某中学图书楼抗震鉴定及加固设计

目前我国中小学校舍中存在很多砌体与混凝土柱混合承重的房屋,对这类房屋的抗震鉴定及加固设计应重视其结构布置的合理性。本文结合工程实例,通过对某中学图书楼的抗震鉴定,阐述了该工程存在的典型问题,并对加固方法进行了分析,确定了合理的加固设计方案,可为其他同类工程提供参考。

建筑物水平掏土纠倾法孔周土体受力状态分析

研究单个和多个掏土孔在开挖时和开挖完成后的孔周土体受力状态,结果表明在土体承载力范围内,塑性区半径与掏土孔半径基本呈线性关系,两者比值为2~3;掏土孔孔深方向塑性区影响范围为建筑物前约0.25 m至建筑物中间位置;随掏土孔开挖深度增加,孔周压力发生移动,从掏土孔孔顶转移至孔侧位置,出现土拱效应;对粉质粘土,当掏土孔间距设置为其半径的4~6倍时,孔间土体大部分出现塑性破坏现象,可认定相邻掏土孔孔周土体塑性区贯通,即孔间土体塌陷。

微生物沉积碳酸钙修复混凝土裂缝的现场试验

利用微生物的酶化作用诱导碳酸钙沉积来修复混凝土裂缝是地下室防渗堵漏的新途径.为推广和检验这项技术,将其应用于某地下室裂缝防渗堵漏工程,提出并采用4项措施:(1)在水平缝外侧做灌浆槽,既保持一定液面高度以维持灌浆压力,又防止菌液和营养盐渗入土中;(2)设计斜向灌注孔,控制竖缝的微生物灌浆质量;(3)在裂缝表面交替涂刷菌液和营养盐溶液;(4)用PVC管向裂缝外土壤实施微生物灌浆.通过注水试验、雨后观察、超声波检测和地质雷达检测等方法对4种堵漏措施的效果进行了检验和评价,结果显示修复效果较好.

自然锈蚀钢筋的疲劳试验

为科学预测并适当延长既有服役混凝土桥梁的使用寿命,在考虑锈蚀率和应力幅值影响的基础上,对在服役老化混凝土构件中截取的25根锈蚀钢筋试件进行了轴向拉伸疲劳试验.经统计回归分析,建立了考虑锈蚀率影响的轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳曲线方程,探讨了轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳寿命的退化规律,给出了50%保证率不同预期疲劳寿命下轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值,并与轻度、中度加速锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值进行了对比.结果表明:轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋的应力幅值与疲劳寿命均呈对数线性关系,但疲劳寿命急剧下降,且应力幅值越大其降低幅度越大.

高承台钢管桩受压稳定性的试验研究和数值分析

利用微型钢管桩进行基础托换是既有建筑物地下增层改造的有效方法。钢管桩的下端插入到混凝土桩头内,上端与托换承台相连,桩四周的土方开挖后稳定性降低,其受压极限承载力无法按现行规范求出。分别用1:2模型试验和非线性屈曲数值分析的方法得到了钢管桩顶部受压的应力分布和极限承载力,并进一步确定出其计算长度系数和受压稳定性系数。用模型试验求得钢管桩受压稳定性的计算长度系数为0.616,数值分析的结果为0.683,此时钢管处于底端固定、顶端铰接的约束状态。用数值分析得到的钢管桩受压极限承载力偏安全,可为工程设计提供参考。

单跨组合梁火灾变形性能研究

为研究整体结构中组合梁在火灾中的的变形性能,采用试验方法对2个组合梁进行研究,考虑组合梁在整体结构中所处位置的不同2种工况.试验中量测了炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁的竖向变形.结果表明:在火灾试验过程中,组合梁同一截面存在较大的温度梯度,产生温度应力,而相邻构件的约束使得组合梁不能自由变形,以致组合梁的竖向变形在升温阶段就开始恢复,最后产生向上的变形;组合梁在整体结构中所处位置不同,其火灾变形性能也不同.整体结构中裸露的组合梁表现出很好的抗火性能.

土壤中微生物防渗封堵技术的试验研究

向土体中灌注营养液可生成新的化合物,由此降低土体的渗透系数,以达到防渗封堵的效果.在实验室中向粉土和回填土中灌注马铃薯液,土壤的渗透性均有显著降低:粉土的渗透系数降低了95%,回填土的渗透系数降低了88%.试验在低于20℃的环境下进行,但微生物仍能保持足够的活性,可达到封堵效果.向出现渗漏的地下车库墙外回填土内灌注马铃薯液,回填土的渗透系数降低了95%.现场试验气温达到30℃,更有利于微生物的生长和繁殖,封堵时间短,效果更好.

建筑物移位托换技术研究进展

在建筑物移位、增层等改造中,托换技术是关键环节。首先对建筑物移位技术的发展进行了概述,然后分别对砌体和框架柱移位托换技术的主要进展进行总结。砌体托换结构以混凝土托换结构及钢托换结构为主,基本符合墙梁计算模型。框架柱托换结构以四面包裹式托换为主,具有空间受力特性,以托换梁的破坏或梁柱结合面冲切破坏为主。针对目前托换技术研究的现状,进一步研究托换结构的破坏机制,建立托换结构的承载力计算公式,对托换技术的后续研究及工程应用必将起到推动作用。

板式基础托换法开发地下空间施工过程的数值分析

板式基础托换法是应用在既有建筑物地下空间开发中的一种方法。它先施工拟建地下室的部分顶板,依靠板下土体支撑既有建筑物的荷载,同时开挖其余部分的土方。土方开挖后,再施工该区域的柱或墙等竖向构件以及底板;然后,依靠这部分底板支撑上部荷载,完成剩余的土方开挖和顶板、底板的施工。利用ANSYS建立三维有限元模型,分5个工况对托换施工过程进行分析,得到各部位柱脚的沉降规律:在土方开挖之前,中间部位柱脚的沉降大于周边部位的柱脚;土方开挖后,由于"卸载"作用中间部位柱脚出现明显的回弹,使得中间部位柱脚的沉降小于周边部位的柱脚。不均匀沉降值的大小和地基土的弹性模量以及上部结构是否加载有关。不均匀沉降产生的上部结构的附加弯矩可以通过建立二维有限元模型求出。

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明:当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。

钢框架厂房火灾后的破坏形态

端部约束不同的构件在火灾中的破坏形态不同,研究整体结构构件在火灾中的破坏形态,可以为钢结构抗火研究与设计提供依据。某钢结构框架厂房发生火灾,大火历时3个多小时,火场最高温度达1000°C以上。火灾后,框架梁均有不同程度的破坏,钢梁端部下翼缘屈曲破坏较普遍;由于钢梁顶没有设置抗剪键,钢梁与顶部的混凝土现浇楼板脱开,火灾后残留有较大的挠屈变形;钢柱在火灾后未有明显的破坏现象,但有侧向变形产生。这些现象与实验室中标准试验的结果不同。

板式基础托换法沉降规律的试验研究

板式基础托换法是利用拟建地下室的部分顶板和底板交替支撑既有建筑物完成开挖土方和施工地下室的方法。托换过程引起地基的不均匀沉降会在上部结构中产生附加内力,从而影响到结构的安全。为了研究板式基础托换法沉降规律,将托换过程分为顶板托换、托换顶板四周的土方开挖、接长坑内立柱、底板托换、托换顶板下方土体开挖等5个工况,进行1:10模型试验,用百分表测量立杆底部位置各工况沉降的变化值并计算出沉降差。从试验的结果可以看出,顶板托换、顶板四周的土方开挖和立柱接长3工况出现了中间大、四周小的"盆式"沉降;而底板托换和顶板下方土体开挖工况出现了中间小、四周大沉降规律。最大不均匀沉降出现在立柱接长工况,底板托换工况之后沉降差减少。因此,立柱接长工况成为引起上部结构最大附加内力的最不利工况。

考虑跨高比的柱托换节点抗剪性能的试验研究

托换是建筑物平移技术的关键环节之一,对建筑物的托换改造,直接影响到平移过程中的稳定性和安全性,是平移成功与否的关键技术。通过框架柱包裹式托换节点缩尺模型的正交实验,研究和分析了托换梁跨高比即托换梁剪跨与截面有效高度比值这一因素对托换节点破坏形态和承载力的影响,并提出了引入托换梁跨高比后的托换节点抗剪承载力计算公式。

纵筋配筋对柱托换节点影响的试验研究

托换是建筑物整体移位技术的关键环节,直接影响到移位过程中建筑物的稳定性和安全性。通过框架柱包裹式托换节点的正交实验,研究了托换节点外挑部分与包柱部分的承载力与托换梁纵筋配筋情况的关系,确定了托换梁纵筋配筋特征值对框架柱托换结构受力机理、破坏形式的影响。试验表明:试件的破坏形态分为托换梁的受弯破坏和弯剪破坏,行走梁受弯破坏主要发生在跨高比较大且纵筋配筋较少的构件;托换梁纵筋配筋特征值对托换节点的开裂荷载影响不大,与屈服荷载和破坏荷载之间均呈线性关系;提出了框架柱托换节点承载力计算公式。

建筑物掏土纠倾法孔周土压力和破坏特性试验研究

掏土孔孔周土受力与变形以及破坏模式是建筑物纠倾研究的关键问题,影响纠倾设计中掏土孔直径及掏土孔间距等参数的确定。为了研究建筑物掏土纠倾法掏土孔周土压力变化、掏土孔破坏模式以及地基的沉降情况,设计并制作了可用于模拟掏土纠倾的模型箱,对掏土孔直径为200mm,孔间距分别为400、600、800mm的纠倾模型进行试验,分析了由于掏土孔开挖引起的地基土沉降及倾斜率。研究结果表明:掏土孔的破坏呈现立式椭圆、卧式椭圆及近似圆形三种破坏模式;通过孔侧和孔上部压力的变化,发现孔周土压力发生转移,从孔上部土压力向孔侧边土体转移,孔顶土压力减小,孔侧土压力增加,形成土拱效应;随着孔间距增加,土体形成稳定拱脚,从而不利于纠倾工程回倾;通过试验结果,建议孔间距为2~3倍掏土孔直径。

粘结型锚栓群锚弯剪受力计算方法与设计建议

粘结型锚栓是土木工程领域应用广泛的后锚固连接件,其具有代表性的使用情况为多个锚栓处于弯剪复合受力状态。在对比分析当前理论成果基础上,设计时可采用椭圆型拉剪计算公式并假定所有锚栓均参与受剪,将群锚弯剪受力问题转化为受拉最大那排锚栓的拉剪承载力计算。为保证连接安全并充分发挥锚栓强度,后锚固连接应控制为锚栓钢材破坏。为实现该目标,设计时可将剪跨比作为控制参数,通过公式推导和研究数据分析,在满足相关锚固要求前提下,当剪跨比大于0.6时可初步判断为锚栓钢材破坏,最后给出了后锚固群锚连接的设计建议和构造措施,以供工程应用参考。

考虑配箍率的柱托换节点抗剪性能试验研究

对托换梁配箍率影响的框架柱托换节点受力性能进行了研究和分析。对16个不同试件采取正交试验设计,分析托换梁配箍率对托换节点承载能力、破坏形态、破坏模式的影响。结果表明:试件的破坏形态分为托换梁的受弯破坏和弯剪破坏;剪跨比对托换梁承载能力影响最大,配箍率对开裂荷载无影响,配箍率与极限荷载基本成线性关系。

混凝土叠合箱网梁楼盖火灾中破坏形态的试验研究

混凝土叠合箱网梁楼盖是一种由预制"叠合箱"和后浇肋梁连接而成的梁板合一的新型箱形截面密肋空心楼盖,根据楼盖上方是否有现浇层,可分为明箱和暗箱两种形式。本文对两种形式的叠合箱网梁楼盖在火灾作用下的破坏形态进行了试验研究。结果表明:1明箱形式的叠合箱网梁楼盖在火灾作用下很快被烧穿,楼盖失去防火隔断能力,但仍具有较高的承载能力,能够承受作用在楼盖上的荷载;2暗箱形式叠合箱底板混凝土在火灾中很快产生爆裂脱落,楼盖表面由于现浇混凝土层的存在没有出现烧穿现象;3叠合箱底板混凝土爆裂后,楼盖结构形式变成井字梁结构;4楼盖在火灾中产生的变形较小。

组合隔震系统的隔震效果研究

在既有建筑的基础和上部结构之间增设隔震层,可以减小上部结构的地震反应,从而"间接"地提高建筑物的抗震能力。通过分析了某一建筑物,分别采用铅芯橡胶支座和组合隔震系统时(滑板与橡胶支座的比例分别为1∶6、1∶4和1∶3)的地震反应,并把它们与非隔震时的地震反应进行比较,研究了各种工况的隔震效果,分析了支座比例与减震系数之间的关系。研究结果表明:采用组合隔震系统加固既有建筑,能够减小上部结构的地震反应;而且在支座总数量中滑板支座比例越大,隔震效果越明显。

考虑土体弹性模量随机场的隧道结构地震响应分析

地震作用下隧道结构响应与周围岩土介质特性密切相关,而岩土材料参数具有空间相关性,为此采用随机场理论对岩土介质的空间相关性进行模拟。利用谱分析方法,生成土体弹性模量随机场,与隧道-土体相互作用有限元模型相结合,对隧道在强震作用下的响应进行了分析,分析中考虑土体弹性模量竖向波动范围分别为1.0、4.0、10.0、16.0、64.0 m以及均匀场6个工况。分析结果表明:不同工况下隧道结构的内力分布具有相似的规律,隧道的仰拱与侧墙交界处及拱肩为隧道受力最不利的部位,不同工况对结构响应的影响不明显,在波动范围接近隧道直径时,结构响应稍大;随机响应结果表明,隧道结构的轴力响应幅值与均值场结果相比,上下波动约50%,随机场分析结果可以包络均值场分析结果。