混凝土结构层析成像检测系统

桥梁、隧道及工业民用建筑的安全监测和质量评价要求对混凝土结构件的内部状况进行无损检测,常规的超声检测仪只给出一维接收声波,直观性差,判读困难,为此开发了一种新的混凝土结构层析成像检测系统。系统中的超声源采用新开发的稀土换能器,可输出大功率的窄脉冲信号,穿过混凝土结构的超声信号由高速并行数据采集电路采集,混凝土结构的内部层析成像计算采用改进的ART快速算法。在混凝土模拟试件的检测中,系统给出的层析成像结果很好地显示出了试件的内部结构,在某高速公路大桥桥墩的强度检测中,测得的低密度区与回弹仪的测量结果一致,说明开发的系统可以直观再现混凝土结构强度分布和内部缺陷。     

混凝土的温度时效研究

混凝土结构在遭受火灾作用后,在决定修复受损结构之前,必须估算结构的残余承载能力,这需要了解结构在高温作用后的性能,对相同配合比的混凝土试件在温度作用后的力学性能进行了初步的试验研究,包括抗压强度和横纵向应变,并分析了其变化规律,为高温后混凝土的温度时效研究提供了参考。     

混凝土的温度时效研究

混凝土结构在遭受火灾作用后,在决定修复受损结构之前,必须估算结构的残余承载能力,这需要了解结构在高温作用后的性能,对相同配合比的混凝土试件在温度作用后的力学性能进行了初步的试验研究,包括抗压强度和横纵向应变,并分析了其变化规律,为高温后混凝土的温度时效研究提供了参考。     

SAP内养生水泥混凝土综述

分析了超吸水性聚合物(SAP)的材料性能和SAP内养生混凝土配合比设计的关键参数，提出了内养生混凝土组成设计方法；从SAP吸释水行为和内养生混凝土水化特征角度，探讨了SAP内养生混凝土水分传输机制，综述了SAP内养生混凝土的收缩阻裂性能、力学性能和耐久性能；通过界面过渡区特征、水化产物和孔结构特征，探究了SAP内养生混凝土性能增强机理；总结了SAP内养生混凝土国内外工程应用情况，并展望了其未来的研究方向和应用前景。分析结果表明:SAP内养生原理为其本身的吸释水特性，但因SAP性能的差异和混凝土配合比等因素的不同，内养生水泥混凝土的各项性能有一定的差异性；SAP在渗透压和离子浓度的驱动下及时释水，补充混凝土内部水分丧失，降低早期水化热，并提升后期水化程度；SAP内养生混凝土的各项性能均受到其粒径、掺量和额外引水量的影响，在各参数均合适的条件下，SAP能够有效抑制混凝土的自收缩和干燥收缩，并增强混凝土的力学性能；SAP能够促进水化反应，生成更多的水化产物，填充混凝土的孔隙，增强混凝土的密实性，细化孔结构，切断连通孔隙，从而改善混凝土的抗冻、抗渗等耐久性能；SAP的再溶胀能力可阻塞混凝土裂缝，生成的CaCO₃等水化产物可使混凝土裂缝自愈合；SAP内养生作用能够增强水泥石与集料之间的黏结性，减少甚至消除界面过渡区微裂缝，提高界面过渡区强度；SAP内养生水泥混凝土在桥梁桥面整体化层、横隔梁、湿接缝、桥墩及隧道二次衬砌等部位已成功应用，抗裂效果优良。      

钢筋混凝土异型管涵的力学性能研究

通过对钢筋混凝土圆管涵进行结构优化,研发了一种新型的钢筋混凝土异型管涵结构,并对该异型管涵进行相应室内试验和有限元分析。室内静载试验采用千斤顶加压形式,分级加压直至钢筋混凝土破坏,得出钢筋混凝土异型管涵的极限承载能力、结构力学特性、裂缝发展趋势和结构破坏形式等。结合ANSYS有限元模型,深入了解异型管涵的受力性状和力学性能。通过对比圆管涵可知,钢筋混凝土异型管涵极限承载能力大大提高,结构受力也更为合理。     

纤维格栅增强水泥混凝土的弯曲力学特性

为研究纤维格栅类型、纤维格栅表面处理及粗集料最大粒径对水泥混凝土弯曲力学特性的影响,对14组150 mm× 150 mm ×600 mm的水泥混凝土试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程,探讨了纤维格栅与水泥混凝土相互作用的力学机理,提出了纤维格栅使用的若干建议.结果表明:试件属于脆性破坏;纤维格栅明显改善了水泥混凝土的弯曲力学特性,使水泥混凝土的抗弯强度提高6.62％ ～31.40％;与粗集料最大粒径为40mm时相比,粗集料最大粒径为20mm时,水泥混凝土的抗弯强度提高2.72％ ～9.97％;纤维格栅表面经环氧树脂处理后,试件的抗弯强度提高8.30％ ～ 11.88％.     

混凝土单轴动态受压力学性能试验研究

混凝土是典型的速率敏感性材料,其在动态荷载作用下与在静荷载下的力学特性有很大的差别.混凝土在动态荷载作用下的力学特性往往会对结构工程的安全性和可靠性起着决定性的作用.通过对混凝土进行单轴动态受压性能试验,分析试验结果,研究得出了混凝土单轴动态受压力学性能.     

开级配大粒径沥青混合料LSPAM的路用性能分析

根据开级配大粒径沥青混合料LSPAM其骨架空隙结构的特性,通过对LSPAM-25、ATPB-25两种沥青混合料在路用性能进行分析,试验结果表明LSPAM具有更好的高温性能、水稳定性和耐久性,但必须采用黏结力足够高的沥青胶结料才能发挥结构整体抗力。     

粉煤灰混凝土配合比设计及应用

粉煤灰可用于水泥混凝土的制备,可节约水泥和砂。它不但能提高混凝土的工作性能,同时对保证混凝土的力学性能也有积极的意义。粉煤灰在葫芦岛市桥涵构造物混凝土中应用相对较少,本文以猫眼河大桥为研究背景,介绍了粉煤灰混凝土的配合比设计及应用。     

掺硅灰对中等强度混凝土力学性能影响的试验研究

硅灰作为一种活性粉末,掺入混凝土中能有效地提高混凝土的抗压强度、弯拉强度、耐磨性和抗渗性等．因而被大量应用于高强、高性能混凝土的研制中。通过试验研究硅灰不同掺量对中等强度混凝土力学性能——抗压强度、抗折强度、劈裂强度、应力应变和弹性模量等的影响,初步得到中等强度混凝土中硅灰的合理掺量,有助于提升硅灰在路面混凝土中的应用价值和前景．     

公路隧道衬砌火灾后力学行为分析

公路隧道发生火灾后,衬砌结构将发生物理与力学性能的改变,如厚度变薄和弹模降低等。首先分析混凝土构件在火灾后的损伤机理、力学特性和耐火性能,然后根据混凝土火损等级,进一步研究衬砌结构厚度与弹性模量的变化对衬砌结构体系的影响。采用荷载-结构法分析超高次公路隧道结构体系在火损后的力学行为,探寻其残余承载能力及内力与变形规律,找出特征破坏点与破坏机制。     

模拟酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能研究综述

为深化对酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能演变机制的认识,论述了酸雨侵蚀作用下混凝土材料腐蚀机理、侵蚀模型和物理力学性能时变过程;分析了酸雨锈蚀钢筋的溶液腐蚀机理和大气动态冲刷机制,总结了锈蚀钢筋形貌表征与锈蚀率指标定量化研究成果,归纳了已有锈蚀钢筋力学性能退化模型和本构模型,概述了钢混界面黏结性能演变规律和黏结-滑移本构关系模型;梳理了梁、柱构件及结构静、动力学性能演变规律的室内试验结果、理论计算方法和数值仿真结果的最新研究进展与不足,并展望了未来的研究方向与重点。研究结果表明:酸雨腐蚀混凝土可归因于酸雨离子成分的交互作用,亟需适用性较强的理论模型以揭示腐蚀和扩散机制;室内加速试验揭示了酸雨侵蚀作用下混凝土物理力学性能时变规律,应完善室内加速试验制度,搭建耦合宏细观层次关键指标的混凝土损伤评价体系和预估模型;酸雨加速锈蚀钢筋试验多基于均匀锈蚀,钢筋腐蚀方法和形貌表征逐渐向不均匀锈蚀发展,应进一步发展高精度扫描技术,借助统计分析理论建立钢筋不均匀锈蚀特征参数,优化钢筋力学性能退化模型;通电锈蚀试验和拉拔试验演绎了钢混界面黏结性能演化规律,并建立了黏结-滑移本构关系,但忽略了实际钢筋混凝土结构的受力特点,且锈蚀过程显著区别于自然锈蚀,应考虑酸雨环境与材料特性复杂多变的特点,研究细微观钢混界面损伤行为,揭示酸雨环境、材料特性与黏结性能的内在关系;酸雨侵蚀钢筋混凝土结构时效性能研究多集中在试件层次,且采用腐蚀试验与承载力试验分阶段进行,忽略了荷载-环境的耦合作用,试验所设环境较为单一,试验制度与方法亦未统一,应对标实际工程,考虑实际结构承载和环境工况,搭建长期荷载-酸雨侵蚀耦合作用试验系统,探索荷载-环境-材料多场关联机制,完善理论计算方法与数值仿真手段,揭示结构长期性能演变过程,并推动现场暴露试验发展,量化室内-现场映射关系,指导工程实际。      

路面透水水泥混凝土性能研究

透水混凝土是具有拱架结构的多孔混凝土。通过正交试验及分析,研究了集浆体积比、集料级配、水胶比等因素对透水混凝土力学性能及透水性能的影响,为透水混凝土的设计与应用提供了依据。     

孔结构对水泥混凝土性能的影响研究

介绍水泥混凝土中孔结构的分析测试方法,着重分析孔结构对水泥混凝土的力学性能、低温性能、抗渗性能的影响,探讨孔结构对混凝土的作用机理,提出了改善水泥混凝土孔结构的措施,并对今后的研究重点给出了建议。     

沥青混凝土中粗集料影响实验研究

基于粗集料在沥青混凝土中形成持力骨架,直接影响混凝土的承载能力,实验研究了粗集料组成及粒径对混凝土抗压和蠕变性能影响．参考标准级配中粗集料质量百分比,设计了含不同组成和粒径的粗集料试样（细集料含量相同）,进行了不同温度下单轴压缩和蠕变实验,结果表明,沥青混凝土力学性能强烈依赖粗集料组成特性,并提出粗、细集料以2．36 m m为界限的划分依据．     

无砂混凝土在铁路工程中的应用研究

无砂混凝土作为一种新型的功能型建筑材料,宏观大孔对其力学性能影响显著,与传统混凝土相比无砂混凝土在强度增长、复合纤维增强及经历荷载后的破坏形式等方面体现出更多的不确定性,其配合比设计、结构特点及力学特性更接近水泥稳定碎石基层及沥青混凝土。通过现场大量试拌,当水灰比0．30、浆体体积占总体积的30％左右时28d抗压强度可满足C20等级的设计要求。     

自密实再生混凝土的基本力学性能试验研究

为了研究自密实再生混凝土的基本力学性能,通过立方体抗压强度试验、轴心抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和弹性模量试验,观察了自密实再生混凝土的受压和受拉破坏过程和破坏形态,分析了再生粗骨料替代率对自密实再生混凝土基本力学性能的影响,探讨了普通混凝土和再生混凝土的各力学性能指标之间的换算关系对自密实再生混凝土的适用性. 结果表明:自密实再生混凝土受压和受拉的破坏形态与普通混凝土相似;当再生粗骨料替代率由0增加至100%时,自密实再生混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量分别降低了15.5%、12.7%、25.6%和11.5%,而自密实再生混凝土的峰值应变增大了19.8%;再生粗骨料替代率对自密实再生混凝土的泊松比无显著影响;普通混凝土和再生混凝土的各力学性能指标之间的换算关系不适用于自密实再生混凝土,提出的自密实再生混凝土的立方体抗压强度与其他力学性能指标之间的换算关系具有较高精度.      

钢桥面铺装与混凝土桥面铺装力学控制指标值对比研究

通过研究某钢桥面铺装体系与某混凝土桥面铺装体系的受力变形,分析2种铺装层的应力应变特性的异同。运用有限元方法建立正交异性钢桥面复合铺装体系模型与混凝土桥面复合铺装体系模型,对比分析了铺装层力学控制指标的变化规律以及铺装层厚度、材料模量对铺装体系力学特性的影响。研究成果可为大跨径钢桥面铺装和混凝土桥面铺装设计提供参考。     

强度等级对混凝土动态抗压特性的影响分析

混凝土的动态与静态力学特性有很大的不同.为了明确混凝土在动态荷载作用下的抗压特性,以及强度等级对其动态抗压特性的影响,通过试验得出各等级混凝土在高应变速率下的力学性能相较于静态时力学性能的变化,为建立动态作用下的混凝土力学本构关系打下基础.     

波形顶板-UHPC组合桥面板优化设计

为解决正交异性钢桥面板的疲劳问题,从其根本原因和提高其抗疲劳性能的基本途径出发,提出一种新型波形顶板-UHPC（超高性能混凝土）组合桥面板结构体系.确定影响新型桥面板受力特性的主要参数及其合理取值范围,使用基于BP（back propagation）神经网络的优化设计模型对结构进行优化设计,就所优化的结构尺寸进行疲劳性能测试.研究结果表明:该结构能大幅减少桥面板结构中的几何构型不连续部位数量和焊缝数量,显著提高顶板局部刚度;波形钢板高度、顶部和底部水平段宽度是结构受力性能的重要影响参数;基于BP神经网络的优化设计模型适用于该类桥面板结构的优化设计,最大误差为4.4%;新的结构体系具有良好的疲劳性能,疲劳寿命超过200 a,为正交异性钢桥面板的疲劳问题提供了较好的综合解决方案.