负弯矩作用下UHPC湿接缝桥面板裂后性能研究

针对预制拼装桥面板接缝处受力复杂、易开裂等问题,提出了一种新型超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete, UHPC）燕尾榫接缝.通过负弯矩作用下荷载模型试验,研究了不同接缝材料和预应力水平对UHPC湿接缝桥面板极限承载力、破坏形式及裂缝分布等的影响规律.基于试验验证的数值仿真模型,对比分析了不同接缝位置、接缝形式、纵筋率、材料强度及板件厚度等参数对湿接缝受弯性能的影响.研究结果表明：预应力由0 MPa提高到5 MPa,板件开裂应力和极限承载力分别提升40.0%和5.5%;燕尾榫接缝较直角榫接缝与平接缝的开裂应力分别提高7.5%和16.0%,承载力分别提高5.4%和16.0%.燕尾榫接缝整体性好,改变接缝位置对湿接缝受弯性能影响较小;板件开裂应力和极限承载力随材料强度增大而提高,材料强度超过120 MPa时增幅减小;UHPC接缝初裂刚度约为初始刚度的90%,剩余刚度约为初始刚度的25%;初裂后,结构刚度迅速下降,纵筋屈服后,结构刚度退化速度明显减缓,最终刚度保持在剩余刚度;提出了用极限荷载对应位移与开裂荷载对应位移之比为表达形式的UHPC湿接缝桥面板裂后延性系数,本文板件裂后延性系数为10.0~20.0,表明UHPC湿接缝桥面板具有较好的裂后变形能力.     

斜交空心板桥拼宽结构承载力试验研究

以凤山分离立交大桥拼宽结构1∶6.05比例模型为例,进行斜交空心板梁桥拼宽结构静载全过程试验研究,并结合有限元分析斜交空心板梁桥拼宽结构的极限承载力和破坏机理.研究表明:在中跨跨中对称荷载作用下,跨中纵向接缝破坏主要由弯拉作用引起,支座位置处的纵向接缝破坏主要由接缝两侧位移差产生的剪切力引起,在边跨靠近内支承侧的钝角处容易产生平行于钝角角平分线的裂缝.有限元模拟基本反映了斜交空心板梁桥拓宽改造的特点,模拟结果与试验结果的破坏形态大致相同,极限承载力大小相近.     

先简支后连续梁桥结构的疲劳性能与抗裂性能

采用等幅重复加载和按比例分级加载法,对3根铁路先简支后连续模型梁的疲劳性能和抗裂性能进行研究.根据3根模型梁疲劳试验和开裂试验结果,分析在正常应力状态下结构刚度,各典型截面混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变随疲劳加载次数的变化规律以及重复加载对各关键断面特别是湿接缝断面抗裂性能的影响.研究结果表明:重复加载能明显降低梁体刚度,并使梁体混凝土、普通钢筋和预应力钢筋的应变增大;重复荷载降低了湿接缝的抗裂强度,而对跨中截面和中支点截面抗裂强度无明显影响.     

分段预制拼装预应力混凝土盖梁静力性能试验

为探究采用不同胶接缝构造的分段预制拼装大悬臂PC盖梁在弯剪内力共同作用下的受力性能,结合实际工程,设计制作了1个整体预制大悬臂PC盖梁模型以及3个分别采用大键齿、小键齿和牛腿式接缝构造的分段预制拼装大悬臂PC盖梁模型（模型缩尺比例均为1：5）,并完成4个模型全过程的静力加载测试试验,获得梁体开裂荷载、极限承载力以及梁体混凝土应变分布、挠度、最大裂缝宽度等关键结果。试验结果表明：分段预制拼装盖梁模型与整体预制盖梁模型的裂缝分布形态基本相同,破坏时梁体裂缝分布稀疏,裂缝宽度较大,且破坏形式均为弯曲破坏;采用大键齿和牛腿式接缝构造的盖梁模型的开裂荷载与整体盖梁模型相同,而采用小键齿接缝构造的盖梁模型的开裂荷载仅为整体盖梁模型的81%;采用不同接缝构造的盖梁模型的极限承载力均明显低于整体盖梁模型,其中采用牛腿式接缝构造的盖梁模型的极限承载力最大,约为整体盖梁模型的84%;从极限变形能力看,采用牛腿式接缝构造的盖梁模型的极限位移达到整体盖梁模型的75%,而采用大键齿或小键齿接缝构造的盖梁模型的极限位移均低于整体盖梁模型的50%。综合结构静力性能及施工性能,牛腿式接缝构造是推荐采用的分段预制拼装大悬臂PC盖梁的较合理接缝构造。     

白卡纸格栅拱架承载力试验

目的研究格栅拱架的极限承载力及其破坏形态.方法笔者以竞赛用巴西白卡纸为材料,建立缩尺直墙拱结构形式的格栅拱架进行承载力试验.分别从理论计算、有限元模拟和分级静力加载试验三方面研究该形式格栅拱架的承载性能.结果静力加载的试验结果与数值模拟效果较为吻合,破坏位置与破坏形式一致,均发生在拱顶两侧支撑和拱架的横撑部位.分级加载过程中,前三级试件变形和砂土沉降变化较小,第四级加载出现严重破坏,得出承载力为2 700 N.模拟其他尺寸试件进行对比分析可得,改变直径和厚度对试件影响较小,变形量在10%以内.结论栅拱架模型极限承载力和破坏形态可为结构优化与局部加固提供参照.同时格栅拱架承载能力高,且耗材少,结构自重小,有效达到了节约资源的效果.     

轴力下空间XK型圆钢管相贯节点的承载力计算

空间XK型圆钢管相贯节点在大跨度空间桁架中得到很好地应用,但目前关于该节点极限承载力的计算方法尚不完善.在试验的基础上,对36个空间XK型圆钢管相贯节点进行双重非线性有限元分析,计算了其极限承载力;探索了不同几何参数和加载方式对该类节点极限承载力的影响规律;根据分析结果并借鉴平面K型圆钢管相贯节点的承载力计算公式,考虑空间效应的影响,提出了空间XK型圆钢管相贯节点的承载力建议公式.采用建议公式对相关试件进行计算,计算结果与试验结果吻合良好.     

地基渐进破坏应变控制数值试验及极限承载力研究

为对地基的加载过程进行研究,通过快速拉格朗日数值方法和极限分析方法,采用应变控制的数值试验来研究地基加载的渐进破坏过程和极限承载力.应变控制方法避开了荷载增加方法的系统不易控制性以及求解不收敛原因复杂性等问题.通过对均质地基的数值试验,揭示了地基随加载步的剪切带局部化的过程,发现地基的破坏是一个逐渐演化过程,最终的剪切带滑移模式与传统假设滑移面一致.数值试验显示加载过程中地基应力呈复杂的空间变化,荷载板受力呈中间大、两侧小的不均匀特点,且这种不均匀性随着荷载增加而增大.对不同内摩擦角进行数值试验,结果揭示其破坏的滑动体随着内摩擦角的增加,其范围的宽度和深度都相应增加.数值试验获得的破坏模式和极限承载力与传统Prandtl方法结果具有较好的一致性,该方法对于结构和参数更复杂的非均质地基也具有很好的适应性.     

基于钢板-钢管混合连接的木-混凝土组合梁推出试验

基于钢板-钢管混合连接,提出了木-混凝土组合梁的预制装配连接形式,采用短期推出试验和长期加载试验分别研究了钢板-钢管混合连接的短期与长期抗剪性能。通过推出试件的短期破坏性试验,研究钢板-钢管连接的破坏模式、极限承载力和滑移刚度等性能;通过长期加载试验,分析钢板-钢管连接的长期滑移和蠕变系数,长期加载中考虑了相当于连接件短期承载力的10%和20%两种荷载比的影响;对加载近470 d后的长期试件进行破坏性推出试验,分析长期加载对其极限承载力和滑移刚度的影响。结果表明:钢板-钢管连接的极限承载力超过130 kN,初始状态的滑移刚度为45.9 kN/mm;通过短期推出试验和长期加载后的推出试验对比发现,钢板-钢管连接件受到长期荷载作用后,极限承载力和滑移刚度无明显下降,呈现出较好的长期性能。     

预制UHPC-NC板组合湿接缝抗弯性能试验研究

针对沿海浪溅区UHPC-NC组合板桥梁湿接缝薄弱问题，设计并制作了两块不同构造的组合接缝板（菱形企口接缝JF-L与倒T形接缝JF-T），开展了受弯性能试验并进行界面应力分析，得到组合板湿接缝从开裂到破坏的全过程力学响应，并根据本文试验和文献统计数据，推导了UHPC-UHPC接缝界面开裂荷载计算公式. 结果表明：两块接缝板均发生弯剪破坏，由于接缝界面存在加密钢筋，剪跨段存在纵筋配筋率变化截面，钢筋在该变化截面拉断；两块组合接缝板开裂荷载和极限破坏荷载基本相同，抗裂性能由接缝界面性能控制，不同构造对湿接缝的抗弯性能影响不大；JF-L与JF-T试件的名义开裂应力分别为4.71 MPa和4.74 MPa，满足沿海浪溅区桥梁正常使用要求；JF-L试件裂缝数量更多，但裂缝发展速度较慢，JF-T试件UHPC-NC界面未开裂，具有更高的延性和抗裂性能. 提出UHPC湿接缝开裂荷载计算公式并与本文和相关文献试验结果进行对比，验证其适用性. 实际工程中，推荐采用更方便预制和施工的菱形企口湿接缝构造形式.     

无粘结预应力粉煤灰混凝土桥梁极限承载力的有限元分析

根据有限元理论及基本假定,考虑了材料的非线性及结构的几何非线性,应用Fortran语言编制无粘结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁极限承载力的非线性有限元程序,并用程序对9根无粘结预应力混凝土试验梁进行了计算.计算结果和试验结果符合良好,说明该分析程序是可靠的,并且能准确可靠的预测无粘结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁从开始加载直到破坏的全过程结构响应;试验结果也表明不同粉煤灰掺量对高性能混凝土桥梁的极限承载力影响不大和高性能粉煤灰混凝土桥梁中混凝土、钢筋和预应力钢筋参数按《桥规》取值计算能够取得比较满意的结果.     

钢绞线网片-聚合物砂浆加固空间框架节点试验

提出了采用新技术高强钢绞线网片聚合物砂浆加固技术提高钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的方法,并通过3个带有直交梁和楼板的空间框架节点试件的低周反复加载试验对该加固方法进行了检验.试验结果表明:加固能够有效地提高节点的极限受剪承载力22%左右,改变节点的破坏模式为梁端延性破坏,提高节点的延性系数到4以上,改善节点的承载力退化和刚度退化,提高节点的能量耗散能力,从而显著改善了梁柱节点的抗震性能.根据试验研究结果提出了该技术加固梁柱节点的设计和施工时的建议.     

UHPC-RC节段组合梁的抗弯性能分析

为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete, UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的试验数据验证该模型的合理性。节段接缝分别为平面干接缝、平面胶接缝、齿键干接缝和齿键胶接缝,在基准有限元模型的基础上,进一步研究节段接缝类型对组合梁抗弯性能的影响。研究发现,在四点受弯加载方式下,接缝的几何特征(平面或齿键)对组合梁的极限荷载和开裂荷载影响较小,环氧树脂胶的使用对组合梁的抗弯性能影响较大。     

不锈钢管局部承压性能试验研究

为研究不锈钢管和不锈钢管混凝土构件的局部承压性能,采用静力性能试验方法,对26个不同边界条件、加载条件和方式、支承板宽度和高厚比的中空不锈钢管试件及8个内灌混凝土的不锈钢管试件的腹板屈曲性能进行试验,考察了不锈钢管在端部和内部集中荷载作用下的破坏模式,给出了荷载—位移曲线以及局部承压区域应变强度分布曲线,分析了边界条件、加载条件、支承板宽度、高厚比和内灌混凝土对不锈钢管局部承压极限承载力和延性的影响。试验结果表明:支承板宽度的增大能显著提高中空不锈钢管局部受压极限承载力;其他条件相同时,腹板名义高厚比为50的中空不锈钢管试件局部受压极限承载力均明显高于腹板名义高厚比为75的试件;腹板名义高厚比为50的中空不锈钢管试件的延性均明显低于腹板名义高厚比为75的试件;其他条件相同时,中空不锈钢管内部一侧翼缘加载(IG)的局部受压极限承载力最高,内部两侧翼缘加载(ITF)的局部受压极限承载力次之,端部一侧翼缘加载(EG)和端部两侧翼缘加载(ETF)的局部受压极限承载力最低;内灌混凝土对不锈钢管局部受压极限承载力提高非常显著。     

玻璃纤维布加固二次受力钢筋混凝土梁抗剪试验研究

在18根简支梁试验基础上,对玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁后各种参数对梁极限承载力的影响进行了分析,对不同预加载程度对梁的承载力折减及在线加载效果进行了研究,并提出了二次受力梁的抗剪承载力公式．可供实际工程设计参考．     

横向分段施工预应力箱梁的湿接缝受力性能研究

横向分段施工预应力箱梁受拉区的湿接缝混凝土易于开裂,然而对此类结构在实际的使用过程中观测表明,湿接缝混凝土在荷载作用下并未开裂。通过横向分段施工预应力箱梁两种类型的模型试验加载和对应的有限元分析比较,表明当外荷载作用时,横向分段施工预应力混凝土箱梁截面一定存在预应力的重分布作用,即作用在预制结构上的预应力对湿接缝处的混凝土拉应力有贡献,此处混凝土受力有异于普通钢筋混凝土结构,且现有的有限元通用程序尚无法计算此应力重分布值的大小。     

预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固持荷RC梁数值分析及承载力计算

建立预应力钢丝绳-聚合物砂浆面层抗弯加固钢筋混凝土(RC)梁的有限元模型(FEM),并利用已有的试验数据验证模型的准确性.基于有限元模型,进行不同持荷比下加固梁的力学性能研究.结果表明:建立的有限元模型可较好地解决持荷条件下钢丝绳-聚合物砂浆面层与RC梁之间单元不协调变形等问题;随着持荷比的提高,加固梁的极限承载力提高幅度逐渐减小;当预加载低于未加固梁极限承载力的20%时,混凝土损伤较小,不考虑预加载的影响;当预加载高于未加固梁极限承载力的20%时,需考虑加固材料滞后应变对加固试件极限承载力的影响.基于平截面假定和钢丝绳滞后应变,提出抗弯加固持荷RC梁的极限承载力计算公式,其计算结果与数值分析结果吻合良好.     

高温植筋试件拉拔试验研究

设计了直径20 mm、埋深20 cm、混凝土基材强度等级C25的植筋试件30个,并对在常温下、高温自然冷却后、高温下恒温加载和高温下恒载升温4种工况进行了拉拔试验.通过总结其破坏形态,测算其极限承载力、极限粘结应力和承载力损失,得出了高温自然冷却后和高温下恒温加载试件极限粘结应力和承载力损失规律,高温下恒载升温试件在不同预加载力下试件破坏的滑移变化规律;结合工程实际对高温条件下植筋结构的安全性进行了判定,给出了植筋结构抗火设计和维修加固依据,可为推广应用植筋技术提供参考.     

基于压缩薄膜效应对无梁楼盖中钢筋混凝土板柱节点极限冲切承载力的计算方法

从过去的试验数据和数值模拟分析可以看出,无梁楼盖在板柱节点处的破坏形态通常表现为冲切破坏。基于其破坏形式的分析,该结构类型的冲切承载力可分为弯切承载力和剪切承载力。承载力的类型取决于结构的混凝土强度和配筋率。计算无梁楼盖在板柱节点处的承载力的常规方法是采用单独的板柱节点,但由于压缩薄膜效应的存在,实际的承载力比常规方法计算的值要大。为了准确计算该处的极限冲切承载力,本文建立了基于压缩薄膜效应的计算模型。通过与多组试验模型对比发现,该模型的计算结果与试验结果吻合良好,可供结构设计使用。     

新白云国际机场航站楼钢管缀板柱足尺试验

介绍了应用于广州新白云国际机场航站楼连接楼的一种梭形三肢钢管缀板柱 ,对这种新型钢格构柱在轴心压力作用下的极限承载能力进行了足尺试验 .描述了大型受压柱子的加载方法 ,讨论了试验结果 .试验表明这种柱子的破坏模式为结构弯扭失稳 ,其极限承载力达到设计轴心压力的 3.38倍 ,能满足柱的设计要求     

带疲劳损伤的钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

钢-混凝土组合梁在桥梁结构中应用广泛.车辆荷载会造成组合梁疲劳损伤的不断累积,从而对结构安全产生不利影响.为了研究疲劳损伤对钢-混凝土组合梁受力性能的影响,对7根组合梁试件开展了单调静力加载试验,其中5根组合梁试件在开展静力试验前经历了100万次的等幅疲劳加载.试验结果表明:在经历100万次的疲劳加载后,疲劳损伤会导致组合梁的极限变形能力降低,但组合梁的延性系数仍大于4.6,最终破坏形态均属于弯曲破坏;疲劳加载使钢材发生了强化效应,组合梁的屈服荷载均有所提高;部分抗剪连接组合梁的极限承载能力普遍降低,最大降幅约为初始极限承载力的7.3%;在抗剪连接程度相同的情况下,采用直径13或16 mm栓钉对组合梁的极限承载力无明显影响.