机制砂对高强度混凝土性能影响研究

为了研究机制砂和天然砂对高强混凝土性能的影响,在级配不变的条件下,利用机制砂和天然砂分别制备了C50、C55高强混凝土,并对混凝土的工作性、力学性能、耐久性、变形性等进行了试验研究,分析了弹性模量与立方体抗压强度之间关系。结果表明:天然砂混凝土的工作性能和抗水渗透能力均优于机制砂混凝土;机制砂混凝土的力学性能和后期体积变形性优于天然砂;立方体抗压强度与弹性模量之间的数学模型不适用于高强机制砂混凝土。     

钢桥面铺装材料力学适应性的数值计算与分析

目前钢桥面铺装材料仍以沥青或沥青改性为基础,但随着新材料的不断开发研究,铺装材料正呈多样化趋势,铺装层材料参数变化对于铺装体系受力影响分析就成为必要。借助于有限元分析方法,对铺装层材料弹性模量、泊松比、铺装厚度等参数变化对于铺装体系的受力影响进行了深入分析,分析表明,材料的弹性模量、铺装厚度对于铺装层的受力影响较为显著,材料泊松比对于铺装层的受力影响较小,铺装层材料弹性模量、铺装层厚度与铺装体系受力关系存在一个显著转折点,对于铺装层受力规律以及铺装材料设计和选取具有重要指导意义。     

泡沫混凝土力学性能研究

泡沫混凝土是典型的脆性材料,其抗压强度和弹性模量是2个重要的力学指标。在实验研究的基础上,利用回归分析得到了泡沫混凝土固体体积率与抗压强度,固体体积率与弹性模量以及抗压强度与弹性模量之间的幂函数关系,且其相关系数R2均大于0.9,一致性较好。拟合关系式能够为泡沫混凝土性能的研究以及实际工程提供参考依据。     

路面基层贫混凝土的力学特性研究

作为路面基层材料,贫混凝土得到越来越多的应用。通过室内试验。研究了振捣贫混凝土与碾压贫混凝土的28d弯拉强度与抗压强度,得出二者之间的相关关系;进行弯拉弹性模量试验。得出贫混凝土28d弯拉弹性模量与弯拉强度之间的关系,据此得出对应关系表作为模量推荐值;通过室内小梁弯拉疲劳试验。分析疲劳寿命试验数据的概率分布,得出贫混凝土疲劳寿命及等效疲劳寿命均服从双参数威布尔分布。并据此建立了不同失效概率下两种形式的双对数疲劳方程。     

多孔混凝土基层模量研究

通过小梁试件三分点加荷试验及棱柱体试件轴心抗压试验,分别测试多孔混凝土的弯拉弹性模量与轴心抗压弹性模量。对试验结果进行回归分析,得出多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度、抗压弹性模量与轴心抗压强度之间分别符合相关性良好的幂指数关系,并据此得出多孔混凝土弯拉弹性模量与弯拉强度、抗压弹性模量与轴心抗压强度的对应关系表,作为其弹性模量的推荐值。     

钢管混凝土拱桥极限承载力分析的自适应方法

针对现行钢管混凝土结构极限承载力分析的增量非线性有限元法主要依据钢管混凝土的弹塑性本构关系建立非线性迭代计算公式,其计算原理复杂、效率低,难以满足工程设计和分析要求的状况,建立了钢管混凝土拱桥结构极限承载力分析的自适应弹性模量缩减法。首先对不同受力条件下材性差异较大的圆形截面钢管混凝土构件,根据统一理论和承载力相关方程确定了构件的广义屈服函数,进而利用全面试验法在广义屈服面上设置配点,并在极值点附近加密配点,通过回归分析建立了齐次广义屈服函数,据此定义了单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,提出了钢管混凝土拱桥高承载单元的自适应识别准则。然后,利用变形能守恒原则建立了弹性模量调整策略,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构在加载过程中的刚度损伤,并利用线弹性迭代分析计算钢管混凝土拱桥的极限承载力。最后讨论了离散单元数量、荷载分布方式以及广义屈服函数的齐次性对结果的影响,并将该方法与模型试验及增量非线性有限元法的计算结果开展了对比分析。研究表明:该方法能够体现钢管混凝土不同材料纤维在受力变形过程中的自适应调整能力,并通过对拱桥结构损伤演化的自适应模拟取得较高的计算精度和计算效率。     

微观混凝土干缩变形有限元模拟

混凝土是一种脆性非均质的工程材料,其干缩机理比较复杂,其中毛细孔张力理论得到了学术界的普遍认可。文中以这一理论为基础,采用ANSYS有限元软件建立了混凝土毛细孔计算模型,对混凝土的干缩变形进行了模拟计算。从而近似地找出了混凝土干缩应变与毛细孔内液体表面张力、凹液面主曲率半径之间的关系。     

UHPC在隧道衬砌裂损整治中应用的可行性及性能要求研究

为解决隧道二次衬砌裂损整治中面临的净空限制等问题，提出采用超高性能混凝土（UHPC）代替普通混凝土作为衬砌补强材料，并对其可行性及材料力学性能要求进行系统研究。基于异性材料叠合梁理论对裂损衬砌和加固层的共同受力机制进行研究，得到加固材料的力学性能与结构受力特征之间的关系，从而得到加固工程对加固层厚度及UHPC力学性能要求； 在此基础上，提出一种实体单元应力和内力换算的计算方法，并通过有限差分法数值模拟，对衬砌与加固材料之间结合面的受力特征进行分析，从而得到加固工程对UHPC和普通混凝土之间黏结强度的要求。研究结果表明： 对于承载力损失不超过40%的衬砌，可采用UHPC进行加固； 对于承载力损失不超过15%的衬砌，UHPC的使用可将加固层的厚度减小到10 cm左右。     

水泥混凝土修补道面结构参数敏感性分析

为研究尺寸和厚度等因素对水泥混凝土道面修补效果的影响,运用Ansys有限元软件建立混凝土道面板的修补模型,分别对单轮和温度荷载作用下新旧道面之间的黏结应力进行计算分析,改变道面板修补尺寸、厚度、温度、混凝土弹性模量和膨胀系数等参数,探究道面板水平和竖直黏结面黏结应力对这些参数的敏感性。结果表明:修补混凝土的长宽比接近于1时,水平黏结面的剪切应力和竖直黏结面的拉应力都达到最小值;0.06～0.08 m的修补厚度,可以保证修补结构具有合理的受力状态;当外界温度上升时,修补混凝土发生膨胀,水平黏结面产生剪切应力,竖直黏结面产生压应力;选用与旧混凝土弹性模量相近的材料有利于减小黏结面的应力;进行道面修补时必须选用与旧混凝土膨胀系数一致的材料,防止产生过大应力导致修补黏结面的破坏。     

混凝土构件回弹测试机理及其弹性模量识别

为了保证桥梁结构分析结果的准确性,以及桥梁结构整体性能和技术状况评估的可靠性,其结构有限元分析模型中材料物性参数的取值十分重要。对于混凝土构件而言,材料弹性模量的真实取值往往比较困难。该文根据回弹仪回弹测试原理构建了弹性体碰撞反弹的力学模型,研究了混凝土构件回弹值与材料弹性模量的相互关系;同时运用应力波传播理论,分析了材料弹性模量对应力波波速的影响;从而从理论上分别论证了回弹值及声速值是依赖材料弹性模量的物理量,而与材料的抗压强度并无内在的联系。据此提出了一种利用回弹值或声速值识别混凝土材料弹性模量的无损、便捷试验检测技术。     

连续配筋混凝土路面路用性能预测与评价方法

为了给连续配筋混凝土路面的材料设计与裂缝控制研究提供理论依据与参考,并探讨道路早期行为与路用性能之间的因果关系,建立了基于有限元的早期行为预测及评价路面路用性能的计算模型。该模型考虑了混凝土材料性质的时间效应、蠕变特性以及钢筋与混凝土的界面效应等,重点分析了混凝土骨料、抗拉强度变异系数、纵向配筋率、钢筋层位置、钢筋与混凝土粘结-滑移关系以及基层类型等对裂缝宽度、裂缝间距与冲断破坏行为规律的影响。结果表明:选用低膨胀率、低干缩、低弹性模量的混凝土材料,保证混凝土抗拉强度的均匀,采用摩阻系数低的基层材料等都有利于获得良好的路用性能;利用非线性钢筋混凝土界面粘结-滑移模型或考虑极限滑移关系,预测发生冲断破坏的可能性较低。     

预应力高强混凝土梁极限承载力分析

针对高强混凝土材料力学行为的特殊性，考虑材料非线性的影响，通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中，建立综合本构关系矩阵，将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元，并将预应力钢筋离散为独立的一维单元，用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究，给出了梁受力全过程矿．厂曲线，分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考，还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数（配筋率、高跨比等）进行了分析计算，推荐了这些参数的合理取值范围。     

钢桥面铺装层弹性模量与铺装层厚度对铺装体系受力影响分析

采用美国环氧沥青、日本环氧沥青两种钢桥面铺装材料在不同厚度下分析铺装层受力变形规律。推导出铺装层最大拉应力、剪应力与弹性模量、铺装层厚度的数学模型。结果表明：铺装层最大拉应力、剪应力同铺装层弹性模量均可用多项式4次方程拟合,铺装层表面横向最大拉应力随着铺装层厚度的增加而减小,横向最大层间剪应力不随铺装层厚度增加而减小,而是在铺装层厚度处在40～50 mm之间有一个峰值,而后随厚度的增加而逐渐减小。     

配合比参数对滑模混凝土路面变形性能的影响

研究配合比设计各参数对滑模混凝土抗折弹性模量和干缩变形性能的影响规律，试图得到荷载变形及干缩变形都较小的高性能混凝土路面材料，以减小各种接缝的张开位移量，增加面板的传荷能力，提高板边角对破碎、断裂的抵抗能力，保证填缝材料及其接缝更为经久耐用。     

混凝土动、静弹性模量相关试验研究

从不同骨料类型、径粒大小、3种强度等级的混凝土的特性入手,采用弹性波试验与标准轴心抗压强度、静力弹性模量的试验相结合的方法,得到相应混凝土的各种物理力学参数和声学参数;在此基础上,采用非线性拟合,建立不同骨料类型及径粒大小的混凝土动态弹性模量与静态弹性模量的相关关系,为现场原位检测混凝土弹性模量的研究提供了基础。研究表明:混凝土试件用超声波脉冲法得到的动态弹性模量与静力法得到的静态弹性模量均有一定差异,但在同一参数水平下,混凝土的动-静态弹性模量呈二次多项式函数关系。     

双壁钢围堰支撑体系优化设计研究

该文提出了一种新的双壁钢围堰支撑体系节点形式,在内撑杆端部的内、外侧壁板之间设置隔舱并填充混凝土,从而加强支撑杆端部节点的刚度,节约钢材,减小焊接工作量。工程实例分析表明:与采用暗梁骨架受力体系相比,采用填充混凝土作为支撑体系节点,增强了内、外侧壁板的连接刚度,内、外壁板及填充混凝土三者形成夹芯板结构,与内支撑杆协同受力,侧向变形减小约16.4%,内壁板等效应力降低约44.4%。可见填充混凝土节点增大了结构刚度,提高了局部受力性能,改善了钢围堰的受力状态,优于传统的暗梁、暗柱骨架受力体系。     

加载方式改变对高强度桥用混凝土变形特性影响的试验研究

论述大跨径预应力高强度混凝土梁桥施工时仿预应力筋张拉(加载)对瞬时变形和徐变影响的试验结果,文中列述了试验方法、材料、测试结果与成果应用;分析指出,与试验室标准加载方式相比,预应力筋现场施工可以使混凝土的弹性模量明显改变、徐变增加,在计算高强预应力混凝土梁桥的长期变形和构件预应力衰减时应考虑应力历史对变形参数的影响,并进行必要的调整.     

不同混凝土材料在双曲拱桥加固改造中的对比试验研究

介绍了普通混凝土、普通微膨胀混凝土和轻质高强微膨胀混凝土3种不同材料在双曲拱桥加固改造中的对比试验研究。推导了收缩徐变及膨胀变形作用下组合截面在超静定结构中引起自应力和次应力的计算公式,计算出测控点应变、应力理论值,并与实测值进行了比较,最后对比了3种不同材料的加固效果。加固效果表明:轻质高强微膨胀混凝土用于桥梁主要受力构件的加固中是可行的,并具有一定的优越性。     

CFRP布混合粘贴加固RC梁斜截面抗剪性能研究

为了研究CFRP布混合粘贴技术加固钢筋混凝土梁斜截面抗剪性能,设计了4组钢筋混凝土T梁抗剪加固试验。分别对比了未加固的试验T梁、CFRP布普通外贴方式加固的试验T梁和CFRP布混合粘贴方式加固的试验T梁,同时对于加固的试验T梁考虑了分阶段加载二次受力性能。研究表明CFRP布混合粘贴加固的钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力较未加固的试验T梁有显著提高,同时比CFRP布普通粘贴加固方式提高了9.34%。在挠度变形、混凝土裂缝的抑制、箍筋受力的改善以及碳纤维布材料强度利用率上均优于CFRP布普通外贴方式。二次受力的试验T梁因加固前腹板斜裂缝已经出现,因此整体刚度有所降低,导致挠度变形大于一次受力的试验T梁,二次受力的试验T梁其箍筋应力发展水平和一次受力梁差异不大,破坏时斜截面抗剪承载力降低了4.83%,降低程度较小。CFRP布混合粘贴加固形式中单根碳纤维布提供的抗剪贡献较大,钢板锚固件可以延缓CFRP布的剥离过程,阻止CFRP布向锚固件另一侧剥离发展。试验T梁最终破坏时,同一根CFRP布表面应变在两个钢板锚固件之间分布较为均匀且应变数值发展较大,CFRP混合粘贴加固形式充分利用了碳纤维布高强度和高弹性模量的特点,加固后CFRP布与箍筋受力协调关系较好。     

内置式钢锚箱索塔锚固区受力与参数分析

内置式钢锚箱索塔锚固区模型试验结果表明结构强度足够,但混凝土外端壁和内侧壁均出现裂缝,且外端壁开裂荷载较低.根据索塔锚固区的变形协调关系,分别对矩形和圆形索塔的斜拉索水平分力在钢锚箱与混凝土塔壁之间的分配比例、外端壁和内侧壁的混凝土应力进行理论分析,理论分析结果与试验结果吻合.对矩形和圆形索塔的水平力分配比例和混凝土应力进行参数影响分析,分析结果表明调整索塔长宽比、塔壁厚度比、钢锚箱拉板面积等能改善塔壁混凝土的受力.对相当规模的内置式钢锚箱圆形和矩形索塔锚固区的结构受力性能进行对比分析,结果表明矩形索塔略优于圆形索塔.建议采取措施改善混凝土外端壁局部受力状况.