钢围堰封底混凝土与桩基钢护筒间的粘结力研究

封底混凝土的施工是桥梁深水基础钢围堰(吊箱)施工的关键工序,文章从不同施工工况出发,考虑封底混凝土与桩基钢护筒间的非线性接触,通过建立三维有限元模型,研究桩基间距及钢护筒直径对粘结力的影响,找出桩基影响封底混凝土厚度的主要因素,并以此指导封底混凝土厚度的确定.结果表明,封底混凝土与钢护筒间粘结应力随着桩基间距的增大而增大,随着钢护筒直径的增大而减小.     

扬中长江二桥主墩承台钢吊箱围堰施工技术

本文通过本桥施工提出了一套完整的施工技术，钢吊箱围堰施工目前在国内属常规施工方法，但封底混凝土与钢护筒粘结应力的研究技术还不太成熟。该施工技术在这一方面有了新的突破，较好地解决了封底混凝土与钢护筒粘结应力这一难题，为解决吊箱在较大流速及潮汐作用下的水下稳定性而采用的水下刚性支撑设计较为新颖。     

超大直径钻孔灌注桩成桩过程的钢护筒受力分析

建在江河湖泊中的深水大跨越输电塔多采用大直径钻孔灌注桩基础,钢护筒是保证灌注桩成孔与成桩质量和安全的重要部件.结合苏通长江大跨越输电塔设计方案中的超大直径钻孔灌注桩工程,运用有限元分析软件ABAQUS,对超大直径钻孔灌注桩成桩过程进行数值模拟分析,研究江中超大直径钻孔灌注桩成桩过程中钢护筒的受力性能.研究表明,钢护筒应力随钻孔深度增加而增大,钢护筒内浇筑混凝土后随混凝土凝结和硬化而逐渐减小.成桩过程施工的最不利工况为钻孔完成后浇筑混凝土前阶段,此工况下钢护筒应力达到最大值,建议以此工况作为钢护筒结构设计的控制工况.钢护筒成桩后的施工应力最大值占钢材强度设计值的24.7%,建议结构设计若选用钢护筒参与桩身受力方案,应考虑施工应力.     

基于DIC数字散斑技术的钢护筒—混凝土单桩轴压力学性能试验研究

对于检测钢护筒的约束作用对钢筋混凝土单桩轴向力学性能影响方面的问题上,以往的轴向位移检测手段主要由应变片和千分表等仪器进行检测,而对新兴的变形检测技术—DIC数字散斑动态应变测量分析系统的运用较少,因此本文主要借助DIC技术进行桩体位移检测,通过控制变量法制作无钢护筒—钢筋混凝土桩,薄壁钢护筒—钢筋混凝土桩以及厚壁钢护筒—钢筋混凝土桩三种类型的混凝土桩,采取逐级轴向加压的方式,研究钢护筒的约束作用对钢筋混凝土单桩轴向力学性能影响的主要因素,包括有无钢护筒约束作用,钢护筒壁的厚度等。试验结果表明,钢护筒的存在极大的提高了钢筋混凝土桩的极限承载力,增大了核心混凝土的变形能力;在相同的轴向加压方式下,不同种类的钢筋混凝土桩的轴向承载力和变形能力有区别;随着钢护筒壁厚的逐渐增大,钢筋混凝土桩的轴向极限承载能力也逐渐增大;在钢筋混凝土桩未发生屈曲现象前,三种构件的轴向荷载—位移曲线基本重合,说明轴向荷载主要由钢筋混凝土桩承担。     

基于三维离散元的大直径钢圆筒下沉侧摩阻力

基于三维离散元方法(DEM),采用颗粒流程序(PFC3D)对大直径钢圆筒在砂土中的贯入过程进行了数值模拟分析。分别建立了基于离心机原理的缩尺模型和调整细观参数的足尺模型,分析了圆筒贯入过程中的侧壁摩阻力分布以及土颗粒间的接触关系。将数值结果与理论值、相关试验现象进行对比,验证了离散元模型的有效性。通过进一步的参数分析,研究了不同细观参数对侧摩阻力的影响。研究发现:与桩的贯入机制不同,大直径钢圆筒下沉过程中几乎没有土塞效应;内侧摩阻力接近总侧摩阻力的一半,侧摩阻力均存在侧阻疲劳效应;与缩尺模型相比,调整细观参数的足尺模型有更高的计算效率;细观参数与宏观反应存在密切联系。     

1473K，0.1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮

对0．1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮进行了实验研究。结果表明，渗氮过程钢中氮的平均质量分数与渗氮时间的平方根成正比，渗氮反应平衡时间受钢的化学成分影响；渗氮反应达到平衡后，钢中氮的平均质量分数与其成分的关系可用线性关系近似表示为：w[N]eq=0.066w[Cr] 0.029w[Mn]-0.608；向0.1MPa氮气氛中添加0．5％的氢气可以显著提高渗氮速率。在本实验条件下，Cr，Mn质量分数之和大于20％的Fe-Cr-Mn系不锈钢在1473K，0．1MPa氮气氛中渗氮12．5h后，可以得到含氮量大于0．5％的高氮奥氏体不锈钢。     

某人防口部粘钢封堵三维有限元数值分析

通过粘钢实现一典型汽车库人防口部封堵的设计方案,采用有限元分析软件对其进行三维有限元数值分析,采用八节点六面体单元离散顶板、底板、封堵板、粘接钢板、H型钢、混凝土顶板、底板及封堵板与钢板之间拟设置接触面单元模拟粘胶的性态,得到H型钢与钢板、H型钢与混凝土、角钢与混凝土之间的粘结应力,并和粘接胶强度进行对比后得出结论:在对汽车库人防口部封堵设计中,采用粘钢技术可以满足人防口部的封堵设计要求,由此论证了这类技术用于平战功能转换的可能性和优越性。     

桩土接触面力学特性大型剪切试验

土与混凝土接触面力学特性直接影响到桩侧摩阻力的发挥,相关研究对抗拔桩设计及应用至关重要。采用大型剪切系统,设计试验剪切模型箱,通过将预制混凝土板置于剪切装置中,以模拟抗拔桩的实际受力情况,分别从剪应力-剪切位移曲线、接触面剪切强度及剪缩剪胀性3个角度进行对比分析。结果表明:剪应力达到峰值强度后随剪切位移的增加线性递减,且在不同法向应力作用下,减小速率近似相等;接触面最大剪应力随着法向应力的增大而增大,两者呈良好的线型关系,但随含水率的增大而减小;接触面抗剪强度随含水率的增大而逐渐减小,相同法向应力下其值远低于土体抗剪强度;当法向应力较小,土样含水率较低时,土体发生剪胀现象,而在其他条件下均为剪缩,法向应力越大,其剪缩量越大。     

钢围堰封底混凝土计算和施工研究

对钢围堰施工中封底混凝土施工环节进行研究,封底混凝土施工前要考虑不同水位条件,计算分析所需合理的封底混凝土量。对混凝土浇筑施工流程作了详细分析,并对施工中技术难点及其它施工技术措施作了分析。可对类似工程提供有益的参考。     

豆砾石回填降低双护盾TBM卡机风险的效用影响分析

双护盾TBM掘进豆砾石回填速度对于围岩支护效果具有一定影响,以西藏某公路隧道护盾卡机段为研究对象,构建了双护盾TBM掘进过程数值模拟分析模型,以回填物强度变化直接反应回填时间同时考虑回填段长度变化,研究豆砾石回填对围岩屈服、收敛变形、护盾接触面积、设备推进所需克服摩阻力等影响规律,进而研究豆砾石回填工序对于降低双护盾TBM卡机风险的减灾作用。结果表明：豆砾石快速回填不会改变围岩收敛变形宏观分布特征,对围岩塑形屈服区的总体分布、屈服类型及体积具有一定影响;豆砾石快速回填可以控制围岩收敛变形,减小围岩与护盾接触面积,进而降低TBM推进所需克服护盾摩阻力,具有一定的降低卡机风险效果,但对于挤压变形较大洞段,需要与其他主动防控措施相结合采用,研究结果可为相类似工程进行双护盾TBM护盾卡机风险防控措施选择提供参考。     

钢管混凝土界面法向粘结强度试验研究

为研究钢管混凝土界面之间的脱粘问题,采用了对拉法和弯拉法进行了钢与混凝土法向粘结力测试,通过对试验方法和结果的分析得到了界面粘结强度值,在此基础上,进行了温度变化和核心混凝土收缩作用下的钢管混凝土截面的脱粘分析。分析表明,弯拉法是一种较好的钢与混凝土法向粘结力测试方法;混凝土强度对粘结强度没有明显的影响,钢板的表面状况对粘结强度有一定的影响,表面锈蚀的粘结强度大于表面光滑的;通过对弯拉法试验结果的分析得到钢与混凝土的法向粘结强度为0.86 MPa;在温度变化、收缩等作用下,钢管混凝土拱肋界面极易发生脱粘。首次进行了钢与混凝土法向粘结强度试验,试验的方法和结果可以为钢管混凝土拱脱粘问题的研究提供参考,促进钢管混凝土拱桥的工程应用。     

长期荷载作用对内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱力学性能影响

利用ABAQUS建立考虑长期荷载作用的内配工字型钢方钢管混凝土轴压短柱数值分析模型.通过与已有试验数据对比,验证建模方法的可行性.在此基础上对该类新型组合柱进行力学性能分析,同时与不考虑长期荷载作用的结果进行对比.最后,分析长期荷载比、混凝土强度、钢管含钢率、型钢含钢率等对长期荷载作用下构件变形和承载力的影响规律.结果表明:长期荷载使组合柱中钢管和型钢提前进入塑性屈服,增大组合柱达到极限承载力时二者与混凝土的接触应力,改善其对混凝土的约束作用,使组合柱极限承载力提高,对应应变增大.参数分析表明:混凝土强度提高增大了长期荷载对组合柱的影响,钢管含钢率和型钢含钢率的增加使长期荷载影响减弱.     

钢与混凝土界面的基本物理参数测试

为定量了解组合梁中钢与混凝土界面上粘接力及摩擦系数等基本物理参数的大小,通过一系列试验测试了工程上常用的钢与混凝土界面涂装形式的黏结强度和摩擦系数.设计制作了16组试件测试钢与混凝土之间的抗剪黏结强度,考虑了试件界面尺寸效应、不同界面涂装形式及不同的法向压力的影响;设计制作了6组试件测试不同界面涂装形式下的钢与混凝土界面抗拉黏结强度;设计制作了6组试件测试了不同界面涂装形式下钢与混凝土界面的静、动摩擦系数.研究表明:界面尺寸效应对钢与混凝土界面的强度影响不大;界面涂装形式对界面的黏结强度影响较大,抗剪强度在0.04~0.28 MPa之间,抗拉强度在0.38~0.82 MPa之间,静摩擦系数在0.73~1.06之间,动摩擦系数在0.5~0.74之间;法向压力对界面的剪切黏结强度影响较大,且满足库仑摩擦模型.     

高强变肋钢筋与混凝土间粘结锚固性能梁式试验

为研究横肋间距增大对630 MPa级高强钢筋与混凝土间的粘结锚固性能的影响,文中采用梁式粘结试验方法,对42根标准外形钢筋和横肋间距增大钢筋与混凝土的粘结锚固性能进行试验,对比分析了混凝土保护层厚度、钢筋直径、锚固长度等因素对两类钢筋与混凝土粘结锚固性能的影响。结果表明：横肋间距增大的630 MPa级高强钢筋与混凝土的粘结强度不低于标准外形高强钢筋,两类钢筋与混凝土的粘结强度随混凝土强度、钢筋直径、锚固长度变化规律基本一致。横肋间距增大对630 MPa钢筋与混凝土的粘结锚固性能无显著影响。     

型钢再生混凝土界面黏结应力组成及其强度

为研究型钢再生混凝土(SRRC)界面黏结应力组成与各部分黏结应力的大小,首先分析了型钢与再生混凝土的黏结应力组成,再根据17个型钢再生混凝土试件的推出试验,研究型钢再生混凝土界面黏结滑移的全过程;接着,通过理论分析并结合试验数据,求解了型钢再生混凝土界面的化学胶结应力和摩擦应力的大小,并推导了型钢屈服时的临界黏脱长度lcr计算公式;最后,对影响化学胶结应力和摩擦应力大小的因素进行了分析.研究结果表明:增大混凝土强度、配箍率与保护层厚度可提高摩擦应力,增大保护层厚度可提高摩擦应力与化学胶结应力.     

型钢-混凝土粘结机理的探讨

对型钢混凝土结构(SRC结构)中型钢-混凝土的粘结机理及影响粘结性能的主要因素进行了分析和探讨,并从混凝土保护层开裂与否的角度根据粘结力的扩散原理,提出了一种型钢-混凝土粘结强度的计算方法,可为型钢混凝土结构中型钢-混凝土粘结性能的研究及实际设计中粘结强度的计算提供参考.     

加筋微型钢管桩配筋优化及受力特征

为了节约加筋钢管抗滑桩的建造成本,缩短施工周期,本文通过理论推导,在达到相同抗滑效果的同时,对钢筋的布置角度进行优化设计。根据工程实例从钢管规格型号以及混凝土强度等级等因素,探讨了最优的材料组合和配筋角度,并通过数值模拟验证,研究了加筋钢管抗滑桩优化配筋后的受力特征以及钢管、钢筋和混凝土在抵抗滑坡推力过程中的抗剪分担比。结果表明：(1)从理论推导的过程来看,钢管直径和钢管厚度对配筋影响最大,本文所提出最优配筋公式相比较常规圆形抗滑桩配筋公式节约钢材约60%;(2)通过数值模拟可以得出,加筋钢管抗滑桩配筋之后抗滑能力相比较未配钢筋提高约20%;(3)优化配筋相对于常规配筋滑坡治理效果差距不大,但是节约钢筋约60.37%,更加符合经济效益,说明优化配筋更加符合工程经济价值;(4)优化配筋之后单根钢筋所承受应力比常规配筋提高约50%,将钢筋自身受力特性发挥更加充分。综上,本文的研究成果可以进一步节约实际工程的建造成本,具有实际的工程参考价值。     

矩形中空夹层钢管混凝土短柱轴压性能数值分析

相较于钢管混凝土(Concrete Filled Steel Tube，CFST)构件，中空夹层钢管混凝土(Concrete Filled Double Skin Steel Tube，CFDST)构件具有延性好、自重轻和刚度大等技术优势。为探明CFDST短柱的内、外钢管的径厚比和内填混凝土强度对轴压性能的影响规律，采用试验验证的数值有限元分析方法，考虑内填混凝土约束效应，开展了短柱轴压性能各参数敏感性分析。结果表明，有限元模型采用韩林海提出的混凝土本构关系，能够准确的模拟试验结果。当内填混凝土强度和内钢管径厚比相同时，外钢管径厚比从30增加到60时，平均延性指标和承载力分别降低了23.6%和26.4%；内钢管使得CFDST柱的延性和承载力分别提升24.5%和18.6%；内填混凝土强度从45 MPa增大到75 MPa，CFDST柱的极限承载能力可提升18%以上。     

预埋钢筋粘结强度理论分析与试验研究

基于弹性理论模型,建立了钢筋在拉拔力作用下的理论模型,推导了钢筋与周围介质之间的粘结强度与拉拔试验曲线之间的理论关系式.通过理论计算与试验相结合,研究了螺纹钢和圆钢与混凝土之间的粘结强度.结果表明:利用拉拔试验曲线,可以方便地求得钢筋与混凝土之间的粘结强度值,为预埋钢筋的设计和工程应用提供了一定的理论依据.