钢筋套筒灌浆连接件抗火性能研究

目的研究高温条件下钢筋套筒灌浆连接件的连接性能,为采用钢筋套筒灌浆连接方式的装配式建筑在火灾后的性能评估提供理论依据.方法基于顺序耦合法和国际标准升温曲线ISO-834,采用ABAQUS软件对两种规格钢筋套筒灌浆连接构件的高温连接性能进行数值模拟.结果在轴向极限拉伸荷载作用下,当受火时间小于10 min时,灌浆料处于三向受压状态并形成较为明显的斜向受压带;当受火时间达到15 min时,部分灌浆料的最大主应力转变为拉应力;当受火时间大于30 min时,位于套筒中部的灌浆料逐渐转变为三向受拉状态,灌浆料斜向受压带随之消失,构件极限拉伸荷载仅为常温下的30%左右.结论随着受火时间的增加,钢筋套筒灌浆连接构件的极限拉伸荷载随之降低,且主要取决于灌浆料的应力状态.     

灌浆套筒内壁剪力槽设置对连接的影响研究

为了研究灌浆套筒内壁剪力槽设置对钢筋灌浆套筒连接受力性能的影响,设计了具有不同分布以及不同数量剪力槽的钢套筒,并对灌浆套筒连接进行单向拉伸试验.结果表明：当套筒内壁剪力槽数量增加,或者从不均匀改成均匀布置后,连接中钢筋肋前灌浆料的应力变得均匀,并且最大应力有所降低,从而提高了连接的承载力;通过ABAQUS子模型分析技术,可以直观看到：钢筋灌浆套筒连接试件受拉时,钢筋横肋和套筒剪力槽凸台之间出现受压短柱,并且随着钢筋拉力增加,受压短柱范围逐步扩大,应力也逐步增大,从而有效抵抗钢筋的拔出力.研究结果可以为灌浆套筒设计制作提供参考.     

半灌浆套筒连接件抗拉伸性能有限元研究

为了研究半灌浆套筒连接件的抗拉伸性能,采用数字建模方法建立半灌浆套筒有限元模型,研究了钢筋直径、灌浆料强度、钢筋锚固长度、钢筋偏置缺陷等参数的影响规律。研究结果表明,所建立有限元模型能很好地模拟半灌浆套筒连接件的拉伸全过程,且分析结果与试验结果较吻合;随着钢筋直径的增大,半灌浆套筒连接件的极限荷载值和极限位移值均增大;当钢筋锚固缺陷大于2 d时,灌浆料与混凝土间将产生粘结滑移,为防止灌浆料被压碎,建议灌浆料强度应大于100 MPa;钢筋偏置缺陷导致连接件强化阶段荷载值略微降低,沿钢筋受力方向的应力值增大。     

灌浆不足对钢筋套筒连接力学性能影响试验

基于已有钢筋套筒灌浆连接的研究成果,通过人为控制灌浆料含量,模拟实际工程中灌浆不足的缺陷,进行套筒连接的静力下单向拉伸试验,研究不同灌浆料含量对静力下钢筋套筒灌浆连接的力学性能、变形性能的影响;进行滞回受力下的高应力反复拉压试验和大变形反复拉压试验,研究不同灌浆料含量对钢筋套筒灌浆连接抗震性能的影响.试验考虑灌浆料含量为影响因素,以钢筋上表面灌浆料的覆没厚度为变量反映水平连接的灌浆料含量,以上侧钢筋在灌浆料中的锚固长度为变量反映竖向连接的灌浆料含量.试验结果表明,钢筋套筒灌浆连接的破坏模式包括钢筋拔出和钢筋拉断,主要取决于钢筋与灌浆料间黏结承载力与钢筋抗拉承载力的相对大小,黏结承载力主要受灌浆料含量的影响.     

基于ABAQUS塑性损伤的半灌浆套筒力学性能有限元分析

为研究钢筋直径、灌浆饱满度以及锚固端钢筋偏心对半灌浆套筒连接件的力学性能影响,选用考虑损伤塑性的套筒灌浆料本构曲线方程,通过ABAQUS有限元软件进行建模分析.研究结果表明:钢筋直径减小,半灌浆套筒连接件的屈服强度与极限强度降低,筒壁应变减小;随着灌浆料饱满度的增加,最大荷载下总伸长率降低;当灌浆饱满度低于75％时,将...     

套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头拉伸性能影响试验

为研究套筒截面尺寸对套筒灌浆搭接接头受力性能的影响，进行了39个套筒厚度、内径不同试件的单向拉伸试验，研究了其破坏形态、极限承载力、延性、钢筋和套筒应变等性能. 结果表明：试件的破坏形式有钢筋拉断破坏和钢筋拔出破坏；由于加载偏心影响，试件的有效搭接长度约为设计搭接长度的81%；套筒内径相同时，在一定厚度范围内，随壁厚增加，套筒约束增强，试件承载力增大；套筒壁厚相同时，壁厚较小（1.5?mm）时，约束较弱，内径（类似保护层厚度）越大，试件承载力越大，壁厚大于等于2.0?mm时，约束增强，试件发生拉断破坏，内径的增加对承载能力影响小；在弹性阶段，套筒壁厚比套筒内径对钢筋-灌浆料黏结力的影响更明显；套筒中部截面的纵向应变在加载前期为拉应变，随荷载增大逐渐向压应变转化；套筒中部截面的环向应变在加载前期为压应变，随荷载增大逐渐转变为拉应变.提出的接头极限黏结应力和钢筋临界搭接长度计算公式，适用性较好，可供实际工程参考.     

不同搭接长度下套筒约束浆锚搭接接头力学试验研究

为改善已有灌浆套筒施工的便利性,提出了一种新型套筒约束浆锚搭接接头,研究了该接头的力学性能.进行了不同搭接长度下16个该搭接接头的拉伸试验,研究了接头的破坏形态、力-位移曲线、承载力、延性、钢筋应变、套筒环向应变等,并基于试验数据及平截面假定对套筒截面的内力进行分析,解释了随搭接长度变化套筒环向(拉、压)应变的变化过程.由于套筒的约束,接头的搭接长度大大减小;试验中套筒的偏转导致试件的刚度、延性小于对应钢筋的刚度、延性;搭接接头套筒中部拉力比对接接头小,对套筒材料抗拉性能要求低,搭接接头钢筋通过灌浆料传递到套筒上的剪应力比对接接头小,对套筒与灌浆料的界面粘结性能要求低.当套筒长度短时,钢筋与灌浆料间出现滑移,使得套筒中部钢筋的拉力变大,套筒与灌浆料合力为压力,反之,套筒与灌浆料合力为拉力;随着搭接长度的增加,加载过程中套筒中部近钢筋侧环向最大压应变增大;极限荷载时,随着搭接长度增加,套筒各测点环向拉应变总体呈降低的趋势.     

灌浆套筒连接钢筋高温后抗拉性能试验

目的研究灌浆套筒连接钢筋高温后的抗拉性能,为采用灌浆套筒连接钢筋的装配式钢筋混凝土结构火灾后性能评估提供依据.方法选定直径为25 mm的钢筋,用灌浆套筒连接,制作5个试件,分为三组.第一组1个试件,不升温,用于抗拉性能对比.第二组和第三组各有2个试件,在火灾试验炉中按ISO 834曲线升温15 min和25 min,用热电偶采集受火试件内灌浆料的温度时间曲线,受火试件的温度降到室温后,在试验机上进行拉伸试验,测出5个试件的极限承载力.结果根据试验结果,初步确定影响试件破坏形式的灌浆料临界温度在700℃附近,拟合出了在ISO 834升温曲线下灌浆料经历的最高温度与套筒连接试件极限承载力之间关系的经验公式.结论火灾产生的高温会降低灌浆料的力学性能,对高温后套筒连接钢筋试件的极限承载力有明显影响;拟合的经验公式对装配式钢筋混凝土结构火灾后性能定量评估具有重要的参考价值.     

套筒约束灌浆料与钢筋黏结强度试验研究

为了对装配式混凝土结构中套筒灌浆连接接头钢筋与灌浆料的黏结性能进行研究,设计了30个灌浆套筒连接节点进行拉拔试验,研究了钢筋锚固长度、灌浆料抗压强度、灌浆料厚度和钢筋直径四个参数对黏结强度的影响.试验结果表明：随着锚固长度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度降低;随着灌浆料抗压强度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度增加;随着灌浆料厚度的增加,黏结强度降低,对于12 mm的钢筋,当灌浆料厚度在9 ~ 11 mm之间时,灌浆料厚度对黏结强度影响较小,当灌浆料厚度超过11 mm时,影响显著增加;黏结强度随着钢筋直径的增加而增大.根据试验量测的套筒应变和隔离体受力平衡模型,得到了黏结强度与约束应力、灌浆料抗压强度的关系式,可供工程实际中套筒灌浆连接节点锚固长度取值参考.     

钢筋套筒灌浆接头力学性能试验研究

作为装配式建筑预制构件间钢筋连接的主要方式,套筒灌浆技术得到广泛应用。通过对四种类型,共计48根套筒灌浆接头试件分别进行单向拉伸、高应力反复拉压以及大变形反复拉压试验,分析钢筋直径、套筒结构形式和钢筋偏位对套筒灌浆接头力学性能的影响。结果表明,四种类型接头试件均可满足相关标准中Ⅰ级接头性能要求;钢筋直径越大,接头试件极限承载力越大,而钢筋直径大小对钢筋与灌浆料之间锚固性能影响很小;同一钢筋直径半套筒灌浆接头试件的力学性能略优于全套筒灌浆接头试件;对于发生钢筋断裂破坏的接头试件,钢筋是否偏位对试件力学性能几乎没有影响。     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响分析

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。     

考虑非共轴特性的吸力桶基础竖向荷载-变形特性研究

土体在剪切变形过程中会产生较为显著的主应力方向旋转,主应力方向与塑性主应变增量方向将呈现出显著的差异即非共轴现象.采用砂土非共轴弹塑性本构模型,以吸力式桶形基础为研究对象,研究土体主应力方向旋转和非共轴角度的变化规律,探讨非共轴特性对地基荷载-位移关系的影响.研究结果表明:在竖向荷载作用过程中,土体主应力方向处于单调旋转状态,吸力桶形基础高径比对土体主应力方向的旋转规律(方向、速率和极值)有显著影响.非共轴特性对荷载-位移关系的发展趋势有显著的减缓滞后作用,该作用在地基变形中期比较显著.随着高径比的增加,非共轴特性逐渐显著,该特性对地基竖向荷载-位移关系的影响逐渐明显.     

水泥土泥皮下土与结构接触面的单剪特性

采用大型单剪仪进行粗粒土与混凝土接触面在水泥土泥皮(粘土中掺入水泥)条件下的剪切试验,揭示泥皮条件下接触面的力学特性与机理.试验结果表明,峰值强度以及剪胀发生所对应的位置与法向应力大小有关,峰值强度所对应的剪应变滞后于产生剪胀的位置.剪切破坏时,在同一高度处,法向应力越大,切向位移也越大;同样的法向应力及高度处,切向位移随水泥含量的提高而增大.以单剪试验为原型,采用颗粒流模拟程序PFC建立水泥土泥皮条件下粗粒土与混凝土接触面的单剪模型,通过对接触面试验试样内部特征点在剪切过程中运动状态的追踪,分析了土体的扰动高度及其主要影响因素.研究发现,扰动高度与粗粒土的最大粒径、法向应力以及粗糙程度(有无泥皮)等有关.对粗粒土,靠近结构面3～4倍最大粒径的区域内土颗粒切向位移明显,形成明显的剪切错动带,因此,建议该剪切错动带厚度为有厚度接触面单元厚度.     

缝面位移控制压裂裂缝同步扩展数值模拟

分段多簇压裂是非常规油气藏有效动用的重要工艺,压裂裂缝的复杂程度是提高单井产量和控制储量的基础,储层裂缝的扩展形态受地层物性,压裂工艺参数影响较为复杂。因此,为探索压裂裂缝同步扩展的形态特征及影响因素,建立了分段压裂缝面位移参数控制裂缝扩展数学模型,通过典型井取心岩心力学实验和数值模拟,结果表明：分段压裂簇裂缝的同步扩展形态与井斜角密切相关。井斜角在90°减小至0°时,裂缝扩展形态特征由双翼对称向双翼非对称转变,90°时簇裂缝向外侧发生偏转,且在裂缝尖端和应力阴影区,最大、最小主应力方向均发生转向,更利于复杂缝网的形成;小于90°时,裂缝向内侧发生偏转。分段压裂簇间的应力干扰作用强度与压裂排量值正相关、与簇间距离值负相关。压裂排量大小对提高裂缝的缝长和缝宽的扩展距离作用明显,能有效提高单井控制储量范围,但缝宽的扩展存在上限;簇间距10 m时,每孔排量不低于0.12 m³/min才能有效形成簇间应力干扰;排量0.18 m³/min,簇间距离小于20 m时,裂缝间的应力干扰显著,最大与最小主应力方向均发生转向,更好形成复杂缝网,簇间距离大于20 ...     

轴向初始应力对血管壁的应力和变形影响理论分析

本文根据血管力学及生理特点，提出具有初始应力、有限变形的血管力学模型。利用增量变形理论对其进行分析，给出了在脉动的血液压力作用下，具有初始应力的血管壁上的应力和变形公式。理论结果与实验相比较。理论说明了初始应力是位移波存在的原因。     

加强肋结构参数对塑料井盖力学性能的影响

为研究加强肋结构参数对塑料井盖力学性能的影响,根据弹性力学理论,采用有限元方法对带肋塑料井盖受力情况进行了模拟分析,通过使用Abaqus软件对拥有不同加强肋结构参数的塑料井盖进行受力模拟,分析加强肋结构参数与塑料井盖力学性能的关系。模拟结果表明:提高肋高(h)或肋宽(b)都可以提高塑料井盖的刚度,改善其受力性能;在h80mm时,提高肋高(h)对增强塑料井盖刚度,改善其受力性能作用显著,而提高肋宽(b)的作用不明显,随着h的增大,提高肋高(h)所起到的作用减弱,相对的提高肋宽(b)所起到的作用增强,当h160mm时,提高肋高(h)所起到的作用极小,而提高肋宽(b)所起到的作用要高于提高肋高(h)所起到的作用;加强肋的最大应力高于面板的最大应力,其差值随塑料井盖受力性能的改善而减小。     

横肋截面类型对铝模板力学性能的影响

横肋是影响铝合金模板承载力的重要构造。为研究横肋截面类型对铝合金模板的力学性能,开展了梯形截面横肋的铝合金模板的三分点加载试验,并将其试验结果与采用abaqus软件的精确化建模得到的数值结果进行对比,验证了数值模拟的可靠性。并在此基础上,通过数值模拟研究了方形、工字形和T形3种横肋截面类型的铝合金模板力学性能。结果表明,铝合金模板在标准荷载作用下,其边肋的拉应变最大,属于危险截面。横肋截面类型是影响横肋自身乃至铝合金模板整体受力状态的关键因素,T形截面是单轴对称截面中最优的截面类型,方形截面是双轴对称截面中最优的截面类型,而双轴对称截面横肋的最大应力产生在横肋中间,可有效避免横肋两端焊接的薄弱处,双轴对称截面的横肋受力更合理,因此方形截面是最佳横肋截面类型。在横肋截面形状方面,与方形截面面积相比,T形和工形截面面积分别下降了41.9%和21.2%,T形截面是材料用量最少的横肋截面类型,可用于一些受力较小的结构,如小矮墙等结构处。     

体外预应力桥钢索转向区力学性能仿真分析

结合某高速公路体外预应力试验桥的设计,利用桥梁分析专业软件MIDAS/Civil对该桥的转向块区域力学性能进行了空间仿真分析,研究了该关键区域的应力分布、受力特点以及传力路径;根据混凝土材料本构关系和屈服准则提出了利用应力差值分析屈服区域特性的研究手段.得出转向块结构竖向压应力主要分布在肋部的转向管道以上部分;竖向拉应力主要分布在转向肋与底板交界外缘处以及转向管道之间区域,建议加宽转向管道间距,以减小该区域的应力集中现象.根据仿真分析结果,对实际工程的设计和施工提出了一些切实可行的建议,研究结论可供类似工程参考.     

套筒水平灌浆缺陷复灌前后对套筒钢筋受拉性能的影响

为检测灌浆套筒由于灌浆不密实对套筒钢筋的受力影响,设计制作了灌浆率为100％、80％、70％、60％的4组不同的套筒进行了拉伸受力试验来验证缺陷对受力的影响程度.结果表明:无缺陷灌浆套筒连接的屈服强度和抗拉强度均满足标准要求,和钢筋力学性质完全一致.对灌浆率为80％灌浆套筒连接的屈服强度能够满足标准要求,但时最大应力只相当于钢筋的屈服强度.对灌浆率为70％灌浆套筒连接未达到屈服强度就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的33％.对灌浆率为60％灌浆套筒钢筋加载初期就被拔出,最大强度仅为钢筋标准屈服强度的9％.采用高强无收缩灌浆料(GWL)和套筒高强灌浆料(TGL)进行复灌对比试验,采用GWL的套筒不能满足受力要求,其原因是流动性不能满足要求,采用TGL的套筒的力学性能满足规范要求,在工程检测中如发现灌浆缺陷,采用复灌方法是可以解决的,其中灌浆料的选择尤为重要.