锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

碳纤维加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过对2片钢筋混凝土梁、6片用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的模型试验研究,分析试验梁在循环荷载作用下梁体顶面应变、受拉区钢筋应变、碳纤维布的受力特点、跨中截面抗弯刚度、梁体裂缝等.研究结果表明,钢筋混凝土梁用碳纤维布加固后,在经过200万次循环荷载作用后,其强度与抗弯承载能力明显提高,且随粘贴层数的增加,其承载能力提高的幅度也增大.由此可知,碳纤维布与混凝土的共同工作性能良好,满足抗疲劳要求.     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度研究

钢筋与混凝土之间的粘结力退化是引起锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度退化的主要因素。研究发现光圆钢筋与混凝土的粘结机理和螺纹钢筋与混凝土的粘结机理有本质区别。在给出不同锈层厚度以及荷载等级下钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果的基础上,分析了37根钢筋混凝土矩形梁的抗弯刚度受锈层厚度影响的差异。详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁的制备过程、电化学加速锈蚀试验的设计依据、以及锈蚀梁静载试验方案。在对锈蚀钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)计算结果的对比分析基础上,给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁随锈层厚度变化的刚度退化系数计算建议公式,进而提出了公路混凝土桥梁中锈蚀受弯构件抗弯刚度计算的建议方法,可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据。     

先压法大柔度预应力筋效果的试验研究

本研究先压法大柔度预应力钢筋对混凝土作用的预拉力效果。大柔度预应力钢筋预加力大于临界力，在加力以后、固定以前，钢筋处于后屈曲平衡。试验结果采用预期不开裂的钢筋混凝土轴心受拉柱。试验结果证明，埋入结构的先压法大柔度钢筋对混土作用的预拉力好象普通钢筋拔出试验，可按线弹性的结构分析。光面预压筋对混凝土的预拉力从受荷端开始由小到大，到达锚固传递长度后趋向均匀，预拉应变与计算值吻合。静力加载时光面钢筋与混凝土锚固可靠。为防止钢筋末端与混凝土相对滑动，可在钢筋末端附加措施。     

钢筋锈蚀率对RC构件粘结性影响的试验研究

为获得钢筋锈蚀率不同的混凝土试件,对钢筋混凝土试件中的钢筋开展电化学快速锈蚀,通过钢筋开槽、内贴应变片的拔出试验,得到了不同位置处的钢筋应变实测值,由此计算出钢筋与混凝土间的粘结应力;探讨了钢筋锈蚀率与粘结应力的关系;绘制出混凝土试件的粘结应力-滑移曲线,并进一步分析了锈蚀率对滑移的影响。     

底面外贴钢筋加固混凝土梁抗弯性能试验研究

通过1根控制试验梁与5根加固梁的静力试验,对底面外贴钢筋加固混凝土梁的抗弯性能进行试验研究.讨论加固试验梁在不同加固技术参数下(增补钢筋面积、锚栓布置与数量)的裂缝开展、刚度变化和承载力提高等情况,并分析各参数因素对试验梁加固的影响规律.试验结果表明:底面外贴钢筋加固试验梁经加固后其开裂荷载、刚度和抗弯承载力均显著提高;从跨中截面的混凝土应变规律可知,正截面应变符合平截面假定.提出外贴钢筋加固混凝土梁正截面抗弯承载力计算公式,由该公式计算的正截面承载力计算值与试验值吻合良好.     

预应力混凝土T梁抗弯承载能力试验研究与Ansys数值模拟

制作了一片有粘结预应力的混凝土T梁,置于自然暴露环境中养护790d后,采用千斤顶加载,进行抗弯承载能力试验研究。结合试验数据,获取了挠度、上缘混凝土、下缘普通钢筋和预应力钢绞线的应变变化规律,并将不同工作阶段的挠度试验结果与JTG D62-2004规范、GB 50010-2002规范和ACI 318-95规范的计算结果进行了对比分析。基于Ansys有限元软件,采用实体力筋法对预应力混凝土构件进行模拟,建立了预应力混凝土T梁的三维有限元实体模型,对试验梁加载过程中的挠度、混凝土及钢筋应变的变化规律进行了仿真分析。     

混凝土构件早龄期阶段收缩试验方法研究

文章对混凝土构件早期自收缩试验方法和混凝土在约束状态下早龄期应力变化的研究方法进行分析。早期自收缩试验方法分析结果表明:混凝土构件可以忽略早期收缩静摩擦力产生的应变值,但混凝土3d龄期的干燥收缩不容忽略,且LVDT测量法优于千分表测量方法。混凝土在约束状态下早龄期应力变化研究方法分析表明:环形约束试验法操作简单不易偏心,但不适用于钢筋混凝土试件;直线约束试验法应采用电液伺服系统控制试件长度并进行修正,并可分析徐变量和约束间关系。由此可知,素混凝土的早龄期阶段收缩试验方法受限,仅限于环形约束条件。钢筋混凝土应采用直线约束试验法分析其收缩过程中的应力应变关系,同时考虑测量方法和干燥收缩对收缩试验的影响,并注意数据的修正。     

中心布置无粘结预应力钢筋的高强预应力混凝土桩弯曲试验研究

在分析轴向力对桥梁桩基应变影响规律的基础上,提出在钢筋混凝土桩横截面中心布置无粘结预应力钢筋(新型桩)以提高桩的抗弯承载能力.为了解新型桩的抗弯性能,制作17根新型桩并对它们进行弯曲试验.分析新型桩的力学特性发现:即使在弯矩作用下纵向钢筋屈服,桩的中性轴也在不断地靠近其形心轴,由于预应力钢筋对桩产生较大的轴向压力,使得受压区混凝土对提高桩的抗弯强度的贡献增加;高强螺旋箍筋、碳纤维布和填充混凝土对混凝土的约束作用提供了足够大的侧向约束力,使得桩的抗弯强度大大提高.室内弯曲试验结果表明,提出的用碳纤维布约束及混凝土填充的预应力钢筋混凝土桩比传统的混凝土预制桩抗弯承载力大.基于研究结果提出了确定新型桩弯矩～曲率关系的解析方法.研究证明,如果采用这种新型桩基础,即使建在易发生液化的软土地基上,桥梁结构在设计地震荷载作用下仍有可能保持完好.     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

异向性岩石之裂缝传播分析

为分析异向性岩体之断裂力学性质,以异向性线弹性理论配合材料基本解(Green’s Function)、边界积分方程式及裂缝尖端模式为理论基础,借以Fortran语言撰写成BEM分析程序,其可成功的分析等向性及异向性材料之裂缝尖端应力强度因子等相关问题。为检验数值分析结果之可靠度,并与异向性岩石实验之结果进行比对,其分析之比较结果非常吻合,且可成功地求得混合模态载重下多裂缝尖端之应力强度因子。并藉最大张应力理论求解初始开裂角度进而模拟裂缝传播路径,发现其裂缝传播路径亦受材料异向性程度不同及裂缝的几何形式而有显著的影响。     

卵砾石层潜盾隧道变形抑制措施及施工与监测回馈——以机场捷运CU02A标工程为例

台湾目前机场捷运、台电输配电地下管道、科学园区地下污水管道等多项工程采用卵砾石层潜盾隧道,惟既有文献显示,土层潜盾隧道钻掘引致地盘行为已多所研究,台北捷运已发展隧道钻掘引致地表沉陷槽预估公式,而卵砾石层潜盾隧道之相关研究较少。基于卵砾石层潜盾隧道在建工程及未来应用日渐增多,显示其研究之重要性。以机场捷运计画桃园国际机场路段CU02A标工程为例,以其潜盾隧道遭遇卵砾石层及已穿越路段之防护及变形抑制措施,包含一般路段之背填灌浆及预铸环片,以及高风险区段(如穿越滑行道等)之机上灌浆、加强背填灌浆、二次灌浆及预铸环片等,藉由施工一般监测及自动化监测结果,分别探讨一般及高风险区段隧道钻掘对地盘变形行为影响,并经由其结果之交叉比对,探讨变形抑制措施效果,以期回馈潜盾设计施工参考。最后,亦藉由既有施工与监测资料,尝试印证设计阶段之设计考量,阐述设计理念与施工实务之结合与回馈。     

潜盾隧道近接既有桥墩之施工监测与分析成果

探讨潜盾施工对既有桥墩之影响性及评估桥墩保护工法之成效,系都会区推动地下捷运及电缆洞道等隧道工程安全分析之重要课题。为此,以二维有限元素软件PLAXIS为数值分析工具,幷以高雄某地区之潜盾隧道环片外缘与沿线既有桥墩净距1.4～3.0 m且为复合地盘之工程实例,进行一系列分析且与监测资料相互比对。在桥墩之保护工法方面,该工程配合工址之施工特性采用微型桩于不同施作位置、间距等情形下之既有桥墩保护措施。综合数值分析与监测资料比对结果显示两者之变形趋势相似。数值分析成果亦显示潜盾隧道施工过程对于微型桩壁体、桥墩或基桩之变形,土壤漏失率之影响显著高于微型桩间距、角度及位置等因素,综合本工程实例之相关成果应可供未来类似工程之参考。     

岩石隧道受震反应之工程影响因子研究

地震发生频繁区域之岩石隧道受震破坏案例已发生多起,其相关研究课题已日渐受重视,惟土层隧道耐震设计已有规范遵循,岩石隧道者者尚缺乏深入探讨。研究采经岩石隧道震后破坏案例及解析解等验证正确性之动态数值分析模式,探讨岩石隧道受震工程影响因子,包括衬砌刚度、衬砌与岩盘互制、围岩加劲及围岩弱化等。由分析结果知,衬砌劲度越大,震波引致最大应力增量正规化值愈大,即震波引致应力增量值愈大,因此隧道衬砌耐震设计不能全以提高劲度为主要方法;隧道衬砌与岩盘互制作用研究结果显示,采用匀滑开挖、防水膜及衬砌与岩盘填补增加滑动性材料等,可减少衬砌受震引致轴向应力增量,达到减震效果;岩石隧道混凝土衬砌外侧之再加厚衬砌与辅助工法等加劲措施,经采用等值劲度模拟分析结果显示,采用如一次支撑及辅助工法提高围岩劲度,将增加衬砌轴向应力,但减少剪应力及挠曲应力;加大加劲范围可减少衬砌轴向应力,但将增加剪应力及挠曲应力;开挖引致的松动区减少围岩劲度,将减少衬砌轴向应力,但增加剪应力及挠曲应力。     

捷运工程近接施工案例探讨

随着台北捷运系统之陆续发展,不论是捷运系统的新建设或其他工程之兴建,近年来常遇到与既有或兴建中之捷运建设近接施工之状况。在计算机软件尚未发展成熟的时代,面对近接施工的课题,往往仅能藉由早期施工所累积的经验进行研析。而今,计算机运算效能日益提升,复杂的土壤结构互制行为已能藉由功能强大的商业软件加以模拟及分析。本文主要探讨近年来捷运工程4种不同类型之近接施工案例,在这些案例中,皆使用数值分析软件进行模拟,并藉由分析之结果研提相关因应措施,其中部分已施工完成之案例,将分析与现场监测结果进行比对,显示二者颇为接近,且保护措施亦达预期之功效。由此可知未来面对复杂之议题,采用数值分析软件进行模拟分析可获得合理之推估。期藉由这些案例初步探讨及研析结果,提供尔后类似案例之参考。     

EXCEL VBA在隧道断面检测与维护管理数据库之应用

隧道检测中之断面量测,是营运中隧道之维护管理作业最直接的监测数据之一;长期而定期的断面变形监测,不仅可以掌握营运中隧道稳定性的变化,更可以进一步做为隧道安全评估与结构补强之重要信息。透过Microsoft Office 2003成员中之EXCEL及其VBA(Visual Basic for Application)开发隧道断面检测资料处理标准程序模块,处理数量庞大之潜盾隧道断面原始量测数据,使原始资料成为可查询及模块化的信息。程序自动展绘之断面图可配合现地变形状况交叉比对及研析应力影响程度,而爰此逻辑模式可突破不同断面扫描系统量测资料格式不一之限制,经程序模块处理之多次任何格式断面量测资料,皆能自动展绘、套叠前、后期检测断面图并比较其变化。后续以系统处理之断面信息汇入数据库,更可让维护管理主管机关作为主要之维护管理信息系统资料,并发展为加值型之决策支援系统。     

利用多时序遥测影像于台湾苏花公路隧道工程规划之研究

隧道工程是一项艰巨且复杂的工程,由于工程结构往往位处山区或临海地区,工程周围的地质及植生环境容易影响隧道工程的稳定性,而基本的环境资讯是工程建设的基本工具。本研究利用近十年之遥测影像分析台湾苏花海岸隧道工程周围之环境,分析苏花路廊工程沿线之植生环境及海岸变迁对工程之影响,从分析结果发现,有7个路段之工程可能受到海岸侵蚀之影响;而植生也在十年内有剧烈的变化,这与地下水及涌泉条件可能有直接之关系,透过遥测技术能辅助,相关的研究分析则可作为工程施工之重要参考。     

捷运深开挖地下工程快速工法之创新与研究

台北捷运东门站站体开挖因工期与施工安全性之考量,采调整地下结构施筑之施工步骤,取消原回撑的架设,并以大面积连续侧墙系统模板于侧墙组模作业上,侧墙系统模板高4.5 m,于底板施筑完成后连续拆除第8和9层支撑,直接进行侧墙施工,系统模板拆模后可立即移动至下一区块施作;施工前曾进行数值模拟分析,借以了解拆除第8和9层支撑后底板与第7层支撑的力量是否足以抵挡挡土壁外侧之土压力,同时于侧墙之内外两侧主筋加装钢筋应力计,检核土壤潜变所造成的侧向压力转移至侧墙的应力,并与实际挡土壁之侧向变位进行比对分析反馈,后续上部之中间层与上月台层的结构侧墙皆采用此大面积连续侧墙系统模板且顺利完工,实际施工时程较原工期缩短近7个月左右,期望藉由此案例之介绍,提供工程界未来类似工程设计与施工参考。     

粉质黏土在不同应力路径下剪切变形特性研究

针对无锡地区代表性的原状粉质黏土,模拟基坑开挖不同应力路径条件,探索土体在不同应力路径条件下的应力-应变状态规律,为合理选择本构关系和合适参数提供基础。通过对无锡地区代表性的原状粉质黏土进行不同应力路径的模型试验,将得到的应力应变双曲线图归一化,采用HSS模型对试验进行模拟,并与试验结果作对比。得出:无锡粉质黏土具有明显的非线性特性,不同应力路径对土体的变形及强度有着显著的影响。HSS模型计算土体应力应变时,模型会根据加卸载状态选择相应的模量,能够更好地模拟无锡粉质粘土的不同应力路径对初始模量的影响。     

地下共构场站灾害应变管理策略研究——以台北车站为例

台北车站为多项交通运输工具共构连结的交会中心,并且与地下街、百货商场相连通,成为一个融合新旧结构、空间的站体。然为了满足转乘旅客与周边商场连通之需求,场站内部动线错综复杂。一旦发生灾害,将酿成大量人员伤亡及财物损失,引发社会负面舆论与批判,影响国际形象。因此,基于共构空间之实际应变作业情境需求,本研究透由台北车站共构空间之管理体系与运作机制检讨以及火害分析、烟控模拟及人员避难安全分析结果,对比定轨系统场站设计的世界性基准NFPA 130,进一步说明台北车站此一共构场站其防灾应变管理作业现况不符合火灾境况及安全目标需求的原因,以作为未来类似空间设计之借镜。本研究并就人流避难、空间安全设计、消防抢救及应变作为等不同层面,提出既存场站及新建场站安全应有之作为。