疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算方法

为了研究疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算方法,研究了重复荷载作用下裂缝宽度的开展规律,对混凝土及钢筋材料疲劳性能对结构裂缝开展影响进行了分析;修正得到了疲劳荷载作用下钢筋混凝土构件裂缝宽度的计算公式。研究表明,钢筋混凝土受弯构件在疲劳荷载持续作用下,裂缝宽度整体上呈现出逐渐增大的趋势,但裂缝宽度变化率逐渐降低,最终进入稳定发展阶段;通过引入钢筋与混凝土黏结滑移相关参数以及受压区混凝土应变增大系数,修正得到的疲劳荷载作用下构件裂缝宽度公式计算结果与试验值吻合良好。     

既有钢筋混凝土简支斜梁桥实桥试验荷载横向分布研究

随着交通流量的不断增加,桥梁经常承受超过其设计荷载的重车荷载的作用.研究桥梁在大大超过设计荷载的重车荷载作用下的受力性能显得越来越重要.该文以位于湖南省省道S209线上一座服役43年的钢筋混凝土简支斜梁桥为试验对象,利用千斤顶加载,进行了模拟车辆荷载作用下的既有钢筋混凝土梁桥荷载横向分布的试验研究.研究结果表明试验桥横向连接比较弱,相邻构件之间有较大的结构反应差异,但结构达到最大变形之前,横向传递的荷载与模拟荷载基本成固定的比例关系.反复车辆荷载试验结果表明,3倍30 t重车反复加载,横向连接开始表现出一定的非线性.     

层布式钢纤维混凝土足尺板板中弯沉试验研究

本试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。通过室内足尺板试验,测试了上下层布式钢纤维混凝土和普通素混凝土在各级级荷载作用下,其板角、板中、板边的弯沉值,分析了上下层布式钢纤维对增强混凝土抵抗板角、板边负弯矩及荷载冲击、提高抗弯拉强度的机理,验证了钢纤维对提高水泥混凝土韧性和抗裂缝能力的效果。     

宁东铁路跨下伏输水隧洞的静动力计算及可行性分析

为了评价铁路修建的可行性及运营期间列车荷载对下伏输水隧道钢筋混凝土结构的安全性影响,开展了岩基-隧道钢筋混凝土结构的静动力计算研究,分析了移动列车荷载作用下岩基和衬砌的质点最大位移、最大主应力、振动位移和振动速度的变化规律。结果表明,列车移动荷载引起的岩基及衬砌结构的最大应力低于材料的容许应力;振动位移和振动速度时程曲线具有明显的三阶段特征,且同一列车速度时振动曲线特征点的对应时刻基本相当;振动位移的影响深度随列车速度的增加而增加,衰减完成的时间随列车速度的增加而减少。在输水隧洞上方修建铁路对其钢筋混凝土衬砌结构的安全性影响甚小,无需加固处理。     

荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究现状与发展

处于海洋环境下以及撒除冰盐环境中的钢筋混凝土结构,氯离子侵蚀是其钢筋锈蚀的最主要原因.根据对氯离子侵蚀的认识过程和荷载作用型式分三个层次对混凝土中氯离子侵蚀性研究现状进行了总结:混凝土中氯离子传输机理、静荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究和反复荷载作用下混凝土中氯离子侵蚀性研究.提出荷载作用下混凝土中氯离子传输机理研究和侵蚀模型具有重要的理论意义和应用价值,是氯盐环境中承受荷载作用的混凝土桥梁结构耐久性研究的重要发展方向.     

冲击荷载下预制装配式护栏的防撞性能分析

针对普通砼护栏无法解决车辆等冲击下损伤过大且碰撞发生时前车轮易卡死在护栏下的问题,提出新型有自复位功能的预制装配式防撞护栏,并通过有限元分析研究冲击荷载下装配式护栏的动力响应及能耗规律,分析不同冲击荷载及不同结构轴压比下护栏的防撞性能。结果表明,冲击发生时,该护栏呈现明显的瞬时碰撞和后期二次碰撞2个阶段,整个过程冲击力峰值持续时间较短,结构刚性位移较大且能量变化平缓;结构轴压比主要影响冲击时的后期二次碰撞阶段,较小的轴压比能增大结构的耗能能力并延缓二次碰撞发生时间;该护栏在冲击荷载下具有良好的防撞性能,且能满足快速绿色施工的要求。     

公轨合建系杆拱桥荷载试验与计算分析

上海市轨道交通六号线赵家沟大桥主桥为城市轨道交通与道路交通合建的铁路公路两用桥,桥梁型式为下承式钢筋混凝土双提篮系杆拱桥。通过对该桥进行静、动载试验,结合理论计算分析,从桥梁结构静动载作用下的结构变位、应力、冲击系数以及振动特性等诸方面分析结构在荷载作用下的实际工作状态,确定结构的承载能力,并对设计理论的准确性和施工质量进行验证。     

钢筋混凝土结构腐蚀疲劳劣化过程的动态寿命评估

为评估腐蚀条件下钢筋混凝土结构的疲劳寿命,采用预腐蚀的方法分级建立不同腐蚀率下钢筋混凝土结构的S～N曲线方程,然后在S～N曲线方程中再次考虑腐蚀率和应力水平的影响,建立lgN～lgS的一般线性关系,同时根据腐蚀率随时间的变化规律,按年限逐步计算结构在腐蚀及循环荷载作用下的时变疲劳累积损伤,最终根据Miner线性累积损伤理论动态预测结构的疲劳寿命。以某简支T梁为例进行腐蚀疲劳寿命评估,评估结果表明,钢筋混凝土结构在荷载及腐蚀环境共同作用下的性能和疲劳寿命会大大降低。     

锈蚀钢筋力学性能分析

在钢筋混凝土结构自身材料、荷载和气候环境的作用下,钢筋混凝土结构或构件会随着使用时间的增加而逐渐老化,出现耐久性问题。对耐久性降低的程度和承载力的衰减程度进行定量分析,是结构耐久性研究中的关键问题。在既有研究成果的基础上,建立锈蚀钢筋的锈蚀量预测模型,从钢筋的力学参数出发,建立锈蚀钢筋的力学性能衰减模型。采用数值方法,分析了3种不同锈蚀类型在不用锈蚀参数作用下钢筋锈蚀的一般规律。研究成果为进一步研究钢筋混凝土结构耐久性能裂化和承载力时变衰减奠定了基础。     

疲劳荷载作用下混凝土中氯离子渗透性能的研究进展

氯离子渗透是导致钢筋混凝土结构耐久性能退化的重要原因之一。荷载作用会对混凝土的孔隙和裂缝产生影响,改变混凝土抗氯离子侵蚀的能力,加速混凝土结构的耐久性退化。目前对静力荷载作用下氯离子在混凝土中的扩散行为开展了一定研究,但对疲劳荷载下混凝土中氯离子的渗透性能研究较少。该文总结了近年来国内外文献报道中关于疲劳荷载作用下氯离子在混凝土中传输行为的研究成果,包括试验方法、扩散行为、扩散机理、影响因素以及扩散模型等,并对现阶段研究工作存在的不足提出了建议。     

钢锭铣削型钢纤维用于厂区道路和工业地坪的计算方法

与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有较大的抗拉强度,其抗裂性能和抗冲击性能突出。钢纤维混凝土用于厂区道路和工业地坪可使该材料的抗裂和抗动力荷载的优良性能得到充分发挥。如何较好地考虑厂区道路和工业地坪各种复杂受力,并用合理而且简便的计算模型对其设计计算,成为保证钢纤维混凝土厂区道路和工业地坪使用寿命和质量的关键。该文对钢锭铣削型钢纤维混凝土力学性能进行了分析,介绍了钢锭铣削型钢纤维混凝土厂区道路和工业地坪的力学计算模型和简化设计计算方法。     

受压UHPC圆形墩柱抗冲击试验及简化分析方法

为了研究受压UHPC墩柱的抗冲击性能，开展UHPC墩柱和普通钢筋混凝土墩柱的落锤冲击试验，试验变量为轴力。试验中测量冲击力和墩柱位移，并采用高速摄像机记录冲击过程中墩柱裂缝发生、发展直至破坏的全过程。在此基础上，建立基于纤维非线性有限元和两自由度质量-弹簧-阻尼系统的简化分析方法，用于分析受压墩柱的冲击响应。通过与试验结果对比，验证简化分析方法的有效性。基于简化分析方法进行了墩柱抗冲击极限承载能力分析和参数影响分析。研究结果表明：受压UHPC墩柱的抗冲击能力显著优于普通混凝土墩柱，多次冲击作用下总耗能远高于普通混凝土墩柱；UHPC具有良好的抗压性能和耐撞性，促使了"压力拱效应"的出现，能够显著提高受压墩柱的抗冲击性能；无轴压UHPC墩柱在冲击作用下呈现出典型的少筋破坏，当UHPC用于受弯构件或低轴力情况时，相比普通钢筋混凝土构件需提高最小配筋率要求；受压UHPC墩柱耗能能力约为普通混凝土墩柱的2.27倍；当冲击能量一定时，提高受压UHPC墩柱的配筋率和配箍率，能有效地减小墩柱跨中峰值位移和残余位移，但峰值力变化较小；相同配筋率时，提高冲击能量，跨中位移、残余位移、冲击力峰值也相应增大。     

缓冲器对钢筋混凝土桥墩撞击性能影响的试验研究

采用落锤冲击实验装置,进行钢筋混凝土桥墩模型在侧向撞击荷载下的动力性能试验,研究在桥墩模型表面设置缓冲器对试件撞击动力响应的影响.比较了不同缓冲器的缓冲效果,分析了影响桥墩模型冲击裂缝扩展和破坏模式的主要因素,研究了冲击能量和试件峰值动力响应及撞击体平均冲击力的关系.试验证明,所设置的缓冲器可以较大程度地减少构件的冲击动力响应,对撞击区受压钢筋峰值压应变可降低74.60%,受压混凝土峰值压应变可降低54.69%,受拉钢筋峰值拉应变可降低63.02%,跨中峰值位移可降低57.73%,抗开裂冲击能增加180%,撞击体的平均冲击力可降低78.59%.研究结果表明,经合理设计的缓冲器具有高效的缓冲作用,可用以提高桥墩的抗撞能力.     

单柱墩拟静力试验仿真计算案例

在地震荷载作用下,钢筋混凝土桥墩是最易破坏的桥梁构件,如何较可靠地模拟钢筋混凝土桥墩在循环荷载作用下的非线性滞回反应是桥梁结构抗震研究的重要内容。以呈弯曲破坏形态的钢筋混凝土桥墩的拟静力试验结果为依据,基于OpenSees中的Beamwith Hinges Element单元,分别建立了圆形墩和矩形墩的滞回分析纤维单元模型。由计算结果与试验结果对比可知,所建立的纤维单元模型对桥墩的骨架曲线及滞回曲线都有良好的模拟效果,且能体现桥墩在反复加载过程中刚度、强度退化现象。     

海洋环境下基于可靠度的混凝土结构耐久性评估

钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性失效的最主要原因,海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀的主要因素是C l-侵蚀。本文考虑氯离子的渗透随机过程,建立了海洋环境下结构抗力的随机模型;以桥梁服役状态下,钢筋锈蚀导致结构性能劣化为出发点,运用可靠度分析方法,对海洋环境下钢筋混凝土结构不同时期计入耐久性的承载力进行了分析,并用于某跨海大桥墩柱的耐久性评估。     

苏通大桥连续刚构桥主梁混凝土徐变试验研究

为获得苏通大桥连续刚构桥主梁所用C60高强高性能混凝土的徐变规律,在自然环境条件下开展了不同加载龄期配筋混凝土的徐变试验。对短期徐变试验数据分析得出,5 d和7 d加载龄期的徐变发展较快,当条件许可时,建议推迟实桥节段张拉龄期,以减小早期徐变,从而减小预应力损失。长期试验结果表明,配筋高强高性能混凝土的徐变小于现行桥梁规范公式计算值,徐变发展进程也与现行桥梁规范不同。根据大量的试验结果,采用非线性回归方法对现行桥梁规范徐变计算公式进行了修正,得出实桥所用混凝土的徐变预测公式。利用该公式对分批加载的试验试件进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。徐变试验结果和修正的徐变预测公式可为实桥的设计和施工提供参考。     

锚贴U形钢板-混凝土组合加固RC梁的抗弯试验

为了研究锚贴U形钢板-混凝土组合加固钢筋混凝土梁的抗弯性能，设计5根加固梁和1根对比梁进行抗弯试验。试件的主要设计参数包括有无加载历史、钢板纵向加固长度、钢板厚度和螺杆间距。加载仪器采用1 000 kN梁柱加载系统，应变采集使用静态应变分析系统，挠度采用机电百分表测量。试验过程中，观测记录试验梁在荷载作用下截面应变、跨中挠度、加固部分与原混凝土之间的相对滑移、裂缝的产生与发展。基于平截面假定，推导试验梁的极限抗弯承载力计算公式，并对比模型试验与理论分析结果。试验结果表明：与未加固的对比梁相比，锚贴U形钢板-混凝土组合加固后的试验梁其开裂弯矩提高近50%，极限抗弯承载力提高约1倍；钢板纵向加固长度对梁的整体刚度有显著的影响，加固范围越大刚度提升越显著；加固范围应充分考虑加固部分截断处截面的抗剪能力，避免使试件从塑性弯曲破坏模式变成脆性剪切破坏模式；对比螺杆间距15 cm与30 cm试验梁的结果发现，只要符合构造要求的螺杆间距对试件的承载能力影响很小，但对裂缝开展有一定的影响，螺杆间距越密其裂缝开展明显变小；随着加固钢板面积增大，抗弯承载力也随之提高。针对加固后适筋破坏的RC梁，推导了极限抗弯承载力计算公式，利用公式计算出的极限抗弯承载力的理论值与试验值相对差值均在10%以内。     

列车作用下东巨寺沟铁路隧道围岩动力反应分析

东巨寺沟铁路隧道选取试验段中实施湿喷工艺喷射聚丙烯纤维混凝土,作为支护结构,并作永久性支护结构,免除二次衬砌;为研究该隧道在列车作用下的动力响应,从土－结构相互作用模型出发,采用粘－弹性人工边界条件,建立隧道支护结构－围岩相互作用的动力分析模型,采用时程积分法研究了列车荷载对铁路隧道围岩和支护结构的动力作用,分析了列车荷载作用下由于轨道不平顺引起的动力响应,并对该隧道围岩的稳定性进行了分析。分析结果表明:在列车动力作用下,隧道围岩和支护结构变形微小,处于稳定状态。     

定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

配置高强钢筋与普通钢筋的预制桥墩滞回性能试验

预制拼装桥墩的抗震性能是桥梁工业化技术的研究热点之一。在预制拼装桥墩的设计中,采用高强钢筋替代普通强度的钢筋,可以减少钢筋用量,加快接缝面的钢筋连接速度,然而,其抗震性能需要进一步研究。为对比钢筋强度对预制拼装墩柱的抗震性能影响,制作了2个具有相同尺度的混凝土试件,分别配置高强钢筋（HRB600E）和普通强度钢筋（HRB400）,开展滞回加载试验研究。结果表明：采用高强钢筋的预制拼装桥墩,具有较大的等效屈服强度和极限强度,且在塑性阶段,其极限位移和屈服后位移角增量也显著增加,同时,其较小的滞回耗能和残余位移,表明这种桥墩具有较小的塑性损伤和较好的自恢复性能;采用高强钢筋的预制拼装桥墩的刚度退化速度较为缓慢,残余刚度大,有利于震后应急通行和修复。最后,本文还对高强钢筋与普通强度混凝土在预制拼装桥墩中的联合使用进行了合理性论证。研究成果可为预制拼装桥墩抗震设计提供参考。