超长结构抗裂设计及实例分析

随着现代建筑的发展，大跨度、大空间、超长公用建筑越来越多，且为满足外观及功能要求，通常不设置变形缝和沉降缝，这样混凝土超长无施工变形缝结构施工技术便应运而生。文章结合具体的工程概况对超长混凝土结构裂缝的产生机理进行了分析．通过理论与计算方面的分析认为采取一定的设计施工措施，结构长度可适当增加而不设缝在理论和实践上是可行的。工程实践表明，在设计上采取合理的结构形式，设置后浇带及温度附加钢筋，在施工上选用合适的水泥及混凝土骨料，掺加合适的粉煤灰，加强浇筑后的养护等措施．可有效防止混凝土裂缝的产生。     

隧道明挖段变形缝间距的优化

合理的变形缝间距对隧道结构的安全性和防水性能有重要影响.通过对规范的调研,总结了隧道变形缝间距设置的要点,分析变形缝间距的影响因素:地质状况、截面型式、温度,以及结构轴向和横向安全性、允许沉降等控制指标.提出了变形缝间距设置的思路和计算方法,使传统依靠经验取值向定量计算转变,变形缝设置更加科学.以拱北隧道明挖段为例,通过理论分析和数值计算,确定变形缝间距可优化段.结果表明:当变形缝间距为80 m和120m时,均能满足结构轴向安全性、沉降条件.初步将变形缝间距设置为100m,对地质突变处进一步分析,发现隧道结构横向安全性也满足条件.综合考虑,将拱北隧道明挖段变形缝间距从原来的22 m设置为100m.该优化方法减少了变形缝的数量,提高了隧道的防水性能,具有一定的工程应用价值.     

特长公路隧道取消变形缝试验研究

结合包家山隧道的施工情况，利用数值模拟和现场试验两种方法，对设置变形缝和不设置变形缝两种工况下衬砌结构的受力、变形及安全性进行了对比分析。研究认为：a. 无论设置变形缝与否，隧道纵向的安全性要求均能满足。b. 对于隧道结构的横向安全性，不设置变形缝时，Ⅴ级围岩端的安全系数增加，Ⅳ级围岩端的安全系数减小，此时需要进行配筋；设置变形缝时，Ⅳ级和Ⅴ级围岩处的拱顶安全系数均较小，不能满足安全要求，此时需要进行配筋。     

超长结构温度问题解决措施和应用

混凝土超长结构由于结构平面尺寸的超长,设计中要考虑环境温度作用对结构的影响。但是,过去都是采用设置伸缩缝的方法来解决温度应力和收缩应力问题,因此,对超长、大面积混凝土建筑结构的温度效应问题的研究还比较欠缺。就此探讨了超长结构温度问题的几种新解决措施,并对无黏结预应力技术在解决超长结构温度问题的工程应用效果做了分析,为工程设计人员考虑温度作用提供设计依据。     

温度对隧道初期支护安全性的影响

在已建立的隧道支护结构可靠性评价的位移方法中,将测量得到的支护变形都视为是由于荷载引起的.但是,除荷载产生的变形外,初期支护的变形还与隧道所处的温度场有关.本文在前期研究基础上,探讨了喷混凝土的温度变形对隧道安全性的影响.首先,按平壁法从理论上研究了隧道围岩的热传递规律,根据理论分析结果和现场实测数据确定了隧道围岩日、月、年温度变化的影响深度.然后,提出了支护温度的计算公式,给出了围岩和喷混凝土的热力学参数.随即推导了支护温度变形的计算公式,列出了支护结构截面失效的功能函数.最后,进行工程实例分析.结果表明,当日间温度差或日内温度差超过5℃时,工程中应考虑温度的影响.本研究提高了施工期隧道喷混凝土支护安全性评价位移方法的计算精度.     

地表荷载对地铁车站箱体影响实测及有限元分析

对天津地铁1号线西站车站及隧道在地表荷载作用下产生的沉降进行了现场监测和有限元分析,由于变形缝的存在使结构沉降表现为非连续性;地表荷载下基底土体产生塑性应变导致卸荷后结构仍存在不可恢复的残余变形;侧向地表荷载会导致结构产生较大的倾斜差异沉降并使结构扭转。在此基础上研究了地表荷载位置、结构埋深因素对于存在变形缝的地铁结构箱体变形的影响。结果表明：变形缝的存在会削弱结构刚度、加剧结构沉降以及结构间的差异沉降,并且不同荷载位置下结构的沉降特点也各不相同。此外,对于浅埋结构,荷载位置距结构越远,结构的变形越小,且结构埋置越深地表荷载对结构的影响也越小。     

超长预应力抗裂楼板环境温度效应的工程监测与分析

通过对一典型超长预应力楼盖的部分楼层梁板在施加预应力后一段时间内应变的现场监测,给出了不同位置测点应力和温度的变化曲线.选取了部分时段内温度变化情况,分析了结构在温度作用下的响应特征.测试结果表明,环境温度的变化会引起构件应力的变化,结构中部截面是环境温度效应最不利的截面.通过对预应力楼盖的抗裂效果的理论与现场实测分析,说明利用预应力技术解决超长结构的抗裂问题是非常有效的.     

大体积覆土开挖卸载对盾构隧道的变形影响

采用有限元软件,对曹妃甸工业区跨纳潮河综合盾构隧道管廊在运营阶段上方规划河的开挖工况进行了分析,对大范围覆土卸载条件下的盾构隧道变形进行了研究．结果表明：盾构隧道在上方覆土开挖卸载时变形存在4处反弯点．通过加密设置变形缝,可满足盾构变形需要．     

寒区隧道温度场计算模型与保温层设防数值分析研究

我国大量寒区隧道冻害问题严重,对隧道结构稳定性和行车安全性造成极大威胁.对严寒地区哈尔滨天恒山隧道保温层施工前后进行温度监测,建立了考虑相变的平面瞬态温度场计算模型,并利用ANSYS有限元进行数值分析研究.计算了保温材料在三种不同工况下的设置方式,完成了热-应力耦合作用下的隧道结构变形分析.结果表明,利用瞬态温度场原理建立的ANSYS模型具有较高的精度和可靠性;在防冻措施上采取分层设置保温层的做法效果明显;隧道结构应力受到温度变化影响较大,设置10 cm厚PU聚氨酯保温层后,能够避免混凝土衬砌层开裂,有效减少冻害现象的发生.     

大底盘建筑的结构设计分析

文章针对上部结构高耸、底部大面积整体地下室的小区高层建筑群,结构设计采用主楼桩筏基础共同作用,纯地下室部分用桩基兼作抗拔桩;采取分割措施,设定各个独立结构计算单元,保证结构受力体系明确;通过设置变形缝及后浇带等措施解决超长结构的温度应力和防裂问题.     

预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究

相比钢筋混凝土结构,钢骨混凝土结构因承载力较高和延性较好等诸多优点而应用广泛.以往的研究多数集中于整体式钢骨混凝土框架节点,有关采用钢板对焊拼接形式的预制装配式钢骨混凝土框架节点的研究相对较少.基于以上考虑,设计了两个预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体和一个钢筋混凝土框架节点组合体,进行了柱向轴力恒定的拟静力加载试验.对节点组合体的破坏形态、延性、承载力退化、刚度退化和耗能能力作了详细论述.结果表明,轴压比对预制装配式钢骨混凝土框架节点的破坏形态无本质影响;相对钢筋混凝土框架节点,预制装配式钢骨混凝土框架节点具有较高的承载力和较好的延性;预制装配式钢骨混凝土框架节点的塑性变形能力强,具有较好的耗能能力;随轴压比的增大,预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体的刚度退化和承载力退化速度提高,延性系数和耗能能力减小;梁连接区和节点核心区的应变随轴压比的增大而减小;框架梁连接区和节点核心区的钢骨和钢筋均未屈服,钢板对焊拼接的连接方式可行.     

碳／芳纶纤维混凝土热性能研究

以解析的方法分析了碳／芳纶纤维混凝土的温度场及热传导状况,导出了碳／芳纶纤维混凝土温度分布函数,并进行了实例计算。     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下,盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效,导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP）,建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素,分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低,大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同,反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下,衬砌受压侧受到挤压作用,限制裂缝的发展,导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小,拱顶损伤不断加深,损伤区域逐渐扩展,截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化,出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

硫酸盐侵蚀后地铁盾构隧道纵缝接头抗弯力学模型

基于地铁盾构隧道混凝土被硫酸盐侵蚀实际工况,建立了能够考虑接缝细部构造、表面混凝土及螺栓等且接缝截面可离散为不同类型受压区的纵缝接头正弯矩力学模型。采用全积分形式进行混凝土本构关系运算,适用分析混凝土被硫酸盐侵蚀后接缝面混凝土压碎、螺栓屈服以及接头极限状态。结合数值计算进行对比分析,两者结果基本一致,验证了力学模型合理性。研究结果表明:正弯矩作用下,混凝土被硫酸盐侵蚀对纵缝接头力学性能的影响主要表现在外表面边缘混凝土接触之后。随着硫酸盐侵蚀时间的增长,纵缝接头极限弯矩不断减少,但减幅较为平均。同时,各变形量最大值也随着侵蚀时间的增长而减小,但减幅各自不同。随着硫酸盐侵蚀厚度的增大,纵缝接头极限弯矩及各变形量最大值均不断减少,且减幅不断增大。     

屈曲约束支撑钢筋混凝土框架结构的消能减震分析

针对纯钢筋混凝土框架结构在地震高烈度区使用受限的情况,提出在框架中加入BRB形成一种具有耗能减震作用的结构.并选取一个9层钢筋混凝土框架结构,采用反应谱和时程分析两种方法对该框架结构在设置屈曲约束支撑前后的抗震性能进行了对比计算分析.结果表明,在框架结构中合理设置屈曲约束支撑,可以达到小震下增加框架结构的侧向刚度,明显降低结构侧向变形,大震下支撑屈服耗能,保证结构的安全可以取得良好的减、隔震效果.     

车辆荷载下隧道混凝土顶板数值模拟研究

地下隧道使用期间上部荷载对顶板的荷载可能对其内部应力分布与微变形产生影响.研究HME-V加强混凝土作为隧道顶板材料的可行性,并对掺高性能抗裂剂的混凝土结构进行理论分析和仿真模拟.探讨隧道顶板结构的力学性能和稳定性,对应力场、应变场、位移场进行分析.结果表明,应力与变形状态均在力学模型估算的范围之内,对实际工程具有一定的...     

钢筋混凝土框架结构温度应力的一种算法

伸缩缝间距与温度应力及混凝土收缩产生的应力关系密切，《混凝土结构设计规范（GB50010—2002）》给出的铜筋混凝土框架伸缩缝间距取值比较原则化，如能保证温度应力及混凝土收缩应力不大于混凝土的抗拉能力，保证混凝土不开裂，则可确定伸缩缝间距。以单层框架为例，通过理论分析，计算出框架结构的温度应力，这将有助于伸缩缝间距的计算。     

城市隧道混凝土结构耐久性及其增强技术的实践与思考

结合近几年来开展的几条城市隧道高性能混凝土应用研究,根据试验研究成果及工程实践经验,分析了城市隧道的关键耐久性问题,浅埋隧道受环境温湿度变化的影响较大,结构因季节性热胀冷缩沿纵向位移可导致混凝土产生拉应力,从而降低抗环境介质渗透的能力;介绍了提高体积稳定性、抗火性能、自防水性能和施工质量的措施,在优化粗细集料颗粒堆积密度的前提下,降低胶凝材料和水用量、使用具有减缩作用的高效减水剂,可改善体积稳定性、抗裂性、防水性能和耐久性.采用聚丙烯纤维可提高隧道混凝土抗火灾爆裂的能力,但受火后混凝土的抗渗透性降低,须采取修复措施;阐述了承载耐久性与防水耐久性的关系,提出应加强隧道超长结构热胀冷缩体积稳定性、防水耐久性、考虑施工保护层厚度及渗透性分布的承载耐久性评估方法,以及在原材料受限条件下高性能隧道混凝土配制技术的研究.     

钻孔灌注桩施工对临近电力顶管隧道的影响研究

电力顶管隧道保护是岩土环境土工问题中的重要研究内容;而钻孔灌注桩为非挤土桩,一般对周边环境影响较小。根据施工实例表明在距离电力隧道3 m附近施工3枚钻孔灌注桩;导致电力隧道变形达6.97 mm。为了确保电力隧道的安全,降低钻孔灌注桩对电力隧道的影响。借助有限元分析以及常规监测手段对钻孔灌注桩施工导致电力隧道变形影响的机理展开分析。研究表明,刚灌入的混凝土所产生的附加应力对周围土体有挤压作用,这种挤压作用进而造成电力隧道结构变形、位移。当钻孔桩与电力隧道净间距控制超过5 m,可有效降低对电力隧道的影响。     

纵向裂缝对隧道钢筋混凝土衬砌结构影响的试验

基于荷载 结构模型,开展了钢筋混凝土衬砌的加载试验.通过分析钢筋混凝土衬砌加载过程中结构的变形和裂缝展开规律,获得了纵向裂缝深度与结构转动刚度的关系曲线,提出了单一裂缝情况下钢筋混凝土衬砌的计算模型.该模型根据连接弹簧单元来模拟衬砌裂缝,弹簧单元的参数根据衬砌结构试验结果和理论分析确定.通过该模型得到的承载安全系数可以评价带裂缝衬砌是否需要进一步加固,对实际隧道工程具有指导意义.