再生骨料性质与原生混凝土强度等级的关系

依据《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ52—2006）研究原生混凝土强度等级与再生骨料性质的关系．结果表明：当原生混凝土强度等级低于C40时,原生混凝土强度等级对再生骨料表观密度影响不大．再生骨料吸水率与砂浆含量随原生混凝土强度等级升高分别呈相关性很好的指数式与线性降低．而当原生混凝土强度等级不同时,影响再生骨料吸水率的主要因素为再生骨料的砂浆含量与表观密度,二者影响程度之比为1. 5．因此,制备高性能的再生骨料混凝土宜采用较高强度等级的废弃混凝土制备再生骨料．原生混凝土强度等级应为再生骨料质量分类考核指标之一．     

再生骨料混凝土梁的阻尼性能及其机理分析

混凝土构件的阻尼性能与其混凝土骨料组分的特性密切相关.以不同再生骨料取代天然砂石,采用悬挂梁自由振动衰减法测试再生骨料混凝土梁弹性阶段一阶阻尼比,并探讨其与混凝土强度、弹性模量间的关系;通过氮气吸附法和扫描电镜测试再生骨料混凝土的孔隙结构与界面特征,分析其阻尼机理.结合文献数据的对比分析表明:相比于天然骨料混凝土梁,再生骨料混凝土梁的阻尼比显著增大,阻尼比随混凝土强度、弹性模量的减小而增大,骨料特性尤其是骨料表面改性对混凝土阻尼性能影响显著.再生骨料取代天然砂石,增大了混凝土的总孔体积、平均孔径,增加了薄弱界面过渡区,界面过渡区的滑移摩擦及孔隙的柔性缓冲作用,是再生骨料混凝土梁阻尼增加的主要因素.     

单一粒径混凝土的透水性研究

作为一种新型环境友好型现代建筑材料,透水混凝土的强度和透水性相协调至关重要。以透水系数3.0为目标,研究粗骨料单一粒径条件下,C30混凝土的水灰比、骨料粒径与强度和透水性的关系。结果表明,在粒径不变的条件下,透水混凝土强度随水灰比的增大而提高,透水性随水灰比的增大而降低;在水灰比不变的条件下,透水混凝土强度随骨料粒径的增大而降低,透水性随骨料粒径的增大而提高。当水灰比增大时,粒径对混凝土强度和透水性的影响率趋于稳定;当骨料粒径增大时,水灰比对混凝土强度和透水性的影响率呈现先增大后减小的趋势。     

再生混凝土L形柱正截面承载力研究

采用纤维截面法编制了再生混凝土L形柱N-M曲线和Mx-My曲线的计算程序,研究了再生混凝土强度等级、再生粗骨料取代率、轴压比和荷载角对再生混凝土L形柱正截面承载力的影响规律。结果表明:随着再生混凝土强度等级的提高,L形柱正截面承载力显著增加;随着取代率的增加,L形柱正截面承载力减小;当轴压比增加时,L形柱正截面承载力先增大后减小;当荷载角增加时,L形柱正截面承载力先减小后增加。     

矩形钢管再生混凝土短柱的轴压性能

通过6个试件的轴心受压试验,考察了再生粗骨料取代率和截面长宽比对矩形钢管再生混凝土短柱的破坏形态、荷载-变形曲线及承载力等力学特性的影响.结果表明:随再生粗骨料取代率的增大,矩形钢管再生混凝土短柱的轴压承载力和组合弹性模量及相对承载力系数减小,而后期承载力系数增大;截面高宽比对试件相对承载力系数变化规律的影响很小,而截面高宽比越大试件的后期承载力系数越小.在选用合理的材料本构关系模型的基础上,建立有限元模型对矩形钢管再生混凝土短柱的轴压性能进行了模拟,总体上有限元模拟结果与试验结果吻合较好.     

劲性钢筋轻骨料混凝土梁正截面受弯数值模拟

为研究劲性钢筋轻骨料混凝土构件的抗裂性能,采用跨中集中荷载的加载方式,通过数值模拟,分析劲性钢筋轻骨料混凝土梁受弯构件变形与荷载的关系。模拟结果表明:劲性钢筋轻骨料混凝土梁刚度较大,但破坏时挠度很大,有很好的延性。当受压区混凝土压碎破坏时,试验梁仍具有很大的承压能力。随着跨中荷载的增大,梁的位移变形也随之增多。跨中荷载增加到40 t时,梁的位移变形开始大幅度增大,导致混凝土开裂。混凝土开裂后,试件截面刚度退化,裂缝宽度增幅显著,裂缝宽度逐渐加宽。试件梁开裂后,裂缝宽度随荷载变化的增长趋于稳定,抗裂性能较好。模拟结果与试验值相符。     

轻骨料混凝土单轴力学性能统一计算方法

针对国内对普通轻骨料混凝土和高强轻骨料混凝土的单轴力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处所得的计算结果误差较大,且不便应用于轻骨料混凝土结构计算与分析等问题,通过对国内大量的普通轻骨料混凝土和高强轻骨料混凝土单轴受力性能试验资料进行统一分析,发现轻骨料混凝土强度等级在LC10～LC80时其各力学性能指标均具有连续变化规律。基于统计分析方法,对不同强度等级轻骨料混凝土的各种力学指标进行统一分析,提出适用于各种强度等级轻骨料混凝土的尺寸换算系数、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈拉强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和轴心受拉峰值应变等统一计算公式,建立不同强度等级轻骨料混凝土轴心受压、受拉应力-应变全曲线方程,计算结果与实测结果较吻合。     

全级配混凝土梁动强度提高机理研究

基于细观力学方法对全级配混凝土梁的动强度提高机理进行研究.假定混凝土由骨料、砂浆和界面三相材料组成,按全级配混凝土实际配比生成随机混凝土骨料模型.采用塑性损伤模型并考虑材料的应变软化,利用全级配混凝土梁的静弯拉(破坏)试验标定骨料、砂浆和界面的参数.在此基础上对冲击荷载下全级配混凝土梁的动弯拉破坏过程进行数值模拟,重点讨论惯性效应和应变率效应对混凝土材料强度增强因子的影响.研究结果表明:(a)当应变率小于8s-1时,材料惯性对梁的极限荷载影响可以忽略不计;当应变率大于8s-1时,材料惯性对全级配混凝土强度的动力增强因子(SDIF)影响增大.(b)当应变率小于20s-1时,率效应对SDIF影响较大,在高应变率区SDIF主要受材料惯性的影响.此外,探讨了初始缺陷(损伤)对全级配混凝土梁破坏荷载的影响.     

HSLWAC梁收缩和徐变预应力损失试验

对5根高强轻骨料混凝土梁、1根低强轻骨料混凝土梁和1根普通混凝土梁进行了持续1年的预应力损失试验,并进行了与普通混凝土对比的收缩和徐变材性试验.试验结果表明,相同强度的轻骨料混凝土的早期收缩小于普通混凝土,后期收缩大于普通混凝土;相同强度的轻骨料混凝土徐变系数小于普通混凝土;轻骨料混凝土梁的预应力损失比普通混凝土梁的预应力损失大.结合编制的混凝土结构时随性能分析程序,基于材料收缩徐变试验进行分析,计算结果与试验结果吻合较好.采用多种规范方法对所做试验和文献的预应力损失进行了分析对比,建议了高强轻骨料混凝土梁预应力损失计算公式.     

钢纤维陶粒轻骨料混凝土受拉性能试验

采用工程中常用的陶粒作为轻骨料,制成界面粘结强度较高的陶粒轻骨料混凝土,研究不同钢纤维掺量的钢纤维轻骨料混凝土的受拉性能.根据试验数据得出钢纤维轻骨料混凝土立方体劈拉强度随钢纤维体积率变化的规律,拟合出其劈拉强度与立方体抗压强度的关系式.试验结果表明,其抗拉强度提高幅度较大.当钢纤维体积率为2.5%时,试件的劈拉强度和抗折强度值分别提高55.9%和77.31%,钢纤维轻骨料混凝土的拉压比也随着钢纤维体积率的增加而增大.     

预制再生混凝土框架模型模拟地震振动台试验

选用不同地震波,通过模拟地震振动台对首例1/4缩尺再生粗骨料取代率为100%的预制再生混凝土框架模型进行了3种地震波输入试验.通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、结构振型、阻尼比等动力特性,研究了加速度、楼层剪力、位移动力反应,记录了结构在试验中的开裂等现象.试验分析表明,随着地震动峰值强度的增加,模型呈现自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数逐渐降低、楼层剪力逐渐增大的趋势;在弹塑性阶段后期,后浇节点刚度退化迅速,层间位移明显增大.采用层间位移作为评估标准,对预制再生混凝土框架的抗震能力进行了评价,表明预制再生混凝土框架抗震性能良好,但应采取必要措施加强梁柱节点的耗能能力.     

碳酸盐岩孔洞模型中超声波传播特性

 以孔洞型碳酸盐岩的小岩柱为对象,采用二维超声波数值模拟与物理模型实验相结合的方法,从运动学及动力学角度,研究了多频率下超声波在不同尺寸、形状及分布的孔洞模型中的传播特性。结果表明,不连续分布的单孔洞,其尺寸变化对声波速度几乎无影响但与衰减系数呈正相关,在相同尺寸下随测试频率的增加声波速度有增加的趋势,衰减系数与频率间呈幂函数递增关系;圆形孔洞、方形孔洞对声波速度影响与孔隙度有关,孔隙度9%为临界值,低于9%时影响不敏感（可忽略）,高于9%时圆形孔洞对衰减系数的影响大于正方形孔洞的影响;椭圆形孔洞的影响与其纵横比有关,纵横比大于1时,随纵横比增加衰减系数的变化幅度较小,反之则衰减系数的变化幅度较大;随孔洞分布集中度的增加,声波速度呈线性规律减小,衰减系数呈线性规律增加。     

随机荷载下索梁结构拉索参数振动分析

采用拉索参数振动和索-梁-塔相互振动的有限元方法,以1993年Fujino进行的索梁结构试验模型为对象,进行随机荷载下拉索参数振动计算和分析.结果表明,当随机荷载强度达到一定水平时拉索发生参数振动,横向振动位移远高于主梁位移;三自由度的理论解析法只适用于主梁竖向一阶频率与拉索横向一阶频率之比为2∶1的索梁结构,对于主梁竖向二阶频率与拉索横向一阶频率之比为2∶1的索梁结构,该方法求得的主梁竖向位移偏小.     

基于可靠度的再生混凝土梁最小配筋率研究

为考察再生混凝土强度变异性对再生混凝土梁最小配筋率的影响,以普通混凝土梁最小配筋率为参照,保持规范目标可靠指标不变,分析了再生混凝土梁受弯时的最小配筋率和受剪时的最小配箍率,并将结果与普通混凝土梁进行了对比.分析结果表明,再生混凝土梁受弯时,由于钢筋的存在,再生混凝土强度的变异性对其受弯承载力变异性的影响较小,再生混凝土梁的最小配筋率提高很小.对于再生混凝土梁受剪,当再生混凝土强度变异系数为0.2时,C30再生混凝土梁的最小配箍率为0.17%,相比较普通混凝土梁约增加32.0%.通过合理增加配筋可以保证再生混凝土梁的受弯、受剪可靠指标与普通混凝土梁一致.     

装药形状对两端开口钢筒结构变形规律的影响

采用数值模拟与爆炸实验相结合的方式,研究了装药形状对两端开口圆柱钢筒结构变形规律的影响.采用显式动力分析软件LS-DYNA,并选用Johnson Cook模型模拟钢筒的动态变形,研究了方形、球形和柱形等不同形状装药对无加固圆柱钢筒塑性变形的影响规律,对比实验得到的残余变形测量结果,验证了钢筒计算模型和参数设置的有效性.同时,研究了不同长径比柱形装药对混凝土加固圆柱钢筒结构的影响.结果表明,在相同的装药量下,结构塑性变形与装药的几何形状密切相关.采用大长径比的装药形状,两端开口圆柱钢筒的环向变形明显增大.在设计防护结构时,必须高度重视装药形状对结构变形的影响.     

基于贝塞尔曲线的卵石骨料混凝土细观模型

针对目前卵石骨料混凝土细观模型的研究不足建立了一种基于贝塞尔曲线的卵石骨料模型,并通过图像处理方法获取了真实卵石骨料的长宽比和半径变异度两个重要参数的概率分布特性。在此基础上,进一步开展了混凝土细观模型迂曲度的研究。结果表明:贝塞尔曲线可以有效地模拟具有光滑边缘的卵石骨料;对真实卵石骨料形状的图像处理结果表明,骨料长宽比服从一般极值分布,取值大多在1.0～3.0之间,半径变异度服从对数正态分布,取值大多在0.1～0.8之间;卵石骨料混凝土细观模型的迂曲度小于碎石骨料,且两者的差别随着骨料含量的增加而增大。     

横隔板对简支Ⅱ形梁自振基频的影响分析

针对铁路提速后预应力混凝土简支Ⅱ形梁横向刚度不足的问题,以某40m预应力混凝土简支Ⅱ形梁为研究对象,系统分析了横隔板的位置、数量和厚度对梁体自振基频的影响。研究结果表明：横隔板的位置、数量对梁体的竖向自振频率影响不大,但不同横隔板布置方式对梁体的横向自振频率影响较为显著,梁端横隔板比跨中横隔板对梁体的横向自振频率影响更显著;随着横隔板厚度的增加,横向自振频率增加而竖向自振频率减小。利用分析结果,本文计算分析了不同横隔板的加固组合方式,确定了两侧梁端各3块横隔板加厚至0.7m为该桥横向刚度的最优加固方案。     

装配式混凝土简支斜梁桥基频实用计算公式

以一座典型装配式混凝土简支梁桥为工程背景,采用数值分析方法开展斜交角、跨径、桥面宽度和横向扭转刚度对斜梁桥基频的影响分析.结果表明:随着斜交角增长,桥梁前三阶竖向振型对应频率增大;随斜梁桥跨径增大,结构整体竖向刚度降低,基频明显减小,减小速率趋缓;受斜梁桥弯扭耦合力学特征影响,基频随截面抗扭刚度增加显著提高.依据各关键参数对斜梁桥基频的影响分析结果,在现行规范桥梁基频估算公式的基础上,提出考虑截面抗扭刚度和斜交角的混凝土简支斜梁桥基频估算改进公式.通过多座实桥试验数据验证改进公式的精度和适用性.     

基于机桥耦合振动的滑行道桥优化设计研究

为优化滑行道桥的受力性能,对飞机-滑行道桥耦合振动响应规律进行了深入研究。通过建立滑行道桥简支梁和连续梁的理论方程,借助有限元软件ANSYS对比分析了简支梁桥截面形式、跨度以及连续梁桥跨数、边跨比对机桥耦合振动的影响。结果表明,当简支梁桥的截面高度和跨度相同时,箱型梁桥的跨中最大挠度要显著小于T型梁桥,而基频均高于T型梁桥。滑行道桥的基频和跨度都会影响结构的振动响应,桥梁的跨中最大挠度随着跨度的增加,先减小后增大;当滑行道桥跨度较小时,由于其基频和飞机振动频率接近,跨中位移响应较大,随着跨度的增加,滑行道桥基频和飞机频率逐渐远离,跨中最大挠度逐渐减小,当跨度达到一定值时,跨中最大挠度再次增加。综合考虑基频和跨度的影响,对于A320飞机,17～20 m跨度的滑行道桥振动响应最小。对于连续梁桥,随着跨数的增加,滑行道桥跨中最大挠度逐渐下降趋于平缓,对于跨度约20 m的连续梁滑行道桥,四、五跨数是较好的桥梁形式,且最优边跨比分别为0.95和0.94。研究结果为滑行道桥结构的优化设计与诊断技术提供重要的参考依据。