连续配筋混凝土路面荷载应力分析

根据连续配筋混凝土路面(CRCP)中钢筋的实际受力性能,将钢筋连续化处理,提出了正交各向异性有限元薄膜模型,对模型的适用性进行了验证.通过不同荷位的计算与分析,提出了不同裂缝间距时CRCP的2种临界荷位,分析了配筋率及配筋位置对路面荷载应力的影响.     

CRCP加HMA加铺层荷载应力分析

CRCP加HMA加铺层路面结构以其良好的整体性、耐久性和行车舒适性 ,在道路铺装中得到了广泛的应用 .但是由于CRCP中有钢筋和横向裂缝的存在 ,使得对这种路面结构的应力计算困难较大 .使用有限元方法 ,对CRCP加HMA加铺层这种路面结构化简为平面应变问题进行分析 ,采用等参八结点四边形单元作为基本的单元对路面结构进行离散化 ,用组合单元法模拟钢筋的单向加劲作用 ,用裂缝单元模拟裂缝的传荷作用 .得出了裂缝间距和配筋率对路面结构应力的影响     

连续配筋混凝土路面温度应力分析

根据钢筋混凝土间粘结滑移的线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)温度应力分析的计算模型及微分平衡方程,求出了微分方程的解答,并分析了降温荷载作用下路面内应力、位移的分布规律及裂缝间距、配筋率与配筋方式等计算参数的影响,给出了不利位置处钢筋和混凝土应力、位移的解析表达式。结果表明,本文方法可以方便有效地分析CRCP的温度应力。     

连续配筋混凝土路面性能参数影响的试验

在对连续配筋混凝土路面(CRCP)病害调查的基础上,选定冲断和密集裂缝作为CRCP性能评价指标,修筑了11个CRCP试验段,通过改变混凝土组成、基层类型、钢筋防护、纵横向钢筋的夹角、纵向钢筋的埋置深度和主动控制裂缝间距等因素,测试了混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗弯拉强度、抗压模量和抗弯拉模量;调查了各试验段裂缝发展状况,进行了落锤式弯沉仪(FWD)测试,并对比分析了各因素对CRCP性能的影响。结果表明,混凝土材料、纵横向钢筋的夹角和基层类型对密集裂缝的影响大于混凝土面板和基层之间夹层的影响,1~5 m的主动控制裂缝间距可以有效防止自然裂缝的产生。     

BFRP筋连续配筋混凝土路面的配筋设计

建立BFRP筋连续配筋混凝土路面的均匀温降模型,考虑混凝土材料的干燥收缩以及基层约束作用,推导出裂缝控制指标(裂缝间距、裂缝宽度和筋材应力)的解析解公式,采用有限元方法验证解析解公式的有效性.利用解析法分析BFRP筋的配筋方案及其材料特性对裂缝控制指标的影响,推荐BFRP筋连续配筋混凝土路面的配筋设计指标.研究结果表明:随着配筋率的增大,裂缝间距、裂缝宽度以及筋材应力逐渐减小,相同的配筋率下采用小直径、小间距的配筋方案对控制裂缝更为有利;增大BFRP筋弹性模量、BFRP筋与混凝土的粘结刚度系数可减小裂缝间距和裂缝宽度,但对筋材应力影响轻微;应采取有效的工程措施来提高BFRP筋的弹性模量及BFRP筋与混凝土的粘结刚度系数.在BFRP筋连续配筋水泥混凝土路面的配筋设计中,建议裂缝平均间距限值为2.0 m,裂缝宽度限值为1.0 mm,CRC层配筋率不小于0.6%.     

CRCP加HMA加铺层荷载应力分析

CRCP加HMA加铺层路面结构以其良好的整体性、耐久性和行车舒适性，在道路铺装中得到了广泛的应用．但是由于CRCP中有钢筋和横向裂缝的存在，使得对这种路面结构的应力计算困难较大．使用有限元方法，对CRCP加HMA加铺层这种路面结构化简为平面应变问题进行分析，采用等参八结点四边形单元作为基本的单元对路面结构进行离散化，用组合单元法模拟钢筋的单向加动作用，用裂缝单元模拟裂缝的传荷作用．得出了裂缝间距和配筋率对路面结构应力的影响．     

移动荷载作用下连续配筋混凝土路面三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立了连续配筋混凝土路面的三维有限元模型,利用用户子程序VDLOAD模拟了行车荷载的动力加载作用,分别采用梁单元和rebar单元模拟CRCP面板中的纵、横向钢筋的加筋作用,取得了较好的计算效果.计算分析中考虑了交通荷载、车速、纵向配筋率、钢筋布置位置和面板厚度等不同的内外影响因素,以路面结构的应力、应变与竖向位移为主要评价指标,揭示CRCP路面的动力响应特征.分析认为:CRCP路面的动力响应对于交通荷载的大小较为敏感;从纵向钢筋的受力角度看,宜在面板上部配置钢筋;钢筋在动力作用下发生屈服或者破坏的可能性较小,应该关注路表裂缝渗水所引起的病害;低纵向配筋率时,增加CRCP面板厚度的方法不可取,而薄板高配筋率的建设方案更加有利于今后路面的维护和改建.     

部分充填式钢箱-混凝土组合梁裂缝特征试验

为研究部分充填式钢箱-混凝土组合梁在负弯矩作用下混凝土的开裂特征,进行了2根反向加载的简支梁的静载试验。试验结果表明:组合梁混凝土板中的裂缝分布特征与配筋率有关,混凝土在荷载较低时就发生开裂,且裂缝间距与横向钢筋间距有一定的关系;当配筋率较小时混凝土开裂导致其邻近的钢筋应变立刻增加且裂缝分布相对稀疏;随着荷载的逐渐增加,纵向钢筋开始屈服,裂缝迅速发展,裂缝宽度逐渐加宽,增长较快;此外,剪力钉间距、部分填充混凝土的密实度、栓钉数量及布置方式也是影响部分充填式钢箱-混凝土板裂缝宽度的重要因素。     

考虑多影响因素的配筋UHPC梁裂缝宽度计算方法

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算方法，对8片UHPC-T形梁开展了四点抗弯试验，分析钢纤维体积分数、配筋率及保护层厚度对裂缝宽度的影响规律.基于钢筋-UHPC协同受力和变形协调机理，采用半理论半经验法构建了能综合反映多影响因素的最大裂缝宽度计算公式，并提出了适用于UHPC梁的钢筋应力、应变不均匀系数及平均裂缝间距计算方法.结果表明：在试验范围内，裂缝宽度随纤维体积分数、配筋率的提高而减小，随保护层厚度增加而增大；UHPC梁的钢筋应变不均匀程度大于普通混凝土梁；平均裂缝间距计算值与文献实测值最大相对误差为11.17%,最大裂缝宽度计算值与实测值、文献实测值之比的均值分别为1.02、1.01,变异系数分别为0.05、0.12,表明所提出公式可准确计算配筋UHPC梁的最大裂缝宽度.     

基于实测数据的双层CRCP横向裂缝研究

以武汉市"21号公路"改建实体工程试验段现场测试数据为基础,采用数理统计方法对双层连续配筋混凝土路面(CRCP)横向裂缝发展和分布规律进行研究.结果表明:伸缩缝对双层CRCP端部伸缩段影响范围为20~60m;施工季节温度对双层CRCP横向裂缝的产生和分布有较大影响,温度越高裂缝数量越多,且28d龄期内裂缝数量增长较快,反之,施工季节温度越低裂缝数量越少,且28d龄期内裂缝数量增长较慢;双层CRCP横向裂缝间距符合Weibull分布,以短开裂间距为主;构建Weibull参数会随时间变化的二次反比例函数模型,预测出双层CRCP试验段横向裂缝稳定后,左幅最终平均裂缝间距和方差分别为0.596和0.081m,右幅的最终平均裂缝间距和方差分别为0.689和0.242m.     

钢-混凝土组合梁受扭性能的试验及分析

为研究新型外包钢-混凝土组合梁的抗扭性能,完成了2根不同配箍率的组合梁纯扭试验和3根不同弯扭比组合梁复合受扭试验.测得了试件的扭矩-扭率曲线,钢筋扭矩-应变曲线,组合梁U形钢侧面、底面的应变分布及沿板宽方向的混凝土的应变分布.试验结果表明:组合梁扭转变形符合三阶段变形规律,翼板混凝土破坏与普通钢筋混凝土构件受扭破坏相似.在试验基础上,通过受扭性能的弹塑性理论分析以及变角空间桁架模型的极限承载力的分析计算,得到组合梁开裂扭矩以及极限扭矩的计算公式,与试验结果进行对比后发现两者吻合较好.     

双钢筋混凝土梁裂缝分布的试验研究与分析

通过对比12根冷轧带肋和冷拔钢丝双钢筋混凝土梁的试验研究,证明了采用双钢筋技术可以改善梁的裂缝分布,减小裂缝宽度,便于高强钢材的发挥,通过分析该类梁在正常使用状态下裂缝分布规律,提出了双钢筋混凝土梁平均裂缝间距的计算公式,使计算裂缝宽度更加符合实测值.图5,表2,参8.     

斜腹板钢箱组合梁负弯矩区非线性受力性能

通过模型试验研究了斜腹板钢箱组合连续梁中间支座处负弯矩区的非线性力学性能.测试了在不同荷载作用下沿纵向各部位的变形、不同截面的应变分布、混凝土板的裂缝分布、钢与混凝土之间的相对滑移以及整个结构的极限承载力等.试验表明,试件在加载初始阶段呈现线弹性,但由于混凝土裂缝较早出现,试件在大部分的加载过程中表现为非线性特征;此外,混凝土中钢筋配筋率对斜腹板钢箱组合梁受力的影响显著,配筋率较少时组合梁在混凝土开裂后刚度降低很快,并使得钢梁较早屈服,而配筋率适当的斜腹板钢箱组合梁表现出了较好的力学性能.试验结果与现行组合梁设计方法对比分析表明,规范规定采用简化折减刚度法计算斜腹板钢箱组合梁的整体变形是安全可行的,以混凝土裂缝宽度为0.2mm对应的承载能力作为斜腹板钢箱组合梁正常使用状态下的承载力具有较大的安全储备.     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁抗裂性能

为了降低工程造价与施工难度,改变整体式钢纤维再生混凝土中钢纤维的掺入方式,同时选用最优钢纤维混杂比例,采用撒布式混杂钢纤维结构形式,分析了钢纤维掺量和纵筋配筋率对再生混凝土梁抗裂性能的作用规律。结果表明：撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁的加载经历与基准组再生混凝土梁基本类似,都出现了弹性、开裂、屈服、破坏4个特征。随着混杂钢纤维掺量的增加,开裂荷载提高了33.3%～66.7%,裂缝数量增加了2～3条,裂缝宽度、平均裂缝间距与纵筋应变均有不同程度的减小,梁的抗裂能力逐渐增强。随着配筋率的增长,开裂荷载略有增大,极限荷载提高显著,梁破坏时的裂缝逐渐变宽,裂缝数量与纵筋应变减少,平均裂缝间距先小幅减少后增加。     

纤维网格布表层强化混凝土早期开裂特性

为解决机场道面水泥混凝土在施工期易产生早期微裂缝,给使用期飞机运行带来安全隐患的问题,提出通过在混凝土表层砂浆层中布设纤维网格布的方式强化机场道面的表面性能。选择了碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维3种纤维网格布作为强化材料,以水泥砂浆早期开裂性能表征混凝土早期抗开裂性能,探究了在高温多风模拟环境下水灰比、灰砂比、细度模数和纤维网格布对水泥砂浆早期抗开裂性能的影响。结果表明,当水灰比为0.43、灰砂比为0.47、细度模数为3.4时,水泥砂浆早期抗开裂性能最好;当纤维网格布为玄武岩纤维网格布,网格尺寸为3 mm×3 mm时水泥砂浆早期抗开裂性能强化效果最好。     

集中荷载下钢筋混凝土简支板双向受力性能分析

由于在钢筋混凝土简支板中,中置集中荷载作用下的双向弯曲很明显,特别是当板的宽跨比较大,集中荷载面积较小时,其双向作用更为明显,按常规设计往往只计算Mx方向配筋,而My方向则按构造配筋,工程上经常出现沿板跨度方向的裂缝,即板的纵缝,并且由于My方向配筋过少,板纵向裂缝的宽度远大于横向裂缝的宽度,因此在试验研究的基础上,分析了中置信中荷载作用下板的双向作用,并根据塑性铰线法及简化的计算模型,提出了控制板纵缝的My计算方法,可供工程设计参考。     

部分预应力混凝土受弯构件开裂截面应力计算

在分析预应力混凝土受弯构件截面应变分布规律的基础上,给出了预应力钢筋与相邻混凝土的应变差(若钢筋与混凝土之间黏结可靠,这一应变差被始终保持不变),据此建立了预应力混凝土受弯构件开裂截面的应力计算公式新的推演过程。其过程具有概念清晰、易于理解的特点,所提出的方法对加筋混凝土偏心受压构件具有普遍适应性。     

钢筋混凝土锈蚀开裂的有限元分析方法

基于Abaqus非线性有限元软件,通过投放不同形状、粒径、级配的骨料,模拟钢筋锈蚀膨胀导致混凝土保护层开裂的精细化建模分析. 针对混凝土裂缝开展形态,对网格映射方法、几何剖分方法,以及几何剖分方法+Cohesive单元细观模型等几种建模技术的运算效率进行对比;同时针对两种不同混凝土骨料形状对锈胀混凝土裂缝开裂的影响进行比较分析.结果表明:网格映射方建模简单、运算效率较高,但分析结果较粗糙;几何剖分方法收敛速度快,计算效率高,但建模时需要对骨料进行剖分;几何剖分+Cohesive单元方法得到的裂缝开展形态更加精细化更接近实际情况,但运算效率低,只适用于局部精细化分析要求较高的场合.骨料的形状和分布对裂缝分布和扩展趋势均产生一定影响,实际分析中,骨料形状应尽可能接近于实际骨料.此外,通过几何剖分+Cohesive单元法建立的模型计算结果锈蚀开裂时间与理论计算值对比误差小于10%,说明该模拟方法在一定程度上符合钢材锈胀挤压附近混凝土导致开裂的理论.     

断裂力学方法分析钢筋混凝土的抗裂度

采用断裂力学的方法,通过有限元分析,提出钢筋普通砼和钢筋陶粒砼受弯构件抗裂度计算公式。该方法全面考虑了砼强度等级、配筋率、受拉钢筋位置、试件尺寸效应对钢筋应力的影响,对大尺寸试件用Weibull尺寸效应反映,既考虑截面高度又考虑截面宽度的影响,计算更为合理。用此抗裂度计算公式对33根梁的计算结果与试验符合良好。本文公式不仅能解决一般受弯构件的抗裂度计算问题,同时可对带有较大显著裂缝(包括构造缝)的剩余截面进行抗裂度计算。     

大保护层钢筋混凝土受弯构件裂缝控制的试验研究

根据试验结果，建议了混凝土有效受拉面积的取值方法；分析了混凝土保护层厚度对钢筋混凝土梁抗裂度和裂缝宽度的影响规律，并提出了相应计算分析。用本文试验和其他单位的试验资料对建议公式作了验证。