铁路桥梁混凝土结构截面偏心分析

本文通过计算分析了荷载偏心距，荷载大小，混凝土强度对偏心受压混凝土结构开裂的影响。建议将《桥规》中控制受压混凝土结构裂缝开展的有关规定，从单纯控制荷载偏心距离，改变为综合考虑荷载偏心距，拉应力值及混凝土强度等多种因素。     

超短钢纤维混凝土压剪破坏机理研究

利用楔形剪切仪对纤维体积含量分别为0,1.5%和3.0%,边长为7.0 cm的立方体试块开展了压剪破坏试验,并从宏观和细微观上对它们的破坏机理进行了分析比较.结果表明,钢纤维混凝土具有明显的抗剪和止裂功效.同时,根据试件的破坏形态,采用了混凝土"双剪强度理论"对试验所得的数据进行分析,建立了超短钢纤维增强混凝土的压剪破坏准则,其结果与试验数据吻合较好.此外,还探讨了混凝土强度指标与纤维体积含量间的关系.     

不同钢纤维含量RPC材料受压力学性能研究

通过单轴受压强度试验和变形特性试验,研究不同钢纤维体积含最活性粉末混凝土的基本力学性能与本构关系.研究结果表明:纤维体积含量在1.50%～1.75%之间变化时,活性粉末混凝土的轴心抗压强度和峰值应变无明显变化,当纤维体积含量超过1.75%后,轴心抗压强度和峰值应变明显提高;活性粉末混凝土的受压破坏过程包括裂缝稳定扩展、裂缝失稳扩展、多条裂缝贯通和纤维粘脱4个阶段.结合试验曲线,推导出不同钢纤维体积含量活性粉末混凝土统一的单轴受压本构方程.     

钢筋混凝土压弯剪扭构件抗扭刚度探讨

压弯剪扭构件抗扭刚度是研究结构整体扭转性能的基础,在已有试验的基础上,给出了便于查用的构件抗扭刚度-扭转角退化曲线;通过对试验数据及抗扭刚度计算公式的参数分析,探讨了构件抗扭刚度的各种影响因素.结果表明:纵横钢筋强度比在1附近时构件的抗扭刚度最大,轴压比、偏心距、剪扭比与弯扭比的增大使得构件抗扭刚度降低.     

严寒地区隧道衬砌混凝土的冻融试验分析

针对混凝土在轴心受压和偏心受压状态下的抗冻性问题,以C30混凝土为例、设计了0.4、0.5和0.6三种压应力水平的轴心受压试件及一种偏心受压试件,通过快速冻融循环试验来对比分析它们的抗冻性能,每隔25个冻融循环测试试件的质量和动弹性模量。试验结果表明:破坏时所有试件都达到了相对动弹性模量的限值,而没有达到质量损失限值;轴心受压试件随着应力水平的提高,冻融循环前期抗冻性能逐步增强,但后期损伤速度急剧加快;偏心受压试件与轴心受压试件的性能衰减规律相似,但由于应力的不均匀分布使其衰减曲线更平滑。结论为荷载作用下混凝土结构的抗冻性能研究提供了参考。     

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。     

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

研究目的:海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。研究结论:(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。     

盾构隧道衬砌截面的承载能力功能函数

研究目的:盾构隧道衬砌管片为偏心受压构件,存在正截面大偏心受压、小偏心受压以及斜截面受剪等失效模式.以往的研究中给出了典型条件下弯矩表达或轴力表达的正截面承载能力功能函数,但并不能全面表征衬砌管片的工作模式.本文从盾构隧道衬砌管片承载能力和内力的解析式出发,提出适用于普遍情况的正截面偏心受压承载能力功能函数和斜截面抗剪承载能力功能函数的多种表达形式,为正确计算截面承载能力可靠度提供条件.并在此基础上评价管片截面承载能力功能函数的敏感性因素.研究结论:通过研究建立了盾构隧道衬砌正截面承载能力和斜截面承载能力的功能函数,提出了大小偏心状态的正截面承载能力解析表达式和斜截面抗剪承载能力的解析表达式,并通过实例对影响承载能力功能函数的随机变量进行了敏感性分析,得出如下结论:对于正截面承载能力,当采用不同表达形式的功能函数时,功能函数对随机变量的敏感性是不同的;Pv对拱顶截面的正截面承载能力功能函数影响最大;ft对拱腰截面的斜截面承载能力功能函数影响最大.     

关中地区重塑黄土强度特性三轴试验研究

利用应变控制式真三轴仪对陕西关中地区非饱和重塑黄土进行了固结排水常规三轴剪切试验,研究压实系数和含水率对重塑黄土强度变形特性的影响。研究结果表明:重塑黄土的抗剪强度随着压实系数和围压的增大而增强,应力应变曲线从弱硬化型向强硬化型转变并向应变软化型发展;抗剪强度随含水率的升高而降低,应力应变曲线以应变硬化型为主;压剪破坏形态呈剪胀性,压实系数和含水率越高,剪胀性越明显;压实系数对黏聚力和内摩擦角影响较大,对黏聚力影响尤为明显;含水率对黏聚力影响明显,对内摩擦角影响不大。     

预应力撑杆加固钢筋混凝土柱的试验研究

在钢筋混凝土偏心受压柱承受一定初始荷载下,改变钢筋混凝土柱的初始偏心距和加固撑杆的预应力大小,进行加固撑杆应力试验研究。结果表明,偏心受压柱初始压应变及撑杆预应力对加固效果有明显影响,撑杆预应力越大,撑杆对钢筋混凝土柱的卸载效果越明显,在柱破坏时,撑杆承受的应力越高,越能有效缓解撑杆相对于柱的应力滞后效应;初始压应变越大,越应相应提高撑杆预应力,从而充分发挥撑杆承载能力。     

脱空钢管混凝土偏心受压力学性能试验研究

本文进行了30个核心混凝土脱空的钢管混凝土偏心受压构件试验研究,试验参数有脱空率、偏心率、加载模式及构件长细比.试验过程中记录了试件在各级荷载下的纵向、横向变形,以及中截面纵向、横向应变,获得了试件破坏时承受的最大荷载.试验结果表明,核心混凝土脱空降低了钢管混凝土极限承载力,脱空率越大,极限承载力越小;偏心率越大,极限承载力也越小;在脱空一侧加载较之在非脱空一侧加载的极限承载力小;脱空对长柱极限承载力影响比短柱小.     

小直径路堤桩静载试验桩头处理技术研究

小直径刚性路堤桩竖向静载荷试验桩头处理装置由桩头承压套箍、承压板、千斤顶、荷重传感器、工字钢等组成,采用调平脚螺旋和千斤顶两侧水平仪联合控制试验装置保持水平,利用荷重传感器与油压表相互结合控制压桩力,具有准确控制压桩力、准确测量桩的竖向变形及避免桩偏心受压等优点,该装置既能适用于普通的小直径圆形桩的静载荷试验,又适用于异形桩(如Y形、X形桩)静载荷试验。结合实际工程检验,用普通桩及异型桩桩头套箍装置及安装方法,准确测量小直径刚性路堤桩的竖向变形,避免桩体偏心受压,从而保证了静载荷试验数据的准确性,具有较高的经济技术效益。     

纤维长度对高性能砂浆力学性能的影响研究

为研究纤维长度(长径比)对高性能砂浆力学性能的影响,在保持纤维总掺量(质量掺量5%)不变的情况下采用不同长度的短切耐碱玻纤分别对高性能砂浆进行增强,并对增强后的砂浆基体分别进行抗压、抗折和劈拉性能对比试验。结果表明,砂浆基体采用短切纤维增强后的延性明显提高,受压、劈拉破坏时试件呈现裂而不碎的破坏形态,其抗压、抗折和劈拉强度比未掺纤维时总体提高40%左右;纤维长度对砂浆力学性能的增强效果影响明显,砂浆的抗压、抗折和劈拉强度提高幅度随纤维长度的增加而增加,掺入12 mm耐碱玻纤砂浆基体的抗压、抗折及劈拉强度提高幅度比掺入6 mm耐碱玻纤时分别提高约18%、5%和19%;不同长度的纤维混杂后对砂浆力学性能的改善呈一定的正相关性。     

高强钢筋钢纤维RPC简支梁受剪承载力试验性能研究

为了探究RPC简支梁受剪承载力的影响性能,通过对6根2组剪跨比为2.25和3.0的矩形梁进行受剪性能试验,分析2组不同剪跨比的试验梁,其配箍率对受剪承载力的影响;将试验结果与普通钢筋混凝土修正压力场公式,以及我国规范公式的计算结果进行对比分析;考虑配箍率与钢纤维的影响,修正RPC主拉应力-应变本构关系,并编制程序进行迭代计算,得出钢纤维对承载力的贡献率。研究发现:配箍率和剪跨比对试验梁承载力的影响均比较明显。配箍率≤0.252%时,配箍率越大,试验梁的受剪承载力越大,但随着配箍率的继续增大,试验梁呈弯剪破坏趋势,配箍率-荷载曲线趋于平缓;钢纤维对RPC梁抗剪承载力的影响不容忽视,而且对无腹筋梁的影响大于有腹筋梁;基于修正压力场理论模型的改进计算程序用于计算高强钢筋RPC梁的抗剪承载力,其理论值与试验值吻合良好,具有一定的可信度和实用性。     

页岩陶粒轻骨料混凝土梁受剪承载力试验研究

考虑混凝土强度、剪跨比、配箍率等因素的影响,对15根页岩陶粒轻骨料混凝土梁进行了斜截面的受剪承载力试验研究,分析了梁的破坏形态、变形特性以及梁剪力与箍筋应变的关系;基于139根轻骨料混凝土梁的受剪试验结果,以及分别按照中国规范、美国规范和欧洲规范的抗剪公式进行计算的结果,求出混凝土项受剪承载力试验值与3个规范计算值的比值。结果表明:随着轻骨料混凝土强度的提高,混凝土项受剪承载力提高的幅度逐渐有所降低;美国规范和欧洲规范计算公式的安全储备较高,而中国规范计算公式的安全储备较低,不满足受剪承载力计算公式95%保证率的要求。考虑到轻骨料混凝土的特性,对混凝土项受剪承载力予以折减,提出了轻骨料混凝土梁斜截面的受剪承载力计算公式。     

新型钢丝网架混凝土夹心组合墙轴压力学性能研究

钢丝网架混凝土夹心墙(ISCW)是一种新型保温结构一体化墙体结构，具有良好的工程应用和推广价值。为研究ISCW结构的轴压受力性能，对其开展了数值仿真分析与试验加载测试，对比二者分析结果，破坏模式与荷载-位移曲线均具有较好的一致性。在此基础上开展变参数有限元仿真分析，研究混凝土板厚、混凝土强度、钢丝间距、钢丝直径对ISCW受压承载力的影响，结果表明：轴心受压承载力随混凝土强度、钢丝直径及混凝土板厚的增大而增大，随钢丝间距的增大而减小。最终，依据本文所开展的试验和有限元分析结果，结合现有相关技术规范提出了ISCW轴心受压承载力计算公式，与有限元分析结果相比，其误差在15%以内。     

内填外包钢管混凝土小偏心受压构件极限承载力分析

以大瑞铁路澜沧江特大桥主跨342 m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥为背景,选取拱顶截面构造直杆短柱构件.依据弹塑性力学原理,考虑材料非线性,建立内填外包钢管混凝土小偏心受压短柱构件的截面极限承载力数值迭代算法.运用该算法和ANSYS块体单元有限元法分析构件极限承载力.结果表明:内填外包钢管混凝土偏心受压构件的承载力由外包混凝土控制,内填混凝土的强度虽有一定的提高,但纯钢管混凝土的套箍效应未充分发挥;荷载不变时,构件极限承载力随偏心距增加(保持小偏心受压不变)呈下降趋势,但该结构抗弯矩变化的能力较强;桥拱顶截面极限荷载系数在3.0以上,远高于规范要求的2.0安全系数要求,表明该桥拱顶截面具有足够的安全性;两种算法的误差小于6％,截面极限承载力数值迭代算法的结果略小,但完全能满足工程精度要求,因此,工程应用中完全可以采用截面承载力分析法计算该类构件的承载力.     

重塑黄土强度及变形特性的试验研究

为了研究重塑黄土的抗剪强度及变形特性,进行了针对不同含水量和不同干密度条件下的重塑黄土的直剪试验,试验结果揭示了该区域重塑黄土的剪胀特性,以及重塑黄土干密度ρd和含水量w对黏聚力c影响的关系曲线可以用指数函数拟合的结论。     

活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析

为了分析剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和纵筋率等不同参数对试验梁斜裂缝宽度的影响,进行4组11根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验研究,并提出其最大斜裂缝宽度计算的建议公式。研究结果表明:剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和纵筋率都对试验梁的斜裂缝宽度有一定的影响,剪跨比越小,试验梁的斜裂缝宽度越小;配箍率、钢纤维含量和纵筋率越大,试验梁的斜裂缝宽度越小;其中钢纤维体积率的影响最为明显。基于普通钢筋混凝土梁斜裂缝宽度计算公式构建的修正公式,可为HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪计算提供些许参考。     

基于桁架-拱模型的钢筋UHPC矩形梁抗剪承载力计算方法

超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete, UHPC)在铁路桥梁中有着广阔的应用前景，UHPC梁的抗剪承载力计算是UHPC结构设计的重要部分。针对钢筋UHPC矩形梁，利用数值分析方法，分析剪跨比、纵筋配筋率、箍筋配筋率、钢纤维掺量等各因素对梁抗剪承载力的影响；在传统桁架-拱模型的基础上单独考虑钢纤维的增强作用，把钢纤维作为桁架模型中的受拉斜腹杆并根据厚壁圆筒原理推导钢纤维提供的抗剪承载力，结合UHPC的材料特征和UHPC矩形截面构件的抗剪设计特点，建议斜压腹杆倾角和软化系数等关键参数的取值，提出能考虑钢纤维掺量和几何特征的UHPC矩形梁抗剪承载力计算公式；以国内外147根UHPC矩形梁的抗剪试验结果验证计算方法的正确性和适用性。结果表明：建议的UHPC矩形梁抗剪承载力公式计算结果与实测值吻合较好，相比常用的国外UHPC结构设计规范建议方法，方法得到的结果与实测值更为接近；钢纤维对梁的抗剪承载力有显著贡献；纤维掺量和纤维几何特征对梁的抗剪承载力有明显影响。