受力状态下混凝土试件碳化试验研究

为了研究混凝土桥梁的碳化规律,采用加速碳化试验方法,进行了碳化环境下受力状态混凝土试件的耐久性试验,分析了碳化混凝土的退化机理和规律.结果表明:拉、压应力分别加快和减缓了混凝土碳化的速率,且应力变化越大,碳化速率的改变就越大;桥梁常用C50强度混凝土的碳化深度远小于低强度混凝土,但C50强度混凝土受拉时的相对碳化深度大于低强度混凝土.根据试验结果修正了现有混凝土碳化深度预测模型中的工作应力影响系数.当混凝土桥梁的裂缝宽度满足规范要求时,裂缝对混凝土碳化的影响很小;预应力混凝土桥梁的耐久性能优于钢筋混凝土桥梁.     

高强钢筋高强混凝土预应力梁抗弯性能试验研究

通过对12根高强钢筋高强混凝土预应力梁的抗弯试验,观测试验梁的破坏现象和失效过程,研究混凝土强度等级、非预应力高强钢筋配筋率、预应力钢筋配筋率等因素对其抗弯性能的影响规律.试验结果表明,高强钢筋高强混凝土预应力适筋梁破坏过程包括开裂前阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服后直至失效3个阶段,各阶段破坏模式与普通钢筋混凝土梁受弯破坏相似,均为延性破坏.混凝土强度等级以影响钢筋屈服后的抗弯性能为主,高强度等级混凝土试验梁的后期承载力下降较小.非预应力筋配筋率显著影响试验梁开裂后的抗弯性能,即相同变形时,配筋率越高承载力越高.相同张拉控制应力条件下,预应力筋配筋率越高开裂弯矩越大;相同弯矩作用下,预应力配筋率越高变形越小,其极限承载力也越高.     

预应力混凝土受弯构件预拉区裂缝控制条件的试验研究

本文对矩形、正T形、倒T形截面的38根预应力试验梁进行了施工阶段预拉区非预应力筋的应力和混凝土开裂情况的现场测定.并对预应力受弯构件在短期荷载作用下,预拉区裂缝对正截面的强度、抗裂度和刚度的影响进行了试验研究.本文还对预压阶段裂缝截面考虑材料非线性进行了理论分析,从而为修订规范提供依据.     

冷轧带肋钢筋预应力砼圆孔板裂缝闭合性能的试验研究

通过对６块冷轧带肋钢筋预应力砼简支圆孔板的试验研究，探讨这种板的受力性能，着重研究其裂缝闭合性能．提出预应力砼板类构件裂缝闭合的定义，给出考虑裂缝闭合性能的计算方法，并且探讨了砼拉应力限制系数σｃｔ的合理取值问题     

预应力水冲桩抗裂性能研究分析

某码头工程下部结构采用预应力水冲锤击桩,试桩过程中发现,在贯入度较大的情况下桩身多处产生横向裂缝,使桩尖无法达到设计标高。为分析产生裂缝原因,通过静荷载试验的方法检验桩身的抗裂性能;结果表明张拉控制应力未达到设计值,是导致桩身产生环向裂缝的主要原因;提出适当调整预应力,能够有效地解决预应力水冲桩桩身裂缝的问题。     

闸墩混凝土表面温度裂缝稳定性断裂力学分析

采用断裂力学方法对闸墩类大体积混凝土表面温度微裂缝的稳定性进行了分析,并预测了其发展趋势.分析结果表明:裂缝处温度变化幅度Δt、承受的拉应力σ以及裂缝端部应力强度因子KⅠC是影响裂缝发展趋势的主要因素;对承受较小稳定拉应力的混凝土来说,只要降温幅度保持在5~6℃/d以内,初始温度裂缝就不大可能发展成危害性深缝.     

闭合预应力钢丝绳加固RC梁抗剪性能试验研究

提出2种闭合预应力钢丝绳加固RC梁的预应力张拉及锚固方式。进行6个采用闭合预应力钢丝绳加固RC梁的抗剪性能试验,通过对试件破坏形态、荷载-挠度关系曲线、箍筋和钢丝绳应变等试验结果进行分析,研究钢丝绳配绳率、预应力水平和锚固方式等参数对加固梁受剪承载力和变形能力的影响。研究结果表明:提出的2种锚固方式均可有效实现对钢丝绳进行预应力张拉和锚固连接;闭合预应力钢丝绳加固可有效抑制RC梁斜裂缝的发展,改善加固梁破坏形态和变形性能;加固梁的受剪承载力随着配绳率和预应力水平的提高而提高,但预应力水平不宜过大。在试验结果基础上提出闭合预应力钢丝绳加固RC梁的受剪承载力计算模型,计算结果与试验结果吻合良好。     

等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆受力性能试验研究

通过试验研究了等径离心成型钢纤维混凝土预应力电杆的受力性能,主要包括抗裂度、裂缝的分布形态与裂缝宽度、跨中挠度和极限承载力等.试验证明:由于预应力和钢纤维的双重增强作用,电杆的抗裂度提高,在标准检验荷载作用下电杆截面混凝土处于抗裂的弹性工作状态;当荷载达到标准检验荷载的130%—160%后,截面混凝土出现初始裂缝,卸载后初始裂缝闭合,变形回复.在截面开裂荷载至承载力检验荷载范围内,裂缝延伸和裂缝宽度发展较慢,裂缝呈短细非贯通性分布形态,抗变形能力有所提高,截面极限承载破坏呈现出一定的延性性质.研究成果为此类电杆在河南省漯河—淮阳220kV线路工程建设中应用提供了科研依据.     

三向预应力混凝土斜拉桥箱梁裂缝研究

为分析混凝土水化热和三向预应力钢筋张拉顺序对斜拉桥预应力箱梁施工裂缝的影响,建立了嘉陵江大桥空间有限元实体模型,通过模拟现场实测温度场和选取3种不同的预应力钢筋张拉工序,分析水化热和预应力钢筋张拉顺序对箱梁顶板、底板和腹板受力特性的影响,并对比分析结果和实际裂缝情况。结果表明:水化热是嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的一个重要原因;但是单纯的水化热不能使腹板产生裂缝。横向和竖向预应力钢筋滞后纵向1～2个节段张拉的施工工艺使得底板施工前期拉应力增长较快;且使得腹板在施工过程中拉应力变大。因而,预应力钢筋张拉顺序成为嘉陵江大桥箱梁底板和腹板产生施工裂缝的另一个重要原因,但是预应力钢筋张拉顺序对箱梁最终状态应力影响很小。     

斜拉桥索塔塔冠区应力分析及优化

以塔冠区为例,研究预应力混凝土索塔锚固区应力优化设计的方法。对塔冠区锚固段进行有限元分析。以反映预应力筋张拉量的张拉系数为设计变量,以预应力筋的强度和结构裂缝宽度为约束条件,以裂缝平均宽度和标准差最小为目标函数,建立锚固段危险区域应力优化数学模型,并在ANSYS软件平台上,利用零阶和一阶优化方法获得设计变量的最优解。分析结果表明:齿板凸起处和齿板交接处是锚固区的危险区域,其第一主应力均超过了允许值;通过减小环向预应力张拉量可改善危险区域应力情况。优化结果表明,采用自上而下逐渐减少的环向预应力张拉量,索塔应力的分布状态更加合理。     

高温后高强混凝土剪切裂缝与拉剪箍筋销栓作用

为研究高温后高强混凝土的剪切裂缝和拉剪箍筋销栓作用,浇筑了两种强度高强混凝土Z形试件.分别对试件进行了200,400,800°C的高温试验,通过高温后试件的直剪试验,研究了温度和混凝土强度对剪切裂缝的影响.基于弹性地基梁理论建立了箍筋销栓作用模型,结合实测的剪切裂缝宽度和裂缝滑移,计算得到高温后高强混凝土与箍筋之间的销栓剪应力.研究结果表明:除200°C以外,高强混凝土的裂缝峰值位移(裂缝峰值宽度和裂缝峰值滑移)随温度的升高而增大;无论经历多高的温度,混凝土的强度越高,裂缝峰值位移越小;箍筋的销栓剪切应力与裂缝滑移呈线性关系,销栓剪切刚度随温度的升高而降低,随混凝土强度的增大而增大;销栓剪切应力随温度的升高而增大,随混凝土强度增大而减小.     

水饱和混凝土静力抗拉强度降低细观机理及本构模型

试验研究表明裂纹及孔隙中的自由水降低了混凝土的静力抗拉强度.本文根据表面物理学及水的特性探讨了自由水降低混凝土静力抗拉强度的细观机理,并根据拉伸荷载作用下混凝土中微裂纹的扩展规律和不同阶段微裂纹引起的混凝土非弹性柔度张量的变化,考虑自由水的作用,利用线弹性断裂力学建立了饱和混凝土的受拉本构模型.理论计算与试验应力-应变关系曲线的对比表明:理论模型可以较好地反映饱和混凝土的受拉力学特性.     

混凝土的强度、变形及其发展

混凝土的强度和变形性能随龄期的延长而发展．通过试验资料的分析，研究了混凝土的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、极限拉伸值以及干缩变形等性能随龄期的变化规律，比较了常态混凝土与碾压混凝土性能发展的差异，获得碾压混凝土具有较好的抗裂性的结论     

活性粉末混凝土的弯曲强度和变形特性

通过对活性粉末混凝土(RPC)无配筋梁和有配筋梁的试验,分析了活性粉末混凝土梁的弯曲强度和变形特性.研究发现,钢纤维的加入有效地提高了梁的延性和弯曲刚度,使梁的抗拉应力得到了显著提高.假设梁可承受拉应力且拉应力按矩形分布,给出了RPC受弯构件正截面承载力的计算公式,通过该公式计算出的理论值与试验值符合良好.     

层状砂土地基静力变形性状测试

结合工程实测,分析了大型基础下层状砂土地基基底有效附加应力、基础钢筋应力以及基底竖向变形的变化过程与分布规律.研究结果表明,受基坑降水影响,基底上覆土层有效应力增量对基底沉降的贡献不可忽略;基底压应力不能简单假设为均布荷载,基底最大荷载作用点不一定是最大沉降发生点,且基础中心点的沉降值也不一定就是最大沉降值;基底平面上沉降分布不均匀,最大沉降值只有14.22 mm;基础内钢筋应力处于交变状态,应力最大值不超过钢筋设计强度的22%.研究结论可为层状砂土地基及其上大型基础设计提供直接参考依据.     

平面应力状态下混凝土强度的软化

变换施加于钢筋砼平板试件水平及垂直方向拉力与压力的比值以及钢筋的配置方向,使平板内产生不同的应力状态、用于研究砼强度的软化性能。研究表明:在二向拉压力作用下,钢筋砼平板中的砼不仅主应力方向的抗压强度降低,而且抗拉强度也降低,即存在砼强度软化现象。同一砼和配筋率情况下,砼强度的降低程度与配筋角度及施加于试件两向的拉压应力比有关,而与加載路径无关。通过分析,提出了砼抗压和抗拉的强度软化计算公式。     

初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析

为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明：与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。     

基于体积稳定性的混凝土综合抗裂模型

基于非荷载作用下混凝土的开裂现象，系统分析了混凝土体积稳定性的控制参数及其影响因素，根据变形限制状态下混凝土因环境温湿度变化而产生的内应力具有粘弹性特征，推导了应力松弛系数的数学表达式．在综合考虑混凝土的抗拉强度、徐变特征以及环境温湿度变化引起的总应变的基础上，建立了混凝土的抗裂模型．提高混凝土的抗拉强度傅性模量比、降低混凝土的线膨胀系数和干燥收缩系数是保证混凝土体积稳定性、增强混凝土抗裂性能的有效途径．工程应用的结果验证了混凝土综合抗裂模型的可行性和合理性．     

复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形特性

运用三维非线性有限元法对某复杂地形条件下高面板堆石坝的应力变形进行预测,重点分析了高陡岸坡和起伏突变的地形边界对分期施工的高面板坝应力变形特性的影响.结果表明:高陡岸坡边界对大坝堆石体的应力变形影响不明显,但对面板应力变形和周边缝的变位影响较大,尤其是高陡斜坡时,对面板有明显的向河床方向的束窄作用,导致该处附近面板呈现较大拉应力区和周边缝基本都呈拉开状态;起伏突变的地形对大坝堆石体的应力变形很不利,应进行相应的技术处理.