太阳能路面研究现状及展望

为了促进太阳能光伏发电路面的研究与应用,通过搜集整理国内外相关文献资料,总结分析了太阳能路面的结构组成、工作原理与研究进展,以及目前各种结构模型的特点和存在问题,对比评价了几种典型的太阳能路面试验工程,据此对太阳能路面未来所面临的挑战和发展趋势进行了分析与展望。研究结果表明:太阳能路面主要由透光抗滑表层、光伏电池中层和隔水保护底层3层组成,能同时满足交通运输和清洁发电的功能要求;其结构型式总体可分为实体板块和空心板块两类,前者具有良好的承载能力和稳定性,但无法兼顾中层电池板的压裂失效和摆放角度等问题,而后者则可有效避免这些问题,但要做好密水或防排水措施;因结构和材料不同,导致国内外太阳能路面试验工程在板块单元尺寸、路面铺设方式、表层抗滑纹理、中层太阳能电池选型及造价等方面存在差异,且在重载交通、材料性能退化、假设条件理想化和自然环境等因素的影响下,使得实际发电效能和使用寿命等均未能达到预期效果。未来研究应主要对结构设计理论与方法、各结构层的设计与制备、性能测试与评价标准、整体结构制备与施工工艺、养护与维修、发电系统组装与智慧道路系统集成、多元化设计及性价比等基础问题进行突破,从而建立一套可靠完整的太阳能路面建管养体系。     

加锚头丝沥青混凝土路面结构的抗裂性能试验

针对沥青混凝土路面开裂问题,在沥青面层和基层沿道路纵向布设锚头丝,对路面结构施加预应力防止路面开裂。通过室内试验,对加锚头丝和不加锚头丝的沥青混凝土试件分组做了力学性能对比研究,并对不同锚头形式的应用效果进行了分析。结果表明:加锚头丝的沥青混凝土试件比不加锚头丝的沥青混凝土试件的抗拉强度、抗弯拉强度和疲劳性能分别平均提高了60.74%、46.40%、134.02%;锚头形式为直径1.3 mm的钢丝焊接角铁试件的抗拉强度值最大,而锚头形式为直径为1.1 mm的铁丝加小螺丝帽试件的抗弯拉强度值和疲劳次数最大。     

透光混凝土基LED主动发光交通标线的光纤设置

为提高交通标线的可视化、智能化与信息化水平,将透光混凝土引入公路领域,构建一种透光混凝土基发光二极管(LED)主动发光交通标线.采用方差分析与多重比较法分析了4类通用光纤的物理性能、导光性能与经济性,选定PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)光纤作为导光材料.通过LED光强分布曲线与光波在光纤中的传播机理,确定了光纤直径的理论计算值;基于直径1～8 mm的PMMA光纤导光率的实测数据,采用S型曲线拟合PMMA光纤导光率与直径之间的函数关系,符合0.05的卡方拟合优度检验,且实测值与理论分析结果一致,选定直径6 mm的PMMA光纤.基于LED主动发光交通标线在不同环境照度、光源颜色、光纤掺量条件下的实测静态视认距离,采用对数回归模型,计算确定设计速度为60～120 km·h~(-1)时光纤掺量的合理范围是2～6 pcs.     

空心板柱结构中柱节点受冲切承载力试验研究

为了研究板厚、肋宽、配筋率对空心板冲切性能的影响,对9个空心板柱节点试件进行了抗冲切试验,得到不同条件下空心板柱结构节点的开裂荷载、极限荷载、板底位移以及钢筋和混凝土的应变数据.采用数据对比和理论分析的方法,研究不同板厚、孔径、肋宽和配筋率对冲切承载力的影响.试验结果表明:空心板柱结构节点的冲切破坏形式为脆性破坏;初始裂缝发生在顺管向加载柱板底外边缘和板底边之间;顺管向和垂直管向的冲切角度分别为50°～60°和30°～45°,即顺管向的冲切角大于垂直管向的冲切角;增大肋宽、板厚和板底配筋率可以提高节点的抗冲切承载力.     

沥青混凝土路面装配式基层连接方式力学特性

为了深入研究沥青混凝土路面装配式基层结构的力学特性,运用ABAQUS有限元软件分别模拟静载和动载作用下,凹凸相嵌合连接以及静载作用下板块边长对装配式基层力学性能的影响.研究结果表明:当预制板块的边长为1.5 m时,沥青混凝土路面装配式基层结构基层底部的最大竖向应变值最小;设置凹凸相嵌合连接使得板底的最大竖向应变减小,并且可以增强装配式基层的协同工作能力,但有无连接的装配式基层结构均能满足板底的最大竖向应变及板底最大水平拉应力要求.     

配筋空心方钢管高强混凝土纯弯构件受力性能有限元分析

目的 研究配筋空心钢管高强混凝土构件的抗弯性能,推动其在建筑结构中的应用。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立配筋空心钢管混凝土构件有限元模型,在验证模型准确的基础上,分析构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢筋直径、普通钢筋数量对构件受弯性能的影响。结果 纯弯试件在荷载作用下受力过程可分为3个阶段：弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;试件破坏形态均为受弯破坏,表现出较好地延性。结论 组合构件在弯矩作用下可以很好地协同工作;钢材屈服强度和钢管壁厚的增加对构件承载力的提高影响最显著,建议配置普通钢筋数量在6～8根为最优。     

现浇混凝土空心楼盖几何参数对受力性能影响的分析

采用通用有限元软件ANSYS建立了现浇混凝土空心楼盖的有限元分析模型,对空心楼盖的变形特征、内力分布规律以及影响现浇混凝土空心楼盖内力和变形的肋宽、板厚等因素进行了分析,研究了各楼盖构造参数对现浇混凝土空心楼盖受力性能的影响规律.研究结果表明,楼板的最大主应力随着肋宽的增加有所降低,楼板的抗弯刚度随着板厚的增加有所提高,考虑到构造要求,必须合理选取空心楼盖的肋宽和板厚.     

装配整体式剪力墙受剪性能研究

介绍了一种适用于住宅产业化的新型装配整体式剪力墙结构体系——预制混凝土空心模板剪力墙.完成了1个现浇钢筋混凝土剪力墙试件和2个预制混凝土空心模板剪力墙试件在恒定轴力下的拟静力试验,研究了新型墙体的破坏过程和破坏模式,分析了内部结合面、竖向接缝对墙体受剪性能的影响.研究结果表明:预制混凝土空心模板剪力墙出现宏观竖向裂缝,可避免发生脆性剪切破坏;竖向接缝是影响预制混凝土空心模板剪力墙性能的重要因素;预制混凝土空心模板剪力墙构造合理,可应用于实际工程.     

波纹钢形状与拱效应对加固盖板涵承载力的影响

为了探索波纹钢形状对加固盖板涵承载力的影响及填充混凝土的拱效应形成机制,采用室内试验与数值分析相结合的研究方法,以一个室内模型试验结果为基准,建立了72个箱形、圆弧及其之间的过渡形状的波纹钢加固盖板涵的数值模型,探明了加固体系承载力随波纹钢形状参数的变化规律;基于合理拱轴的概念,探明了填充混凝土的拱效应形成机理,并采用5个数值模型进行了验证。结果表明：拱腋半径保持不变时,加固体系的承载力随着拱顶、侧墙半径的增加而减小;拱顶、侧墙半径不变时,加固体系的承载力随着拱腋半径的增加而增大;提升加固体系承载力最有效的方式是增加拱腋半径,其次是减小拱顶和侧墙半径;填充混凝土的拱效应与荷载类型有关,当波纹钢的形状能保持拱轴连续并且在素混凝土刚性角以内时,加固体系的承载力最高。在设计波纹钢加固盖板涵结构时,应根据实际工程需要综合考虑波纹钢形状与填充混凝土的拱效应,尽量避免紧贴原盖板涵的加固设计。     

不同品种水泥的光纤导光混凝土抗侵蚀性能

分别用普通硅酸盐(P·O)水泥和快硬硫铝酸盐(R·SAC)水泥作基体制备光纤导光混凝土,进行了抗硫酸盐侵蚀和抗碱溶液侵蚀试验,采用X射线衍射仪和环境扫描电镜,研究了不同品种水泥制备光纤导光混凝土的抗侵蚀性能和微观结构.结果表明:碱溶液养护对R·SAC水泥为基体的光纤导光混凝土的强度具有更为明显的破坏作用;R·SAC水泥为基体的光纤导光混凝土在碱溶液中养护后,其外观泛黄现象和腐蚀程度最为明显,且碱溶液对光纤导光混凝土的腐蚀程度远大于盐溶液;光纤导光混凝土在碱溶液中养护后,其光纤与基体间界面处结合不够紧密,出现较明显缝隙或微缺陷,可导致光纤导光混凝土力学性能下降;光纤导光混凝土水化产物中存在团絮状C-SH凝胶、针棒状钙矾石、柱状石膏、六方薄板状羟钙石和球状铝胶,它们相互交织,结合比较致密.     

塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱抗震性能试验研究

以体积配箍率(0.67%、1.26%、2.01%)、剪跨比(2.8、3.6、4.4)及空心情况(实心、部分空心、全高空心)为变量,设计了6根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱和1根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土实心柱,对其施加低周往复荷载,得到滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线及刚度退化曲线.对比分析可知,空心柱破坏模式分为剪切型破坏、弯剪型破坏及弯曲型破坏,其中剪跨比为2.8的试件为剪切型破坏,剪跨比为4.4及体积配箍率为1.26%、2.01%的试件为弯曲型破坏,其余试件为弯剪型破坏.相比较于体积配箍率为0.67%的试件,体积配箍率为1.26%、2.01%的试件位移延性系数增幅分别为12.8%与47.9%,相比较于剪跨比为2.8的试件,剪跨比为3.6、4.4的试件位移延性系数增幅分别为51.1%与53.1%,说明体积配箍率及剪跨比对空心柱延性影响较大.对比空心柱累积耗能及刚度退化可知,随着体积配箍率及剪跨比增加,空心柱耗能能力增强,刚度退化速度变小,空心情况对试件抗震性能影响相对较小.     

嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱轴压性能

以长细比和空心率为参数,设计制作12根嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱,以及用于对比的同参数钢管混凝土柱。通过轴压试验,获得了两种类型钢管混凝土柱的破坏形态和荷载-位移曲线,分析了长细比和空心率对试件轴压破坏形态的影响。试验结果表明:在试验的参数范围内,试件极限承载力随着空心率增大而降低,随着长细比的增加而降低,空心率对钢管混凝土构件的抗压能力影响较大,相较于实心构件,空心构件承载力降低程度最小为15%,最大可达34%。根据试验结果,提出嵌入空心不锈钢球的钢管混凝土中长柱极限承载力的计算方法,为工程应用提供了参考。     

压浆工艺在水泥混凝土路面养护中的应用

水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好的路面结构。由于施工及养护等原因,水泥混凝土路面往往出现过早损坏,这种损坏很大程度上是由于水在重复荷载作用下,受到反复挤压、抽取,致使板块纵、横向接缝、板块边缘间逐步与路肩内侧结合部产生唧     

浅谈水泥混凝土路面病害的形成与预防措施

混凝土因取材广泛、价格低廉、抗压强度高、养护费用低等特点,成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。水泥混凝土是一种非均质的脆性混合材料,其最大的缺点是韧性差,抗拉强度低。水泥混凝土路面属于高级路面,其刚性结构的完整性,有赖于结构板块本身的完整性及其下层结构的整体刚性效能。无论是施工过程中,还是行车期间,防止和处置各类断板开裂现象的发生和发展,是维持和保证水泥混凝土路面使用效果与其耐久性的最基本的要求。但是,由于水泥混凝土的非均质性、低韧性及现场环境条件,施工工艺与水平的可变性,很难完全避免水泥混凝土路面板的断板与开裂现象。所以,混凝土路面的断板、开裂问题也就成了公路施工质量常见病害之一。根据工作实际水泥混凝土路面施工质量控制的经验,以及有关试验结果的验证,本文着重从水泥混凝土路面断板开裂的形式,产生破坏的原因,预防处置的措施,谈一些浅显的看法以供参考。     

水泥混凝土路面早龄期湿度场性状试验研究

为了解水泥混凝土路面板早龄期湿度场性状特征,采用瑞士SHT15型数字化温湿度传感器,针对不同施工季节、不同基层与面板接触边界,进行水泥混凝土板早龄期湿度场的室外路面板监测试验研究.监测发现:水泥混凝土路面板湿度场在铺筑完之后依次经历饱和阶段、湿度下降阶段和波动阶段,各阶段的发生时刻和幅值取决周围气象条件和边界条件;通常工况下板底湿度高于板顶湿度,沿板厚方向形成湿度梯度,夏季施工路面早龄期板顶板底最大湿度差可达8%.此外,分析发现水泥混凝土路面相比其它混凝土结构,由于属于薄板结构,湿度场的影响和控制应额外注意混凝土路面基层边界条件与施工季节等因素.     

复式空心钢管混凝土柱抗压刚度

将复式钢管混凝土空心柱分成混凝土、内钢管和外钢管三部分,将其作为拟平面轴对称问题进行分析,考虑混凝土和内、外钢管的径向位移、纵向应变协调,建立了复式钢管混凝土空心柱抗压刚度计算公式,并得到了复式空心钢管混凝土柱在轴力作用下的应力分配比。同时分析了核心混凝土泊松比、内钢管泊松比、外钢管泊松比、内钢管壁厚、外钢管壁厚对复式空心钢管混凝土柱的抗压钢管和应力分配比的影响,得到了复式空心钢管混凝土柱轴压应力不是按弹性模量比分配、内外层钢管壁厚和泊松比对彼此无显著影响等结论。     

水泥混凝土路面病害原因及防治措施分析

水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散能力强、稳定性好的路面结构.随着修筑里程的增长,实践经验的积累,科学研究的深入,水泥混凝土路的修筑技术逐步改进,质量不断提高.本文针对水泥混凝土路面中常见的板块断裂、破碎、纹裂等病害进行了探讨.分析了病因并提出了相应的防治措施,以期消灭水泥混凝土路面的常见病害,保证水泥混凝土路面质量,延...     

先张法预应力混凝土板梁反拱超值与裂缝分析

反拱与裂缝是先张法预应力空心板桥梁常见的质量问题,文章在施工过程中质量控制和实验检测的基础上,通过对先张法预应力混凝土空心板桥设计与施工的总结,从梁体的受力、混凝土性质及施工工艺等方面,综合分析先张法预应力空心板反拱与裂缝病害的成因,并初步提出处理方法和各环节的注意事项.     

钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能

为研究钢框架-再生混凝土空心条板填充墙的抗震性能,对2榀单层单跨的钢框架-再生混凝土空心条板填充墙试件进行了低周往复加载试验,研究了墙体开洞对试件的破坏模式、延性、承载力和刚度等的影响,并结合有限元模拟进行了可行性验证.结果表明:墙体开洞对试件的破坏模式影响不显著,对延性、承载力和刚度有轻微的负面影响,但试件仍可以满足抗震要求.同时,针对空心条板填充墙的安装工艺与连接方式提出了改进意见.有限元模拟结果与实际试验结果吻合较好,验证了该结构体系的可行性,为其抗震设计提供了参考依据.     

反拱水垫塘拱端结构稳定的研究

利用冲击射流理论和重力相似准则及同时满足紊流阻力相似的条件,建立了高水头、大流量作用下反拱水垫塘精细模型。在拱圈底板块止水设施破坏和底板块锚固失效的条件下,研究了拱端轴力的变化规律。试验和分析表明,沿水流方向,拱端力在冲击点上下游各0.1 m附近达到最大,沿流程衰减;拱端力大小随拱圈振动底板块数目的增多而增大;通过转换得到拱端最大受压强度,在试验范围条件下的底板块尺寸,最大径向相对位移小于底板块厚度的70%时,满足抗压强度要求。