低温下钢-混凝土组合结构疲劳试验和极限承载力

针对钢-混凝土结合梁在青藏铁路上的应用情况,模拟青藏铁路线的温度环境,用专门研制的低温设备(最低温度能保持在-50℃以下),对由14MnNbq钢构件、直径为22 mm的栓钉(下称ψ22栓钉)和强度等级为C50的混凝土组成的钢-混凝土组合件作了低温疲劳试验和极限承载力试验.试验中,考虑了钢板的轧向和环境温度变化等因素对组合件承载力的影响,研究了低温下ψ22栓钉的破坏形式,疲劳承载力和极限承载力等问题,并将低温下的试验结果同常温下的试验结果进行了对比.研究结果表明:在同等荷载下,ψ22栓钉在-50～0℃的低温环境下疲劳寿命比在室温下的疲劳寿命长,且有温度越低,抗疲劳性能越强的趋势;钢板轧向对栓钉疲劳寿命影响很大,但对栓钉极限承载力没有明显影响;14MnNbq钢材质优良,转变温度低于-50℃.在温度为-50℃时,栓钉焊在14MnNbq钢板上对钢板材质无影响.     

桥梁用钢14MnNbq焊接接头的疲劳设计曲线

通过对14MnNbq钢焊接接头的疲劳试验,得到了循环应力-应变方程、应变寿命曲线以及疲劳设计曲线,并将14MnNbq钢焊接接头疲劳设计曲线与ASME、BS5500中相应的曲线进行了比较。     

高温下栓钉剪力连接件受力性能的试验

为研究高温下栓钉的抗剪性能,对24个栓钉推出试件进行了高温下推出试验.试验考虑了平板、压型钢板肋与钢梁垂直和压型钢板肋与钢梁平行三种混凝土板型式,考察了栓钉在不同温度下不同混凝土板型式中的受力特点和破坏模式.试验结果表明:平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件均为焊缝上侧栓钉剪断破坏,而压型钢板肋与钢梁垂直的试件在温度较低时为混凝土拔出破坏,温度较高时转为栓钉剪断破坏.另外,三种混凝土板型式中栓钉的抗剪承载力和刚度均随温度的升高而降低,且平板混凝土试件和压型钢板肋与钢梁平行的试件中栓钉的承载力比压型钢板肋与钢梁垂直的试件中栓钉要高.通过对试验数据的拟合,提出了高温下栓钉抗剪承载力的计算公式.     

基于断裂力学的组合梁栓钉疲劳性能

为研究钢-混凝土组合梁中的栓钉在疲劳荷载作用下的强度及寿命等问题,在有限元静力分析的基础上,根据断裂力学的基本原理,采用合理的假设,推导出了组合梁栓钉的疲劳寿命计算公式。分析结果表明:初始缺陷和应力幅对栓钉的疲劳寿命影响最大,应力上限对栓钉疲劳寿命的影响较小。建议在实际工程中栓钉的应力幅控制在极限抗剪强度的20%以下,应力上限控制在极限抗剪强度的70%以下。     

基于断裂力学的钢-UHPC组合结构中栓钉的疲劳寿命评估

为研究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板中焊接栓钉疲劳寿命的高效评估方法,采用Schwartz-Neuman交替法建立钢-UHPC组合结构中栓钉焊缝表面裂纹的三维断裂力学模型,进行裂纹扩展模拟和栓钉的疲劳寿命预测。首先使用2种常用有限元软件ANSYS和ABAQUS中的断裂力学模型验证Schwartz-Neuman交替法的计算精度和效率;然后采用Schwartz-Neuman交替法求解不同栓钉焊缝初始裂纹的应力强度因子并对其进行参数分析;最后基于栓钉焊缝裂纹的三维扩展预测焊接栓钉的疲劳寿命,与钢-UHPC组合结构的推出疲劳试验结果进行比对,并通过ANSYS和ABAQUS中的断裂力学分析模型以及Schwartz-Neuman交替法给出的圆柱体内深埋倾斜圆形裂纹应力强度因子计算结果的比对,验证了Schwartz-Neuman交替法的优越计算能力和准确性。结果表明:在钢-UHPC组合结构的层间剪力作用下,钢-UHPC组合结构的栓钉焊缝裂纹属于Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型复合的混合型裂纹,且裂纹呈非平面扩展;栓钉的疲劳破坏位置主要取决于栓钉焊缝2个焊趾处初始裂纹相对于裂纹驱动力的方位和裂纹尺寸之比;基于栓钉焊缝表面裂纹三维扩展得到的栓钉疲劳寿命预测值与推出试件疲劳试验给出的栓钉疲劳寿命实测结果吻合良好,证明基于Schwartz-Neuman交替法的表面裂纹三维扩展可高效和可靠地用于钢-UHPC组合桥面板中栓钉的疲劳寿命评估。     

部分剪力连接的橡胶集料混凝土-钢组合梁疲劳性能试验研究

为研究橡胶集料混凝土-钢组合梁的疲劳性能,对6个试件进行疲劳试验.试验考虑了橡胶集料混凝土、剪力连接程度、栓钉直径及截面尺寸对组合梁疲劳寿命、损伤累积及破坏模式的影响.试验测试并分析了组合梁在不同荷载循环次数下的混凝土应变、残余滑移、残余挠度、滑移刚度及弯曲刚度.试验结果表明:部分剪力连接的组合梁在疲劳过程中不符合平截面假定;组合梁的疲劳破坏模式为剪跨区栓钉剪断,破坏具有较大的延性;橡胶集料混凝土能有效减小裂缝宽度,明显提高疲劳寿命,并增大残余滑移,表现出更好的延性;增大剪力连接程度可提高组合梁的疲劳寿命,并降低刚度退化作用;较大的栓钉直径使组合梁疲劳性能降低,并表现出较大的塑性.研究成果可为橡胶集料混凝土在组合梁中的应用提供依据.     

重复荷载作用后栓钉连接件的剩余力学性能

为研究钢-混凝土组合结构中栓钉连接件在疲劳荷载作用后的力学性能退化规律,基于标准推出试验方法,对共计11个栓钉连接件的推出试件进行了三组试验,分别为推出试件的静载破坏试验、完全疲劳破坏试验以及经历一定疲劳荷载循环次数后的静载破坏试验.在得到栓钉推出试件的静力承载力和疲劳寿命的基础上,分析总结了不同疲劳荷载循环次数后的栓钉推出试件的抗剪承载力、抗剪刚度、延性等力学性能的变化情况,并建立了考虑力学性能退化的栓钉荷载-滑移本构模型.结果表明:(1)栓钉连接件在静载破坏、疲劳破坏以及疲劳后静载破坏下呈现三种不同的截面破坏特征;(2)疲劳荷载作用下,栓钉推出试件的各项剩余力学指标均呈非线性退化,退化趋势显著;(3)文中所建立的栓钉荷载-滑移本构模型,形式简单,便于应用,且计算值与试验值吻合良好.     

14MnNbq钢中Nb的作用

14MnNbq钢是为满足我国制造大跨度桥梁而开发的新型微合金化用钢。文中通过对14MnNbq钢板进行模拟控轧控冷试验，利用光学显微镜、透射电子显微镜、电化学萃取分析等检测分析技术和手段，分析了Nb及其碳氮化物在控制轧制和控制冷却各阶段的作用及其对钢材微观组织和性能的影响；分析指出，为了充分发挥Nb的作用，在精轧阶段未再结晶区应尽可能增加变形量，轧后冷速以及终冷温度可按现场条件进行适当控制，以保证Nb（CN）的充分析出，证明Nb具有较强的细晶强化作用和中等的沉淀强化作用。     

钢-薄层UHPC轻型组合桥面结构抗弯疲劳及剩余承载力试验研究

为探明栓钉间距对钢-UHPC轻型组合桥面结构受力性能的影响规律,完成了3个钢-UHPC组合梁试件变幅疲劳试验,主要试验变量为栓钉间距（100 mm、150 mm、300 mm）.在疲劳试验中,重点考察了栓钉间距对轻型组合桥面结构疲劳性能的影响,并关注了栓钉焊趾处钢面板受拉-短栓钉受剪耦合作用下的疲劳性能;而在疲劳后的剩余承载力试验中,探明了栓钉间距对疲劳后UHPC裂缝发展规律及抗弯承载力的影响.疲劳试验结果表明,当栓钉间距为300 mm时,单位荷载下的钢-UHPC界面滑移明显高于其他两个试件,但在疲劳加载过程中,界面滑移增长并不明显;对于U肋受压区底板应变,当栓钉间距为100 mm和150 mm时,整个疲劳试验过程无明显变化,而当栓钉间距为300 mm时,应变呈现微小的增大趋势;为分析试件中栓钉根部的钢面板拉-剪耦合疲劳受力状态,基于《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》（JTG/T D64-01—2015）中的计算方法进行了分析,结果表明,该方法能够获得偏保守的计算结果.此外,疲劳后的剩余承载力试验表明,栓钉间距越小,试件的塑性变形能力越强,截面的抗弯承载力相应提高.分别按弹塑性理论和塑性理论计算了试件的剩余承载力,发现试件虽然经历了疲劳加载,但测承载力仍大于计算承载力,且基于塑性理论的计算结果更接近实测结果.     

特高压输电铁塔用耐低温高强度角钢的研发

针对北方地区特高压电力铁塔用耐低温高强度角钢缺少问题,通过改进孔型设计和控制冷却工艺,杜绝了角钢腿部顶端和内表面出现的裂纹,减少了隐性折叠的产生,细化了角钢的晶粒尺寸,开发出Q420D角钢。技术要求满足-20℃低温冲击试验,但不满足-40℃低温冲击试验,比同规格Q345提高承载率19%～22%。给出了连铸坯化学成分的设计、孔型系统的选择和主要轧制工艺参数的制订。优化后轧制温度制度为:开轧温度950～990℃,终轧温度870～910℃,矫直温度≤100℃。     

铝电解槽过热度的控制

通过对电解温度的分析，指出降低电解质的过热度可以较大幅度地提高电流效率、降低能耗，使电解槽高效率低能耗地运行.     

路面结构层温度特征值的估计

基于宁波、大同、广州三地的路面结构温度测站及江苏镇凓高速公路、山东济莱高速公路的现场温度测站超过1年的路面温度数据,从研究路面结构温度日较差、日平均温度和温度正较差之比的基本特征和相互关系着手总结了它们随路面深度的衰减规律并给出了回归式,通过引入"广义"深度坐标z/槡α(z为距离路表深度,α为材料导温系数)消除了路面材料不同引起的差异,提出了用路表温度特征值估计路面结构层任一深度日温度特征值的方法和公式,并推广至任一深度日温度特征值已知的场合,最后利用LTPP(LongTerm Pavement Performance)项目中01-0101(State code-SHRP ID)试验段的数据对模型进行验证.结果表明:本文提出方法和公式在估计路面结构不同深度的日最高温度、日最低温度时具有良好精度,其偏差的均方值不超过2.0℃,偏差的平均值小于0.6℃,可满足工程要求.     

奥林匹克工程大体积混凝土温度应力控制研究

为了有效防止大体积混凝土温度裂缝，给出了实测温度场上的混凝土温度应力二维数值解，分析了混凝土温度场计算值与实测值的差异，在理论分析的基础上，指出了施工中应注意的事项。     

阳离子温标在中低温地热中的应用研究

为了具体说明化学温标中的阳离子温标在地热评价中的应用,以锦州市区地下热矿水为例,根据其有关化学组成,在进行了水-岩平衡的判断后,应用Na/K、Na-K-Ca、K/Mg等阳离子温标估算了这些热矿水的温度,并根据这些温标的原理和锦州热矿水的实际,重点讨论了化学温标适用性和估算结果的可靠性,推算了锦州市热矿水的热储温度。这将为地热的开发利用提供一些有利的依据。     

吉林西部近50年来的气温变化趋势分析

根据长岭气象站1953-2001年实测气温资料,分析研究了吉林省西部近50年来的气温变化趋势.结果表明:吉林西部地区平均气温以每10年0.4℃的速度升高,并且80年代后期以来增温速度最快,达每10年0.6℃.不同季节平均气温以冬季增温最大,为每10年0.6℃;其次是春季,每10年0.4℃;而夏秋两季为每10年0.2℃,并且不存在夏季降温.极端最低气温呈明显升高趋势,特别是90年代中后期,而极端最高气温略有升高.本世纪的头两年冬季气温明显回落,其极端最低气温甚至达到了近50年来的最低值.     

阳离子温标在中低温地热中的应用

为了具体说明化学温标中的阳离子温标在地热评价中的应用,以锦州市区地下热矿水为例,根据其有关化学组成,在进行了水-岩平衡的判断后,应用Na/K、Na-K-Ca、K/Mg等阳离子温标估算了这些热矿水的温度,并根据这些温标的原理和锦州热矿水的实际,重点讨论了化学温标适用性和估算结果的可靠性,推算了锦州市热矿水的热储温度.这将为地热的开发利用提供一些有利的依据.     

QH-1型便携式大气采样电子恒温箱的研制

介绍近期研制成功并获国家专利的便携式大气采样电子恒温箱的原理及其特点。应用集成精密温度传感器技术和异形片状加热器结构，使该装置的恒温范围较好地满足了大气监测方法规定的采集各种污染物样品的温度要求，性能达到国内先进水平。     

微机程序温度控制仪的研制

研制成功的微机程序温度控制仪,能按照微机存贮器中所给定的温度模式自动地控制炉温。这个温度模式可以模拟任何曲线或函数,可调出执行,也可根据需要进行改写。仪器上装有16位数码显示管,能够实时地显示编程过程和运行过程。此外,采用了非线性校正和PID调节规律。本仪器在炉温控制方面,为科研和生产提供了有力的手段。     

夏季地面层不同高度的温度特征

通过对秦皇岛2008年地面层不同高度的温度数据分析,发现阴晴天气是各个层面温度产生差异的主要原因,分析了夏季地面层不同高度的温度特征,探讨了百叶箱温度和同高度的外环境温度的平均差异。     

营口市气温预报方法研究

地面气温与大气低层温度存在明显的正相关,本文利用NCEP/NCAR 850 hPa和925 hPa的温度资料与营口市的日最高和最低气温分季建立预报回归方程,并分析了风向、风速、低云量和降水对日最高和最低气温变化的影响程度并建立预报指标,对预报回归方程进行订正。本文对预报方程结果进行了预报检验,结果表明：日最高气温预报误差小于2℃的预报准确率,春季为57.6%,夏季为82.2%,秋季为83.3%,冬季为78.3%;日最低气温预报误差小于2℃的预报准确率,春季为64.1%,夏季为82.6%,秋季为70%,冬季为60%。