反复荷载作用下活性粉末混凝土空心桥墩

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心矩形桥墩试件在低周反复荷载作用下的受力性能试验,对试件的破坏形态、滞回特性、延性性能和耗能能力进行研究,分析纵向配筋率、配箍率等因素对试件受力性能的影响.结果表明,配置了横向箍筋的空心矩形桥墩试件的延性性能和耗能能力得到明显提高,具有良好的抗震性能.利用基于平截面假定的条带法编制了数值分析程序,分析试件弯矩与转角的关系,理论计算结果与试验结果吻合较好.     

钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力特性研究

基于4根钢筋混凝土圆形薄壁空心柱低周往复加载试验数据,以峰值荷载点为基准,将试件的骨架曲线分四段拟合,确定了试件开裂点、屈服点、极限点与峰值点的关系。按照现行混凝土结构设计规范并结合试验结果的回归分析,得出了峰值荷载及所对应位移、极限位移的计算公式;结合试件的滞回规律构建了钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的恢复力模型。研究结果表明:拟合的骨架曲线特征点的计算方法具有较高的精度;构建的恢复力模型与钢筋混凝土圆形薄壁空心柱的试验滞回曲线吻合较好。     

装配式短肢剪力墙节点抗震性能参数分析及恢复力模型研究

采用ANSYS建立装配式短肢剪力墙的节点模型,分析得到节点在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线,验证装配式短肢剪力墙节点能够满足"等同现浇"的抗震性能目标;结合3个试件的实测数据,拓展26个试件的数值模拟分析,并对肢厚比,轴压比,剪跨比,混凝土强度,墙肢纵筋配筋率,墙肢箍筋配筋率,连梁纵筋配筋率和连梁纵筋配筋率的重要影响参数进行扩展分析,确定恢复力模型的主要影响因素,对下降段刚度与延性系数回归分析建立相关公式。在此基础上对骨架曲线进行无量纲化处理,建立统一骨架曲线和考虑卸载刚度与再加载刚度的滞回模型,并且与计算结果进行对比,对比发现与计算结果吻合较好。建立的恢复力模型可以为装配式短肢结构弹塑性地震反应分析时作为参考。     

通过外包活性粉末混凝土型钢梁抗弯性能试验研究

基于三榀外包活性粉末混凝土型钢简支梁的抗弯性能试验,观察试件的破坏过程、裂缝的分布与开展情况、挠度的变化特点和试件的破坏形态,得到外包活性粉末混凝土型钢梁试件的承载能力、典型荷载-挠度曲线和混凝土及型钢沿梁跨中截面高度的应变值;分析试件的的承载能力特征、荷载-挠度曲线发展的阶段性特点和梁跨中混凝土及型钢应变的分布规律,推导外包活性粉末混凝土型钢梁开裂荷载及正截面抗弯极限承载能力的计算公式。研究结果可为外包活性粉末混凝土型钢梁正截面抗弯的有关进一步理论计算提供试验数据和理论依据,为外包活性粉末混凝土型钢梁构件的进一步精细化研究打下基础。     

装配式空心钢管混凝土支撑技术研究及应用

在“双碳”战略背景下提出一种新型装配式空心钢管混凝土支撑。为了研究其受力性能并将其应用于地下车站深基坑工程中,设计并加工2个足尺寸空心钢管混凝土支撑试件,完成轴压加载试验,2个支撑试件最后均发生了混凝土压碎破坏,同时得到试件承载力指标。采用ABAQUS有限元软件建立空心钢管混凝土支撑的数值模型,开展考虑材料非线性和几何非线性的有限元分析,所得数值分析结果与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。试验和有限元结果充分表明所提出的新型装配式空心钢管混凝土支撑满足常规工程设计要求,已成功应用于“汤马区间”2号风井工程,并与现浇钢筋混凝土支撑和装配式钢管支撑进行比较分析,结果表明该新型支撑可以显著降低碳排放量和经济成本。     

低周反复荷载下配筋圆钢管自密实混凝土柱受力性能分析

通过对8根试件进行低周反复荷载试验,研究纵向配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响。在试验研究的基础上,对配筋圆钢管自密实混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能进行全过程分析,编制非线性分析程序,根据计算结果绘制水平荷载-侧移率骨架曲线,并与试验结果比较,吻合较好。在数值计算方法得到验证的基础上,分析轴压比、钢管壁厚、混凝土强度和纵向配筋率对配筋圆钢管自密实混凝土柱骨架曲线的影响规律。     

级配钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能的试验研究

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对直径为70 mm的圆柱体试件的动态拉伸性能进行研究,得到了不同应变率下的混凝土劈裂拉伸强度和拉伸应力-时间曲线,并与静态劈裂拉伸强度进行了对比。根据试验结果,讨论了含不同种类钢纤维的活性粉末混凝土的动态拉伸性能,以及3种钢纤维级配下的钢纤维活性粉末混凝土的动态拉伸性能;总结了级配钢纤维活性粉末混凝土的应变率效应,以及影响钢纤维混凝土动态拉伸性能的因素。     

加载方式对钢管活性粉末混凝土短柱抗压性能影响的研究

钢管活性粉末混凝土的超高强度能有效减小构件的截面尺寸,减轻结构自重,在高层建筑和桥梁建设中都有良好的应用前景。考虑实际工程中钢管活性粉末混凝土结构可能出现的其中2种加载方式——全截面加载及核心混凝土加载,进行不同加载方式对钢管活性粉末混凝土轴压短柱受力性能影响的试验研究。试验结果表明,2种加载方式下试件的应力发展过程不一样,但极限状态时钢管切向应力均接近钢材的屈服强度,纵向应力均接近0,试件的极限承载力相差不大,但套箍作用和刚度有一定的差异。讨论2种不同加载方式作用下试件的破坏机理、极限承载力公式及荷载变形情况。利用有限元软件ABAQUS建模分析并与试验结果进行对比。     

钢管活性粉末混凝土界面粘结强度试验研究

参照传统钢管混凝土粘结强度的设计理论与试验方法,设计2组钢管活性粉末混凝土(ReactivePowder Concrete,RPC)柱试件,进行钢管与RPC之间界面粘结强度试验研究.考虑施工条件以及工程造价等因素,对RPC配合比和试件养护条件进行了优化.通过试件的反复推出试验,得到钢管RPC柱的荷载-滑移曲线.试验研究结果表明,钢管RPC试件的第1次轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的轴心推出试验曲线有相似的规律,而其反复轴心推出试验曲线与普通钢管混凝土试件的反复轴心推出试验曲线的规律有差异,而且钢管RPC试件的奇数次轴心推出试验曲线与偶数次轴心推回试验曲线没有对称性;采用蔡绍怀提出的粘结强度计算公式计算得到的钢管RPC粘结强度与试验得到的结果相近;自然养护条件下RPC的立方体强度约为蒸汽养护条件下的88%,自然养护条件下钢管RPC的粘结强度低于蒸汽养护条件下钢管RPC的粘结强度.     

落锤冲击下混凝土圆柱体动力效应数值模拟

为研究混凝土材料在低速冲击下的动力效应,对一组应变率在100/s~101/s范围内的混凝土圆柱体落锤轴向冲击试验进行数值模拟研究。以自研发混凝土动态应力传感器实测应力-应变曲线为基准,对混凝土连续面盖帽模型(CSCM模型)关键参数进行参数优选,计算得到不同冲击速度下的冲击力时程、试件应力、试件内能、侵蚀内能、应变率及动力增强系数(DIF)的变化规律,获取试件损伤破坏云图。研究结果表明:试件应力、应变率和试件内能与冲击速度大致呈线性关系,混凝土材料动力增强系数与应变率大致呈抛物线关系。对比计算损伤破坏云图与试件破坏的高速摄影照片可知,经过参数优选后的CSCM模型,在低速冲击范围内有很好的计算精度,模拟破坏形态与试验结果吻合良好。     

钢筋混凝土空心墩延性变形能力分析

基于纤维梁柱单元建立钢筋混凝土空心墩滞回分析模型,与试验结果对比验证模型准确性。在此基础上讨论纵筋配筋、壁厚、混凝土强度、剪跨比等因素对空心墩延性变形能力影响。研究表明:对剪跨比大于7.0的高墩,提高纵筋配筋率可有效增强其延性变形能力;而对于剪跨比小于5.0的中低墩,提高纵筋配筋率对其延性变形能力不利;在轴压比和纵筋配筋率一定情况下,空心墩壁厚对其延性变形能力影响不大,而保持轴力和纵筋配筋量不变时,增大壁厚可有效增加中低墩延性变形能力;且在固定轴力下,增大混凝土强度对提高中低墩延性变形能力效果显著。     

混凝土空心高墩温度效应研究

以宜万铁路线上马水河桥为例,研究100 m以上混凝土空心高墩桥的温度场,采用全桥整体有限元分析和墩身局部子模型分析相结合的方法,以及日照、寒潮等多种温度工况下墩身中竖向应力、环向应力的分布情况。结果表明,梁体、墩身在日照温差或寒潮陡然降温的情况下,墩壁沿厚度方向竖向应力、环向应力及应力梯度都较大,最大压应力可达13 MPa左右,最大拉应力可达4 MPa左右,对混凝土空心高墩的温度效应应引起足够的重视。     

铁路空心薄壁桥墩现存预应力测试试验研究

桥梁墩身现存预应力的确定受多种因素影响。本文结合有限元分析,针对不同荷载、槽间距、槽长、开槽深度等影响因素,讨论了测点处工作应力变化趋势,确定了应力完全释放所需的开槽深度、间距等相关试验参数。以比利沟大桥铁路空心薄壁墩为试验对象,进行墩身内壁切槽和动力性能试验,为今后混凝土桥梁使用性能评估、维护及加固提供技术参考。     

铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥双向地震响应分析

采用铅芯橡胶支座,选取具有不同固有周期的4座铁路简支梁桥桥墩,建立空间有限元模型。以7组典型地震波作为激励,进行铅芯橡胶支座隔震铁路简支梁桥的双向地震响应分析。采用时程分析法计算考虑和不考虑铅芯橡胶支座恢复力耦合作用的隔震桥墩系统的地震响应。分析结果表明:双向地震动作用下考虑耦合作用的铅芯橡胶支座的位移—恢复力曲线与单向地震作用下不考虑双向恢复力的耦合作用时的位移—恢复力曲线在形状上存在较大差别,铅芯橡胶支座的滞回耗能也不相同;不同地震激励下铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对铅芯橡胶支座峰值位移的影响程度不同;随着桥墩一阶固有周期的增加,铅芯橡胶支座恢复力的耦合作用对一阶振型方向的支座峰值位移的影响程度逐渐增大;梁体的峰值地震响应的规范计算值大都高于实际值,故按照规范值进行铁路简支梁桥的隔震设计偏于安全。     

支座摩阻效应对大跨长联连续梁桥地震反应的影响分析

为了解支座摩阻效应对长联大跨连续梁桥地震反应的影响,并得出可应用于工程的相应简化计算方法,以处于高烈度区的某铁路大跨长联连续梁为工程背景,按照不计与计入活动支座摩阻效应两种工况,利用Midas/Civil软件建立结构的三维空间杆件模型,并选用软件中的两种双线性理想弹塑性单元模拟支座的摩阻,采用非线性时程分析方法,对结构进行多遇地震下的地震反应分析。分析结果表明,对于这种设置1个固定墩的大跨长联连续梁结构,是否计入活动墩的支座摩阻效应对固定墩的设计影响很大,设计中需要考虑活动墩的支座摩阻。对于此类结构采用反应谱法进行多遇地震下的抗震计算时,活动墩顶的水平地震力可以直接用支座承受的竖向力乘以给定的支座摩阻系数,固定墩顶的水平力用反应谱计算值减掉活动墩水平摩擦力之和的0.8倍,可以满足工程设计精度要求。     

活性粉末混凝土的常规三轴压缩性能试验研究

通过活性粉末混凝土在不同围压下的常规三轴压缩试验,研究活性粉末混凝土的破坏形态、强度特征和变形规律。结果表明:围压≤60 MPa时,活性粉末混凝土的常规三轴压缩破坏形态主要表现为劈裂破坏,围压为65MPa时,破坏表现出挤压流动特征;在不同的围压条件下,活性粉末混凝土试件的应力—应变曲线的形状基本相似,均经历压密、弹性、应力软化和荷载稳定下降4个阶段;活性粉末混凝土的三轴抗压强度、弹性模量和轴向峰值应变均随围压的增大而近似线性增长,但活性粉末混凝土的三轴抗压强度随围压增长的速度较普通混凝土缓慢;在到达峰值应变之前,活性粉末混凝土的割线泊松比表现出随围压的增大而减小的规律,此阶段的体积应变表现为压缩。     

重载铁路四线高墩连续梁桥的设计

神瓦(神木—瓦塘)铁路冯家川车站大桥为重载铁路四线桥,主桥采用4线(65+100+65)m连续梁,最大墩高85 m.桥上线间距大,上下部结构横向尺寸较大,利用有限元分析软件BSAS,MIDAS/FEA对结构受力进行了计算分析.结果表明:在主梁梁高相同的情况下,采用单箱三室截面能更好地减小主应力,采用单箱双室截面增加腹板厚度对主应力的改善有限;多线桥桥墩横向尺寸较大,空心截面设置纵肋板能很好地提高高墩的局部稳定性;主梁及桥墩各项计算指标均满足规范要求.     

178m空心薄壁墩施工技术

沪蓉西高速公路龙潭河特大桥桥墩全部设计为空心薄壁高墩,墩最高178m。详细介绍了在该项目施工过程中机械设备选型、模板设计和施工工艺。     

桥梁抗震分析中动水压力的计算

用势流体单元模拟水体,采用数值分析方法计算分析地震动水压力。采用Morison方程法,以附加质量的形式考虑动水压力。运用两频段选波方法,选取美国Spitak(1988)和Imperial Valley(1979)2条地震波,进行深水桥墩地震响应分析,研究动水压力对深水桥墩地震响应的影响。结果表明:在地震作用下,动水压力显著增大桥墩的墩顶位移和墩底内力响应,且使地震响应峰值出现的时刻有所改变。在进行抗震设计时考虑动水压力的作用是非常必要的。通过对实际桥墩的分析,验证Morison方程法在深水桥墩地震响应分析中的有效性,说明按照我国现行铁路工程抗震设计规范中的计算方法得出的深水桥墩地震响应结果偏低。