九江长江公路大桥索塔高性能粉煤灰混凝土的早期抗裂与长期变形性能

结合九江长江公路大桥索塔工程,对掺粉煤灰的高性能混凝土配合比的早期开裂敏感性与长期变形性能进行了试验。结果显示,与同强度等级未掺粉煤灰的混凝土相比,掺入质量分数22.5%的Ⅰ级粉煤灰等量取代硅酸盐水泥配制的C50混凝土,其不仅具有良好的工作性能和力学性能,且水化热温升和早期自收缩下降、温度应力储备增加、抗塑性收缩开裂能力提高;同时,长期干燥收缩和徐变降低。掺入0.75kg/m3聚丙烯纤维可进一步提高其早期抗裂性能。     

箱梁C55高性能混凝土的抗裂性能研究

针对鄂东长江公路大桥预应力混凝土宽箱梁,通过水化热、绝热温升、平板开裂、干燥收缩、温度～应力开裂等试验方法,研究箱梁C55高性能混凝土的早期抗裂性能.试验结果表明,采用适量粉煤灰或粉煤灰与矿粉复掺,可以改善箱梁C55高性能混凝土的抗裂性能,掺入聚丙烯纤维可进一步提高其抗裂性能.箱梁采用粉煤灰高性能混凝土,未发现有害裂缝,外观良好.     

某斜拉桥主塔墩承台大体积混凝土配合比优化设计

从材料角度论述了大体积混凝土的配制原则，通过大量的试验研究，配制出抗裂性能好、绝热温升低的大体积混凝土。本试验研究为C40主塔墩承台大体积混凝土温度应力计算提供了依据，也为大体积混凝土温控施工提供了有力的保障。     

大型隧道薄壁混凝土衬砌变形性能研究

大型隧道薄壁混凝土衬砌收缩开裂严重地影响其使用功能和寿命,通过温度应力试验机和平板法试验对衬砌混凝土早期应力和开裂等变形性能进行了测试,探讨了新型膨胀剂和纤维复掺对混凝土衬砌早期塑性开裂性和应力的影响。试验结果表明:掺6%~8%的膨胀剂可有效补偿和减少衬砌混凝土收缩,应力储备提高了25%,降低了隧道混凝土衬砌开裂。     

沪通长江大桥主航道桥桥塔温度场与膨胀调控抗裂技术

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔高330m,塔身采用C60混凝土,单塔混凝土方量超过6万方(不含塔座)。为降低桥塔混凝土开裂风险,采用等温量热和变温变形试验确定水泥水化调控材料掺量以及复合膨胀材料配比,通过缩尺模型试验研究混凝土抗裂性能,基于此制备抗裂混凝土并应用于29号墩桥塔施工中。结果表明:0.2%掺量的水化调控材料可降低水泥水化放热速率峰值约50%;掺入配比为50%CaO+50%MgO的膨胀材料可增加混凝土温升阶段膨胀变形约1倍,减小温降阶段收缩变形约30%;与普通混凝土相比,抗裂混凝土模型中心温度峰值降低了6.4℃,膨胀变形增大了1倍以上,收缩变形减小100με;29号墩桥塔采用抗裂混凝土施工,显著降低了实体结构收缩拉应力与开裂风险。     

槟城二桥大体积承台混凝土的配制技术

通过对马来西亚槟城二桥大体积承台混凝土配合比的设计试拌及施工效果的总结,从原材料角度论述了大体积混凝土的配制原则,采用大量掺合料技术,通过大量的试验研究,配制出可泵性好、抗裂性能优良、绝热温升低的大体积混凝土.     

黄埔大桥承台大体积混凝土研究与应用

经对黄埔大桥承台大体积混凝土配合比进行优化设计后,配制出大掺量矿物掺合料混凝土,工作性能优良、绝热温升低、抗裂性能好;对大体积混凝土内部温度场进行计算机仿真和最大温度主应力值计算,从理论上证明了黄埔大桥承台大体积混凝土的安全性。     

控制混凝土沉井开裂的施工控制关键技术研究

沪通长江大桥主航道桥为主跨1 092m的双塔钢桁梁斜拉桥,桥塔墩采用86.9 m(长)×58.7m(宽)×105m(高)的沉井基础,针对超长超宽混凝土沉井易发生早期裂纹的情况,研究控制混凝土沉井开裂的施工关键技术。考虑造成混凝土沉井开裂的因素——混凝土水化热、混凝土收缩、温度梯度,确定采用分节分块浇筑混凝土、设置后浇段以及局部抗裂钢筋相结合的裂纹控制措施。在上游段设置后浇段+增设抗裂钢筋、留2处不设置后浇段的措施,中间段设置后浇段、不设抗裂钢筋的措施,下游段设置后浇段+增设抗裂钢筋,并布置测量元件监测结构应变和应力。结果证明,设置抗裂钢筋使混凝土收缩应力沿钢筋轴向均匀分布,避免在截断处出现应力集中,设置后浇段可使后浇段两侧一定范围的混凝土自由变形,释放混凝土收缩产生的拉应力,提高了混凝土的抗裂性能,避免了混凝土沉井出现裂纹。     

C50～C60海工耐久混凝土的试验研究

通过平板抗裂试验及RCM法研究了海工耐久混凝土的早期抗裂性与抗氯离子渗透的能力。结果表明,使用P.Ⅱ42.5硅酸盐水泥、Ⅱ区中砂5、~25 mm碎石、Ⅰ级或Ⅱ级低钙粉煤灰、粒化高炉矿渣粉及新一代高性能高效减水剂可以配制出C50~C60海工耐久混凝土。     

基于灰靶决策优化的玄武岩纤维混凝土配合比设计及其阻裂增韧性能评价

为得到阻裂增韧性能优异的玄武岩纤维桥梁混凝土,在配合比设计时,基于灰靶决策优化理论对玄武岩纤维混凝土进行力学与抗裂性能的初步材性优选,同时通过平板抗裂、干燥收缩、三点弯曲韧性试验研究玄武岩纤维在混凝土塑性阶段、养生期内的阻裂抑缩及后期承荷时的增韧作用规律,综合分析得出在混凝土中阻裂增韧性能最优的玄武岩长度、掺量.试验结果表明:玄武岩纤维能有效延缓塑性裂缝开展时间、降低裂缝面积,对降低失水收缩和改善脆性开裂也极为有利,长度为12 mm、掺量为0.06％的玄武岩纤维混凝土阻裂增韧性能综合最优.     

碳氢火灾下钢-混组合梁破坏试验研究

为研究钢-混组合梁(钢结构桥梁)遭遇碳氢火灾时的耐火性能与抗火设计方法,设计制作了3榀大比例钢-混组合缩尺试验梁,包括简支体系箱形截面梁、连续体系箱形截面和双肋工字形钢截面梁。开展了碳氢火灾下(前期燃油急速升温和后期天然气维持高温)简支梁跨中受火和连续梁单跨局部受火试验,获悉了截面温度场、受火跨和非受火跨挠度变化路径、裂缝发展模式、钢板屈曲特征和破坏模式。分析得到了组合梁在碳氢火灾下的耐火极限,深入揭示了组合梁截面类型和结构体系对组合梁耐火性能的影响机理。试验结果表明:混凝土具有显著的热沉效应,火灾下钢梁的升温速率远快于混凝土板,停火后钢梁温度迅速降低而混凝土板温度持续升高,混凝土板上层的温度在停火48 min后仍然呈走高趋势;碳氢火灾下简支体系钢-混组合梁的挠度从初期就表现出快速增大的趋势,最终因挠度过大而失效;连续体系钢-混组合梁受火跨的挠度在初期增长较为缓慢,最终由于墩顶负弯矩区和跨中正弯矩区均出现塑性铰,梁转为机构体系,使得跨中挠度快速增大而破坏;连续体系钢-混组合梁非受火跨由于变形协调性先上拱,随后由于受火跨刚度衰退转向下挠;闭口截面箱梁仅外表面受火,其耐火性能显著优于双肋工字形钢截面梁,在相似荷载水平下其耐火极限分别为48 min和42 min;连续体系钢-混组合梁由于多余约束的存在,从受火开始就发生剧烈的内力重分布和变形协调,相较于简支梁,其耐火极限可提高100%;高温下连续体系钢-混组合梁出现的塑性铰与常温下的不同,是一种刚度逐渐降低的时变塑性铰。研究成果可为钢结构桥梁的耐火试验方法提供指导依据,也可为其抗火设计方法奠定理论基础。     

梯度温度作用下装配式混凝土箱梁温度应力分析

装配式混凝土箱梁在温度作用下产生的结构次内力是造成其开裂的重要因素.为研究装配式混凝土箱梁在梯度温度作用下的温度应力分布,对4种不同国家设计规范梯度温度模式下装配式混凝土箱梁温度场进行分析.通过建立某五跨装配式混凝土箱梁实体单元模型,施加温度荷载,对不同温度场下连续装配式混凝土箱梁的应力与变形进行计算.结果表明,装配式...     

基于统计分析的混凝土箱梁温差标准值研究

为了确定混凝土箱梁内部最不利正温差和反温差的大小,对处于施工阶段的某混凝土连续箱梁桥进行了为期1年的温度效应观测.在实际温度观测数据的基础上,采用统计分析中假设检验和参教分析的方法对混凝土箱梁温差标准值进行了分析,进而计算出混凝土箱梁正温差和反温差相应的标准值.结果表明,混凝土箱梁正温差和反温差服从不同的Weibull概率分布;混凝土箱梁正温差标准值为24.8℃,反温差标准值为-10.9℃.     

江市特大桥箱梁混凝土水化热温度实测与分析

混凝土水化热是引起箱梁产生早期裂缝的主要因素之一。本文对江市特大桥19#墩右幅0#块箱梁混凝土水化热温度场进行了现场实测,并用Midas／Civil软件建立有限元模型进行了仿真分析,计算值和实测值吻合良好。基于实测和分析结果对内外温差控制、混凝土配合比设计及早期开裂控制提出若干建议,对箱梁开裂控制工作具有指导性意义。     

燃油火灾下预应力混凝土梁耐火试验

为研究预应力混凝土（PC）桥梁遭遇燃油火灾时的耐火性能，设计制作了3榀大比例PC简支缩尺模型试验薄腹梁，包括1榀箱形截面梁和2榀双T形截面梁，以荷载水平和截面类型为试验参数，开展了燃油火灾升温条件下PC梁局部受火试验。获取了梁截面混凝土温度和预应力钢束温度变化、跨中挠度变化、有效预应力衰变、裂缝开展、爆裂分布与深度以及耐火极限相关试验数据，深入探索了燃油火灾高温下PC梁的损伤演化规律和破坏模式。试验结果表明：梁截面各测点温度在受火期间随着受火时间的增加其整体趋势不断升高，由于水分的蒸发造成温度曲线在100 ℃~120 ℃之间有一明显的缓平段，箱形截面梁箱内温度在达到100 ℃后几乎保持不变。停火后，混凝土内部和预应力钢束温度持续升高，距受火面距离越远，在停火后升温持续时间越长，预应力钢束在停火后最高升温161 ℃。火灾下PC梁挠曲变形分为受火初期显著增长、受火中期缓慢增长和受火后期急速增长3个阶段，最终由于预应力钢束断裂表现出明显的脆性破坏特征。按常温下适筋梁设计的PC模型试验梁在火灾高温下呈现为少筋梁破坏特征；钢束的有效预应力在火灾高温下表现出先增加、后衰减，最后被拉断应力突然降低的三阶段变化特性。箱形闭口截面梁的混凝土温度和预应力钢束温度均低于双T形开口截面梁，其耐火性能明显优于双T形开口截面梁，破坏时预应力钢束临界温度分别为397 ℃和319 ℃。荷载水平由0.35增加至0.55时，火灾下PC梁耐火极限降低21%，破坏时预应力钢束临界温度由416 ℃降低至319 ℃。研究成果可为PC桥梁耐火试验提供方法指导，为其抗火设计和灾后应急提供理论依据。     

预应力混凝土箱梁水化热裂缝控制与预防

目前大跨预应力混凝土箱梁桥的早期开裂现象较为普遍,已成为桥梁工程界极为重视的重大技术问题。水化热是引起混凝土箱梁早期裂缝主要原因之一。以某箱梁桥水化热实测数据为基础,探讨不同配合比条件下水化热对箱梁混凝土早期开裂的影响,结果表明：过高的水化热是引起箱梁腹板早期开裂的主要原因之一,实际施工可在混凝土中掺入适量粉煤灰,以减少水泥用量从而降低混凝土的水化热,就该桥测试数据而言,掺入了18%的粉煤灰可显著的降低箱梁混凝土水化热的影响。大跨预应力混凝土箱梁桥施工早期应采取有效措施使结构的内外温差控制在30℃以内。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。     

混凝土连续箱梁桥拼接拓宽后箱梁顶板病害分析

为探讨桥梁横向拼接拓宽给既有预应力混凝土箱梁桥箱梁桥面板可能带来的结构病害,利用有限元方法分析新旧箱梁之间产生的相互作用以及对既有箱梁结构应力状态的影响,研究既有箱梁顶板和翼缘板在拓宽后可能产生的结构病害及其产生的机理。结构分析中考虑的主要参数包括新建混凝土桥梁的收缩及徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差、温度梯度以及车辆活载作用。研究结果表明：拓宽后既有箱梁的部分顶板和靠近新建箱梁的大部分内侧翼缘板顶面普遍处于较大的拉应力状态,其中新建桥梁混凝土收缩和徐变效应、新旧箱梁之间的不均匀沉降差是主要原因,将很可能造成翼缘板上翼缘大部分区域开裂,设计时需采取相应加固措施,并建议了箱梁桥面板横向加固方法;拓宽后新旧箱梁整体结构在梁端截面将发生较大的横向偏移变形,极有可能挤压侧向抗震挡块,造成结构损害,因此有必要限制需拓宽的混凝土连续箱梁桥总长;应重视以往桥梁拓宽设计时忽视的箱梁桥面板横向应力状态变化及其可能带来的结构病害,设计者应充分注意桥梁拓宽所带来的不利影响。     

钢筋混凝土连续宽箱梁受力性能试验

为研究连续箱梁混凝土开裂后的内力重分布和翼缘有效分布宽度的变化规律,制作了钢筋混凝土(RC)连续宽箱梁模型,并对加载至混凝土开裂这一过程进行了试验,研究了均布荷载作用下连续箱梁各控制截面应力及应变分布规律、翼缘有效分布宽度、挠度和抗裂性能变化情况。基于换算截面法,运用变分原理对开裂混凝土连续箱梁的剪力滞效应进行了分析,并与规范方法和试验结果进行了对比。考虑弹性支座的影响,对连续箱梁的内力重分布与变形进行了分析,分析结果与试验结果吻合较好。     

体外配置CFRP预应力筋混凝土箱梁受力性能试验研究

制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。