ′ｐｌ统一地表示，同时讨论了裂纹扩展速率表达式中常数Ｃ′、ｎ′与材料静抗拉强度σｂ间的相关性。运用这些研究结果，提出仅用材料静抗拉强度σｂ值在拉压负载条件下就可以预测相应材料疲劳寿命的简单方法。最后与日本金属材料研究所公布的多种碳素钢疲劳试验结果和国内一些疲劳试验结果进行了比较，两者吻合良好。

界面剂类型及不同修补材料对混凝土黏结性能的影响

本试验通过测试新老混凝土界面的拉拔强度和新老混凝土界面显微硬度,研究了混凝土界面剂类型以及不同组成的修补材料对混凝土黏结性能的影响。研究表明:在砂浆界面剂、净浆界面剂、YZJ-4界面剂中,YZJ-4界面剂的效果最好;修补材料中偏高岭土掺量为胶材的5%,钢纤维体积掺量为1%,并使用YZJ-4界面剂时,界面黏结最紧密,拉拔强度高,28 d拉拔强度能达到2.35 MPa。

GFRP／钢绞线复合筋黏结锚固试验研究及设计建议

GFRP/钢绞线复合筋与混凝土之间的黏结锚固是GFRP/钢绞线复合筋增强混凝土结构性能的关键问题。采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,对180个混凝土拉拔试件进行试验研究,测定每个试件的黏结强度、加载端滑移及自由端滑移,并计算GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移关系曲线。基于肋间距、筋直径、埋置长度、混凝土强度、混凝土保护层厚度和浇筑深度等因素对黏结锚固性能的影响,通过对试验数据的统计分析,得到GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层修正系数、混凝土浇筑深度修正系数及黏结滑移限值,提出GFRP/钢绞线复合筋的黏结强度计算公式和基本锚固长度的计算公式,并确定锚固长度的计算原则。试验数据及设计建议可为确定GFRP/钢绞线复合筋的混凝土保护层厚度、构建GFRP/钢绞线复合筋的黏结-滑移本构关系模型以及制定相关规范提供参考和依据。

L型塑料钢筋拉结件锚固性能试验

目的为解决夹心墙用拉结件的耐腐蚀性问题，采用高强钢筋外包塑料形成塑料钢筋拉结件．方法通过L型塑料钢筋拉结件灰缝试件试验模拟Z型塑料钢筋拉结件在灰缝中的受拉状态，研究Z型塑料钢筋拉结件的黏结、锚固性能．结果L型塑料钢筋拉结件极限拉拔力每组平均值为3．33～4．4kN，极限拉拔力最小值为2．9kN，在遭受地震作用时，塑料钢筋拉结件所传递的最大地震力远小于其极限拉拔力最小值．结论L型塑料钢筋拉结件的粘结锚固强度可以满足夹心墙用拉结件的使用要求，有比普通钢筋拉结件更好的延性和变形能力，并给出Z型与卷边Z型塑料钢筋拉结件的合适构造参数．

高强不锈钢绞线网与ECC黏结-滑移关系模型

高强不锈钢绞线网与ECC的黏结是二者协同工作的基础,且黏结-滑移关系模型是其黏结性能的综合反映,故通过对17组51个高强不锈钢绞网增强ECC薄板试件进行单边拉拔试验,研究横向钢绞线间距、纵向钢绞线直径和相对锚固长度等因素对钢绞线网在ECC中黏结性能的影响规律。试验结果表明,横向钢绞线的设置可使黏结破坏由脆性破坏转变为延性破坏;高强不锈钢绞线网与ECC的黏结滑移曲线可分为5个阶段,分别为上升段、微降段、延性强化段、下降段和残余段。基于试验结果,对钢绞线网在ECC中的黏结破坏特征和黏结-滑移机理进行分析,在相关黏结-滑移关系模型的基础上,提出钢绞线网与ECC的黏结-滑移关系模型,并进行模型参数分析。所提模型及模型参数计算公式与试验结果吻合良好,能较好地反映钢绞线网与ECC的界面黏结滑移特征。

混凝土结构加固中植筋深度的试验研究

通过在混凝土中植筋的拉拔试验,研究了不同条件下植筋的破坏形态,分析了混凝土强度、钢筋直径和植筋的强度等级对植筋深度的影响,给出了粘结破坏、锥形破坏、钢筋屈服和应力传递破坏等4种破坏形态的计算模型,推导出了相应的植筋深度计算公式,并通过多组试验证明了计算公式的正确性并给出了避免粘结破坏和锥形破坏的植筋深度计算公式.