钢筋混凝土保护层锈胀裂缝宽度研究Ⅱ

锈胀裂缝宽度是混凝土结构耐久性与设计评估的重要参数。通过加速电腐蚀试验。深入探讨了裂缝宽度与锈蚀程度、保护层厚度等影响因素的相互关系,并进行了理论模型有效性的验证及分析。考虑工程运用的适用性,基于模型分析及试验研究结果给出了锈胀裂缝宽度的简化实用计算式。     

基于黏结-滑移效应的钢筋混凝土梁裂缝宽度数值计算

基于黏结-滑移理论对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的计算进行说明,指出采用数值计算方法进行分析的必要性.在综合考虑钢筋与混凝土间的黏结-滑移效应、裂缝间混凝土拉伸硬化效应以及材料非线性本构关系等问题的基础上,建立钢筋混凝土梁构件裂缝宽度计算的数值模犁.以8根HRB500级高强钢筋混凝土梁受弯开裂试验为例,将试验结果、规范公式计算结果以及数值模型预测结果进行对比分析.研究结果表明:试验梁短期最大裂缝宽度的模型预测结果与试验结果较符合,两者比值的均值为1.098,变异系数为0.146 5;而规范公式计算值则普遍大于试验值,需要进行适当修正.取等间距开裂的模型梁进行算例分析,得出平均裂缝宽度预测值与规范公式的计算值较吻合,进一步验证了该数值计算模型是一种有效的、准确的裂缝宽度分析方法.     

基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计方法

采用裂缝实际调查和影响因素数值分析,研究基于可靠度的CRCP配筋率设计方法.通过实际调查CRCP路面裂缝间距与宽度分布情况,认为裂缝间距的分布符合对数正态分布模型,裂缝宽度的分布符合正态分布模型;分析了钢筋直径、配筋率、混凝土极限拉应力及钢筋与混凝土之间的黏结应力对裂缝间距和裂缝宽度的影响规律;通过CRCP路面失效概率分析,认为裂缝间距与裂缝宽度的可靠度主要与设计裂缝间距及参数的变异水平有关.给出了CRCP的横向裂缝最佳间距值,得出基于可靠度的连续配筋混凝土路面配筋率设计法.     

聚丙烯纤维混凝土梁裂缝发展的试验研究与模型计算

为探究PP-ECC梁在弯曲荷载作用下的裂缝发展规律,制作了8根PP-ECC梁和2根RC梁,首先通过四点弯曲加载研究了其裂缝发展形态、裂缝宽度和延伸高度,并与RC梁进行对比;然后,在考虑梁构件受弯时ECC的抗拉能力的基础上,基于粘结滑移理论和平截面假定建立了裂缝平均间距模型、裂缝最大宽度模型及裂缝最大延伸高度模型,并通过模型计算结果与试验结果的对比对各模型的合理性和准确性进行了验证。结果表明:PP-ECC梁在单轴拉伸时具有明显的应变-硬化特性,呈现多条微裂缝发展的破坏模式;PP-ECC梁在弯曲荷载下的裂缝数量显著多于RC梁,且裂缝发展贯穿整个试验过程;PP-ECC梁主裂缝宽度和延伸高度均小于RC梁,且随荷载增加而呈现较均匀的发展状态;基于粘结滑移理论建立的PP-ECC梁裂缝平均间距模型的精度系数在0.95～1.05之间,裂缝最大宽度模型的精度系数在0.85～1.2之间,基于平截面假定建立的裂缝最大延伸高度模型的精度系数在0.95～1.1之间。     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

反向加载条件下CFRP加固混凝土梁裂缝演化的试验研究

通过对4根存在较大宽度裂缝的混凝土梁在反向加载条件下的碳纤维(CFRP)加固试验,分析了在反向加载条件下碳纤维加固梁的力学性能及裂缝的开展规律,表明采用该方法在第二次加载过程中混凝土梁的最大裂缝的宽度也可以得到有效的控制,可以减小裂缝宽度20％～50％．试验结果及理论分析表明该加固方法对减小混凝土梁的裂缝宽度、改善梁的应力分布有显著效果．     

高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的试验研究和分析

为了研究配置高强钢筋混凝土梁开裂后的使用性能,对14根配置500MPa钢筋的混凝土梁进行了受弯性能试验.给出了梁侧面裂缝宽度沿裂缝高度的分布规律;梁底面裂缝宽度沿梁宽变化规律;典型位置处平均裂缝宽度与弯矩关系等,并对裂缝宽度值进行了统计分析.由本次试验和其他相关试验的数据分析表明:在钢筋应力较高时产生的次生裂缝会明显抑制主裂缝的扩展速度;我国现行规范的裂缝宽度公式的计算值明显大于试验值,不适用于配置高强钢筋混凝土梁的情况.对钢筋高应力下的裂缝宽度主要影响因素进行了分析,并提出了配置高强钢筋混凝土梁裂缝宽度的2种计算模式.建议公式与试验结果吻合较好.     

高强箍筋混凝土梁斜裂缝宽度试验研究

对20根配有500 MPa钢筋作为抗剪箍筋的混凝土梁进行试验,分析加载方式、混凝土强度、截面形式以及配箍率对混凝土梁斜裂缝宽度的影响.在试验的基础上,建立合理的计算模型,推导钢筋混凝土梁斜裂缝宽度的计算公式.研究结果表明,采用建议的计算公式可以定量计算钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度,计算结果满足工程应用精度要求.     

倾倒滑塌式崩塌预警判据研究

通过对倾倒滑塌式崩塌变形破坏机制的分析,确定控制崩塌失稳的关键块体及其破坏过程.根据莫尔库伦准则建立崩塌极限状态下的平衡方程,依据断裂力学理论确定临界裂缝深度,并以此确定极限平衡方程中崩塌的自重,再由极限平衡方程反推确定崩塌裂缝的临界宽度,最终建立崩塌裂缝临界宽度预警判据公式.通过对比物理模拟试验结果和崩塌裂缝临界宽度判据计算结果表明:裂缝临界宽度判据公式的计算结果与试验模型破坏时监测到的临界裂缝宽度值接近,裂缝临界宽度预警判据是合理可行的,可以作为倾倒滑塌式崩塌的监测预警的重要依据.     

裂缝参数对压裂水平井入流动态的影响

基于拟稳态等效井径模型、裂缝内变质量线性流模型、水平井筒变质量流模型和完井表皮系数模型,根据势叠加与连续性原理,建立压裂水平井裂缝变质量流与油藏渗流的耦合模型,分析裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率对水平井筒和裂缝的入流速度及压力降分布、压裂水平井产能的影响.结果表明:随裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率增大,水平井段入流速度、产量减小,压裂水平井和裂缝产量增大;裂缝宽度越宽、裂缝渗透率越大,裂缝入流速度越大,裂缝内压降损失越小;越靠近外侧的裂缝入流速度越快,裂缝内压力损失越大.     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁裂缝试验研究

为研究配置500 MPa纵向热轧带肋钢筋的混凝土梁的裂缝特征及评估相关规范裂缝计算公式的适用性,进行了22根钢筋混凝土梁受弯性能试验,得到22个平均裂缝间距和92组裂缝宽度数据,相应的钢筋应力范围在201~482MPa,这些试验数据可反映钢筋应力较高情况下受弯构件的裂缝开展特点.试验结果表明,按规范GB50010—2002公式计算的平均裂缝间距、平均裂缝宽度和最大裂缝宽度比试验值普遍偏大,二者之比的均值分别为1.127,1.557和1.535.根据试验结果,提出配置500 MPa带肋钢筋的混凝土梁的裂缝宽度计算公式修正建议,并给出梁侧面钢筋处和受拉边缘的平均裂缝宽度的换算关系式,建议公式的计算值和试验值符合较好.     

等效裂缝渗流模型在天然裂缝储层产能预测中的应用

 为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏产能特征,根据连续介质理论,简化了裂缝系统,建立了天然裂缝的等效渗流模型,得到了等效渗流模型稳态渗流的产能方程。应用产能方程进行实例计算,所得单井产能结果与实际油田单井产能相符合,验证了该产能方程的正确性及适用性。分析了裂缝宽度、裂缝长度和裂缝渗透率对产能的影响,结果表明,裂缝长度对产能的影响更大;当裂缝渗透率和裂缝宽度达到一定值之后,要提高产量应主要增加裂缝的长度。     

带悬挑钢筋混凝土圆板裂缝宽度探讨

通过试验，观测了圆板裂缝开展的全过程，对使用荷载阶段裂缝宽度作了分析并建立了最大裂缝宽度计算公式，计算值与实测值吻合良好。     

BFRP加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度计算

为了准确计算玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的裂缝间距与宽度,为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,设计了2组共计11片不同配筋率、不同纤维布加固量及不同加载方法的混凝土梁的试验方案。基于试验数据获取了各试验梁的裂缝形态分布及裂缝宽度数据,分析得出了未加固梁、1层纤维布加固梁、2层纤维布加固梁在不同初始荷载情况下的裂缝变化规律,并在此基础上给出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度的修正计算公式。研究结果表明:与实测结果相比,修正后裂缝间距与裂缝宽度公式的计算误差分别为1.85%~6.5%和3.33%~15.7%,而规范公式计算误差分别为4.73%~13.2%和8.69%~22.2%,与规范公式相比,提出的玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁裂缝间距与宽度修正计算公式具有更高的精确度。     

异形盾构管片原型试验混凝土裂缝宽度预测与可视化

预测和可视化监测异形盾构管片混凝土裂缝宽度和开展规律对站立式原型异形盾构管片加载系统的研发以及后续的异形盾构管片优化设计至关重要.通过梁荷载试验完善了体积率为2%的CF50钢锭铣削型钢纤维混凝土最大裂缝宽度理论公式,同时创新性地在原型管片结构试验领域引入非接触式应变光学测量系统,对管片拱顶内弧面关键区域进行裂缝实时监测.研究结果表明,基于三维数字图像技术(DIC-3D)可定义管片裂缝出现时机判定和裂缝宽度计算方法.管片裂缝宽度经历了初始、稳定和加速等三阶段发展过程,最终确定出异形盾构衬砌结构极限覆土深度为18.5 m.梁荷载试验所获最大裂缝宽度理论公式中的相关设计参数是有效的,未来可结合壳-弹簧模型计算管片内力结果进行异形盾构管片裂缝宽度的科学预测.     

开采引起的地表裂缝深度和宽度预计

以实验室模拟试验为基础,获得了地表裂缝发育的一系列规律,建立了地表裂缝发育极限深度的预计模型,建立了裂缝发育宽度和深度关系的典型曲线.实例证明,预计模型是正确的,具有很大的实用价值.     

开采引起的地表裂缝深度和宽度预计

以实验室模拟试验为基础,获得了地表裂缝发育的一系列规律,建立了地表裂缝发育极限深度的预计模型,建立了裂缝发育宽度和深度关系的典型曲线.实例证     

钢纤维全轻混凝土梁斜裂缝试验研究

为了进一步了解钢纤维全轻混凝土梁斜截面的受力性能及其斜裂缝宽度的发展规律,制作了18根试验梁,运用反位试验加载装置,采用两点对称集中加载的方法,研究了剪跨比λ、钢纤维掺量ρf和配箍率ρsv3个变量的变化对钢纤维全轻混凝土斜裂缝宽度的影响。结果表明:剪跨比过大或者过小对于斜裂缝的发展都是不利的;钢纤维掺量的增加可以有效抑制斜裂缝的发展,减小斜裂缝的宽度;箍筋在试验梁正常使用阶段几乎不起作用。最后通过对斜裂缝宽度的观测和分析,将斜裂缝宽度的计算值与试验值进行对比,提出了钢纤维全轻混凝土梁的最大斜裂缝的计算公式。     

无腋角综合管廊结构足尺模型静载试验与有限元分析

装配整体式混凝土管廊结构一般不设置腋角,为研究无腋角综合管廊结构的破坏机制、承载能力以及裂缝状况,完成一个多舱无腋角综合管廊节段足尺模型集中荷载下的静载试验,并与带腋角节段模型进行比较.试验结果表明:集中荷载作用下,管廊长跨顶板裂缝宽度达到短期作用下的裂缝宽度限值0.133 mm为控制条件,顶板最终发生剪切破坏.建立有限元模型并利用试验结果加以验证,采用非线性有限元方法分析管廊节段模型,结果表明均布荷载和集中荷载下节段模型的力学性能基本相同.根据节段模型试验和非线性有限元分析可知,无腋角和带腋角管廊结构的设计控制条件均为最大裂缝宽度,但最终破坏均为顶板的剪切破坏.适当增加管廊顶板的纵筋配筋率,不带腋角的管廊结构性能与带腋角的管廊结构性能接近.     

预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算

通过２０根预应力钢纤维混凝土梁的试验研究,分析了钢纤维长径比和体积率、箍筋间距,截面有效预压力对其斜裂缝宽度的影响;建立了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度计算的理论模式,结合试验资料的统计分析,提出了预应力钢纤维混凝土梁斜裂缝宽度的实用计算公式。