考虑耦合约束效应的钢护筒钢筋混凝土结构徐变特性试验研究

大尺度钢护筒钢筋混凝土组合构件核心混凝土徐变及其对组合构件力学性能的影响,是这类结构长期工作性能充分发挥的关键。通过设计考虑不同钢护筒厚度和核心混凝土配筋率的3类试件,对试件进行长期单一竖向载荷作用测试,并通过徐变数值换算得到试件不同时刻的徐变系数。试验结果表明,钢护筒-钢筋混凝土构件破坏形式呈现明显延性,试件塑性和韧性能力显著提升,轴向极限承载能力加强;钢护筒厚度的增加可增强对核心混凝土的约束能力,同期应变系数越低;量化了钢护筒和钢筋对核心混凝土的耦合约束效应,为钢护筒-钢管混凝土组合试件长期性能的设计提供数据基础。     

钢护筒钢筋混凝土组合结构约束效应试验研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的竖向承载性能,本文进行了系统的轴向受压力学实验。试验采用钢护筒的厚度以及钢筋配筋率作为试验变量,共浇筑6个试件。基于试验结果分析了组合结构的典型破坏特征和破坏模式、钢护筒的约束效应以及钢筋的约束效应对组合结构承载性能的影响。研究结果为钢护筒钢筋混凝土组合结构的设计和应用提供数据基础。     

考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土模型界面研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的界面力学特征,开发了考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土界面模型。在分析钢筋混凝土结构受力机理的基础上,对钢护筒和混凝土在三维尺度上的相对运动进行分解,进而建立钢护筒-混凝土界面模型的三维本构关系。选取混凝土的压缩应变作表征混凝土损伤程度的定量指标,并提出量化的计算方法来考虑混凝土的局部受压和滑移的耦合效应对界面荷载传递性能的影响。进行钢护筒-钢筋混凝土组合构件的受压性能试验,通过对比试验结果和模拟结果验证模型的适用性。     

钢护筒-钢筋混凝土结构抗拉弯性能试验研究

对于大尺度(几何尺寸大于1.5m)钢护筒-钢筋混凝土组合结构,钢护筒-钢筋笼-混凝土之间的工作机理对其结构力学性能的影响极大,特别是横向荷载下组合结构的抗弯性能。为探索和计算这类组合结构抗拉弯性能,按几何比例1:13对C30混凝土制成的钢筋混凝土试件和不同钢护筒厚度的钢护筒-钢筋混凝土组合试件开展模型试验研究,获得不同横向荷载时试件的抗拉弯承载力变化规律,及其试件应力分布和挠度变化规律。     

薄壁钢护筒-钢筋混凝土柱偏心受压破坏机理研究

薄壁钢护筒与钢筋混凝土联合受力架空直立式作为一种新的码头结构形式逐渐被应用到实际工程中,然而绝大多数的组合构件处于偏心受压状态。目前对应用于码头结构的薄壁钢护筒-钢筋混凝土组合结构偏心受压承载性能的研究较少,还未有定论。对薄壁钢护筒-钢筋混凝土柱进行单向偏心受压承载性能试验,通过各试件的破坏状态和试验数据,得到荷载-应变曲线,分析其破坏机理。结果表明:钢护筒壁厚的增大和偏心率的减小对结构承载性能提升有直接影响,可为实际工程中的结构设计提供参考。     

钢护筒与钢筋混凝土结构承载力试验研究

为了研究钢护筒与内部钢筋混凝土(RCFST)联合受力的机理和破坏模式,以果园港二期工程桩基为原型,开展钢结构与钢筋混凝土结构协同受力机理及其设计优化技术的研究。以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,进行RCFST结构短柱轴压试验。根据不同参数构件的试验结果,分析RCFST结构的破坏模式及受力机理。试验结果表明:RCFST短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,钢护筒与箍筋对核心混凝土的约束效应可以有效地抑制混凝土裂缝开展,使得钢护筒较传统的钢管混凝土结构具有更高的承载力以及更好的塑性和韧性;在钢护筒具有足够的约束效应时,钢护筒、混凝土及纵筋均在试件破坏时达到屈服,材料性能得以充分利用。     

钢护筒与钢筋混凝土协同受力机理数值分析与模型验证

以果园二期桩基为原型,对6个钢护筒与钢筋混凝土短柱结构和2个钢管混凝土短柱进行轴压试验。基于ABAQUS有限元软件,以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为参数进行分析。结果表明,钢护筒与钢筋混凝土短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,有效抑制混凝土裂缝开展,使结构具有更高的承载力、塑性和韧性。箍筋对混凝土的约束作用对钢护筒与钢筋混凝土短柱的承载力、塑性及延性性能影响显著,随着箍筋间距的减小,构件的承载力及延性性能有明显提高。     

大直径钢护筒、钢横撑与钢筋混凝土桩基联合受力的节点力学性状研究*

对直径2.2 m钢护筒内填钢筋混凝土桩基与纵横向直径1.5 m空心钢管联系撑组成的码头水工结构节点,在大型 通用有限元工具Abaqus二次开发和平行算法的基础上,建立考虑节点局部细化的码头三维数值模型。通过与现场测试对比 验证和大量变动参数的数值分析,得到了核心钢筋混凝土桩基应力、外侧钢护筒应力、纵横联系撑应力、钢筋拉力和破坏 模式等节点力学性状,并分析了最不利荷载工况组合时节点工作机理,随后针对节点的力学性状和“强节点、弱构件”的 原则对节点进行了优化设计。     

风电机组混合塔筒转接结构的轴压性能试验

对4个钢筋混凝土转接环缩尺试件进行轴压试验，得到转接环的典型破坏模态，并分析试件的荷载-变形关系和钢筋的应变发展规律，考察配筋率对试件承载性能的影响。研究结果表明：当配置了适量的底部环向钢筋时，转接环的破坏模式为延性破坏，表现为混凝土裂缝逐渐从底部向上发展，最终环向钢筋屈服、混凝土被压碎；当底部环向钢筋配筋率过高时，转接环容易发生脆性破坏；增加箍筋对提高试件承载力作用不大，但可改善试件的变形能力。     

钢护筒与混凝土桩水平受力机理数值分析与模型验证*

大直径钢护筒与钢筋混凝土水平受力桩基由于桩身刚度不连续,导致桩基与基岩结合部、钢护筒与基岩结构部出现较复杂的应力状态,需要提出科学评判依据来确定这类桩基的有效嵌固深度。建立考虑钢护筒与混凝土桩水平受力的室内物理模型和数值模型,通过大量变动参数的数值模拟和对比测试研究,探讨研究影响钢护筒与混凝土桩水平承载性能的各种因素,得到钢护筒与桩基共同作用下地基基础的力学性状规律。     

基于剥离分析的钢护筒与钢筋混凝土结构轴压性能分析与设计方法

针对钢护筒与钢筋混凝土(RCFST)结构轴压受力性能、分布规律及设计方法的问题,以重庆果园港二期桩基为原型,钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,取长细比4∶1进行RCFST结构短柱轴压试验。考虑钢护筒和箍筋对核心混凝土的双重约束作用,采用剥离分析方法研究RCFST结构的受力机理、应力应变规律及内力分配规律,推导并验证RCFST短柱的轴压承载力公式。该公式基于模型试验分析结果,结合相关规范给出RCFST结构合理径厚比的选择设计方法。结论是:RCFST结构在轴压荷载作用下,处于纵向压力双应力状态,其峰值应力小于钢护筒的屈服应力;基于"统一理论"的轴压承载力计算结果更接近RCFST结构短柱的室内物理模型试验值。     

已沉放钻孔桩变形钢护筒处理施工技术

钻孔桩的钢护筒,有时会因为地质等因素的影响,入土部分、特别是护筒底端部会产生变形,变形严重的会影响到钻孔桩的施工。过去常采用的处理方法虽然较多,但缺陷都比较明显,在比较现有常规处理技术的基础上,围绕钢护筒变形进行技术创新,研发了振动扩孔器及校正变形钢护筒的方法,并获得了国家发明专利。该技术可快速解决钢护筒变形问题,具有广泛的应用前景。     

钢护筒与钢筋混凝土联合受力的内河大水差架空直立式码头力学特性分析*

为适应三峡175 m蓄水后复杂地质、水文和施工环境条件下码头建设需要,提出钢护筒与钢筋混凝土联合受力的内河大水差架空直立式结构,并建立考虑钢护筒和钢筋混凝土联合受力的数值分析模型。通过与现场试验测试数据对比验证模型可靠性,进而提出基于最不利单元搜索的单位荷载组合法,并利用该法对复杂工况条件的该类码头力学特性进行探讨。通过大量变得参数的数值计算,得到大水差码头复杂荷载环境下的力学特性、薄弱环节及其优化设计方案。     

内河枢纽港水工钢构件锈蚀特征时空分布规律*

内河枢纽港框架直立式码头下部结构多采用钢护筒、钢靠船构件、纵横撑等钢构件,钢构件具有强度高、塑性好等优点的同时也存在易锈蚀、耐腐蚀性差等问题,水工钢构件锈蚀对内河枢纽港长期运营安全存在严重威胁。为了探究水沙冲蚀条件下内河枢纽港水工钢构件锈蚀规律,依托某代表性内河枢纽港工程,开展针对其水工钢构件锈蚀程度的现场检测试验。通过对不同排架、高程、受水沙冲蚀方向等钢构件试验数据结果的详细对比分析,揭示不同钢构件锈蚀程度的时空分布规律,并提出所依托工程的水工钢构件锈蚀经验模型。结果表明：钢构件的锈蚀厚度随服役时间的增加而增大,但随着高程的增加而逐渐减小;同一高程位置处,构件迎水面的锈蚀程度相较于侧水面、背水面更严重。     

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ANSYS有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行分析,通过温度场模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律。经对比试验结果,该有限元模型数值计算与试验结果能较好吻合,温度场模拟钢筋锈蚀较理想。对不同直径钢筋影响受压柱承载力和裂缝分布规律进一步分析,结果表明:同等条件下,随着钢筋直径增加,钢筋锈胀力减小,裂缝开裂分布区域发生变化。     

基于钢护筒的植桩平台的特点及植桩锚固体系设计

采用钢护筒支撑形成的"植桩平台"具有适应复杂的工程地质条件、减少大型船机设备的投入使用、加快施工进度、避免打入钢护筒造成钢护筒受力变形的特点。通过控制翻浆孔口的位置和大小、调节锚固混凝土的和易性可以保证钢护筒具有足够的翻浆高度,使钢护筒与基岩间形成足够长度的刚性节点,确保钢护筒在汛期内的的单桩稳定性。     

深水区钻孔灌注桩施工常见问题处理方法

深水钻孔灌注桩在施工中经常会发生护筒变形、混凝土浇注中断的现象,从而影响到桩身的施工质量。结合录安洲夹江桥的桩基处理经历,并通过总结其他工程的施工经验,对钢护筒的方案进行优化处理,采用水下切割工艺处理了钢护筒变形问题,对护筒内接桩进行了理论验算并成功予以实施,成功解决了工程难题。     

钢筋混凝土受扭构件的粘钢加固补强研究

主要介绍钢筋混凝土受扭构件采用粘钢加固的一些理论分析与试验结果。从理论上分析了粘钢加固能够提高钢筋混凝土构件的受扭承载能力,并推导了受扭构件粘钢加固后的极限承载力的计算公式。在理论分析的基础上利用ANSYS有限元程序,以数值分析模拟了加固的受力、破坏全过程,并介绍了受扭构件的结构试验结果。综合理论分析、数值计算、结构试验可以得出粘钢加固能有效地提高构件的受扭极限承载能力的结论,推导了相应的计算公式。     

钢壳混凝土沉管组合结构徐变和收缩性能研究

以深圳到中山预投标的钢壳混凝土沉管隧道工程为例,针对钢壳混凝土沉管的组成形式,借鉴已有的钢-混凝土组合结构在收缩和徐变作用下的变形研究成果,对钢壳混凝土结构在长期作用下的受力和变形情况进行研究,采用一种简捷的计算方法对沉管横向结构在长期作用下的受力和变形情况进行计算.结果表明:由于徐变和收缩的影响,混凝土最终将近退去一半的应力值;钢壳的受力随着徐变和收缩的发展趋于均匀;随着收缩徐变的发生钢壳所承担的弯矩逐渐减小;由于徐变和收缩导致挠度增量的影响并不大.     

CFRP补强(加固)钢筋混凝土开孔平板的试验研究

研究了体外粘贴碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加固钢筋混凝土开孔平板的受力性能,通过5块开孔平板的加固试验,从破坏形态、开裂荷载、极限荷载和弯曲变形等方面分析构件的加固效果,研究粘贴层数、开孔尺寸和开孔位置等因素对构件加固效果的影响。试验结果表明,经外贴CFRP加固后,钢筋混凝土开孔平板的极限承载力、弯曲变形能力均得到明显提高,构件的抗裂性能也有一定程度的提高。