钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数研究

采用压溃理论和三维仿真模型，分析了钢筋混凝土拱肋在几何非线性、材料非线性、几何缺陷以及混凝土压碎、开裂、骨料嵌锁等因素耦合作用下的极限承载力，以使它的确定更符合实际．重点研究了初始几何缺陷、截面形式、荷载形式和矢跨比等对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响．研究结果表明：混凝土材料的力学特性对大跨径钢筋混凝土拱桥的极限承载力有明显影响；大跨径钢筋混凝土拱肋的极限承载力随初始几何缺陷的增加按分段二次曲线规律减小，与拱肋长细比遵循三次曲线关系规律．     

沥青混凝土泡沫温拌技术在施工中的应用研究

泡沫温拌沥青技术是将一定比例的水和热沥青同时加入到发泡装置内,冷水遇热沥青急剧气化,体积膨胀形成泡沫温拌沥青。泡沫温拌沥青的粘度大大降低,和易性增强,使得泡沫温拌沥青混凝土可以比常规沥青混凝土降低20~30℃的情况下拌合与施工。通过泡沫温拌沥青性能检测、泡沫温拌沥青混合料配合比设计基础上,结合对泡沫温拌沥青混合料的不同出料温度在高温、低温环境情况下试验段铺筑与试验检测数据的对比分析,研究泡沫温拌技术在工程施工中的适用性,使泡沫温拌技术在工程施工中更具有实用价值和指导意义。     

Fe-Mn-Al与Fe-Mn奥氏体合金的高温氧化性能与组织结构

运用循环氧化与增重-时间法、扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析(XRD)等技术研究了Fe-30Mn-5Al与Fe-25Mn合金在700℃～800℃空气中氧化的性状 在700℃,Fe-30Mn-5Al合金由于Al的优先氧化在其表面形成了Al2O3薄膜而提高其抗氧化性,氧化动力学规律由Fe-25Mn的直线性(Q0.9631=0 9661×t)规律转变为抛物线规律(Q1.967=0.0869×t) 800℃时,由于氧化物的生长速率指数上升,氧化层显著增厚,循环氧化剥落严重,氧化动力学遵循亚平方抛物线规律(Q1.559=2.49×t) 初步阐明了合金元素Mn、Al及氧化温度对Fe-Mn基合金抗高温氧化性能的影响     

Fe-Mn-Al与Fe-Mn奥氏体合金的高温氧化性能与组织结构

运用循环氧化与增重-时间法、扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析(XRD)等技术研究了Fe-30Mn-5Al与Fe-25Mn合金在700℃～800℃空气中氧化的性状.在700℃,Fe-30Mn-5Al合金由于Al的优先氧化在其表面形成了Al2O3薄膜而提高其抗氧化性,氧化动力学规律由Fe-25Mn的直线性(Q0.9631= 0.9661×t)规律转变为抛物线规律(Q1.967= 0.0869×t).800℃时,由于氧化物的生长速率指数上升,氧化层显著增厚,循环氧化剥落严重,氧化动力学遵循亚平方抛物线规律(Q1.559= 2.49×t).初步阐明了合金元素Mn、Al及氧化温度对Fe-Mn基合金抗高温氧化性能的影响.     

海水循环侵蚀下路用泡沫混凝土的试验研究

为解决泡沫混凝土在海水侵蚀下的破裂损伤问题,采用室内浸烘试验研究了不同浸烘循环次数和浸泡时间下的混凝土特性,揭示了海水侵蚀泡沫混凝土的机理.结果表明:海水浸烘循环试验前期对泡沫混凝土影响较小,在经过20次海水浸烘循环后,试块抗压强度快速下降,25次后降至0.2 MPa左右;盐渣和部分混凝土渣的残留在分界面形成较致密的结构,导致10次循环试验后混凝土强度短暂上升.     

公路工程聚合物水泥基材料的耐久性能

为了分析聚合物乳液改性水泥基材料在公路工程中的耐久性能,通过粘结试样的劈裂强度试验研究改性水泥砂浆的粘结性能;通过在道端式硬度仪上进行磨耗试验研究改性水泥砂浆的耐磨性能;通过在不同酸性溶液浸泡后抗压强度试验研究改性水泥砂浆的耐腐蚀性能;通过温度和湿度收缩试验研究改性水泥基材料的收缩系数;通过渗透性试验研究改性水泥混凝土的抗渗性;通过冻融循环试验研究改性水泥混凝土的抗冻性。研究结果表明,与普通水泥砂浆相比,经聚合物改性后水泥砂浆的粘结性能、耐磨性能和耐腐蚀性能得到明显提高,温度收缩系数有所降低;与普通水泥混凝土相比,经聚合物改性后水泥混凝土的抗渗性、抗冻性、抗干缩收缩性能得到明显提高,在温度区间-20．1～0．0℃上的平均温度收缩系数明显降低,在温度区间-20．1～22．8℃上的平均温度收缩系数也有所降低。改性水泥砂浆和水泥混凝土的各项性能除砂浆粘结强度外均有随聚灰比的增加耐久性能改性效果更明显的趋势。     

钢纤维掺量对混凝土高温力学性能的影响

利用订制的可实现程序控温的高温试验系统,按国际标准火灾曲线ISO-834对钢纤维混凝土试块进行了高温试验。探讨了钢纤维混凝土高温后抗压强度、抗拉强度随温度变化的规律,研究了钢纤维混凝土在高温后的力学特性。试验表明,钢纤维掺量越高,高温后混凝土性能提高越大;在各种不同温度级别的高温作用下,钢纤维的掺入均可较大幅度提高混凝土残余抗拉强度;而对混凝土高温后残余抗压强度,只有在500℃以上时,钢纤维才有较大贡献。     

泡沫混凝土强度与孔结构相关性模拟研究

泡沫混凝土以其良好的特性,广泛的应用到建筑工程中,但因其内部具有较多的孔结构,使其抗压强度较低,限制了其在建筑材料领域的应用。本文将针对泡沫混凝土的孔隙率、孔径尺寸、孔的分布进行系统的模拟研究,准确的提出泡沫混凝土合理的孔结构,为泡沫混凝土的施工提供理论基础,促进泡沫混凝土的应用。     

钢纤维增强再生混凝土力学及收缩性能试验研究

以钢纤维掺量(0%、0.5%、1%、1.5%、2%)和再生粗骨料替代率(0、30%、40%、50%)为控制变量,以立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,研究了钢纤维掺量对不同再生粗骨料取代率混凝土的力学及收缩性能影响规律。研究结果表明:①再生混凝土的力学强度整体上随着再生粗骨料的增加逐渐降低,而干燥收缩则随之逐渐增大;②适量的钢纤维可提升再生混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度,还能抑制再生混凝土的干燥收缩;③钢纤维过量会导致再生混凝土的强度及收缩性能下降;④钢纤维的合理掺量为1.5%左右,在再生粗骨料取代率低于40%的混凝土中掺入钢纤维,能够得到大致与普通混凝土相似的强度及收缩水平。     

-3℃养护下等强度混凝土强度增长的影响因素

为研究冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土在低、负温养护环境下强度增长规律,各因素对混凝土在-3℃养护下达到等强度过程中对强度增长的影响,负温养护条件下等强度混凝土宏观结构与微观结构之间的关系;综合考虑水胶比、含气量、矿物掺合料等因素设计混凝土配合比,在标养(20℃)和恒定负温(-3℃)下养护混凝土试件并测试不同龄期混凝土抗压强度,同时测试-3℃下养护达到等强度混凝土的孔隙特征.结果表明:水胶比对-3℃养护下混凝土各自达到等强度的时间影响不是很明显;矿物掺合料和含气量都会影响-3℃养护下混凝土达到等强度的养护时间,且含气量对混凝土强度的影响程度要大于矿物掺合料;通过延长养护龄期达到等强度的混凝土,宏观上的"等强度",并没有达到微观上的"等孔结构".     

含水率和腐蚀因素对钢筋混凝土柱抗震性能的影响

通过分析混凝土试块浸泡在水中和不同浓度腐蚀溶液中力学性能变化的试验结果,回归出混凝土抗压强度和弹性模量随含水率或腐蚀时间变化的计算模型,并通过纤维模型有限元程序OpenSees,对不同含水率或不同腐蚀程度的钢筋混凝土模型柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行了模拟.结果表明：随着含水率的增加,两种养护条件下,构件抗震性能降低的程度较小,但随着腐蚀程度的增大,构件耗能能力和延性的降低及承载力和刚度的衰减比较显著.     

掺加聚丙烯纤维改善混凝土性能的研究

针对混凝土的抗变形能力差、耐磨性差等缺点,在混凝土中掺加一定量的聚丙烯纤维,通过聚丙烯在水泥混凝土中的阻裂、增韧机理。来增加混凝土的强度、韧性及耐腐蚀性等,可以延长混凝土路面的使用寿命。     

混凝土含水率对强度影响的试验

通过浸泡时间不同,改变混凝土试块的含水率,测试不同混凝土试块的含水率,并研究含水率变化对试块抗压强度影响的规律.研究表明：混凝土标号越高,饱和含水率越小;试块的面积体积比越小,饱和含水率越小;含水率未达1%时,属于表面吸水,对试块的抗压强度影响不明显;同样标号的混凝土试块,其测试抗压强度随着含水率的增高而降低,自然养护的试块,其测试抗压强度随着含水率的增大下降的速度大于标准养护试块.     

胶粘剂和CFRP吸湿对复合材料粘接接头失效的影响

对胶粘剂和复合材料的影响进行解耦;采用常温环境分别对胶粘剂、碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)和CFRP/铝合金粘接接头进行不同时间周期的浸泡,研究了不同应力状态对粘接接头失效的影响;以准静态失效测试的失效强度和失效模式分析为主,结合傅里叶变换红外光谱仪分析、差示扫描量热法分析和扫描电子显微镜分析,分别研究胶粘剂和CFRP吸湿后的失效机理,揭示了吸湿对复合材料粘接接头失效的影响机理。分析结果表明:胶粘剂在吸湿30 d后发生了水解,失效强度下降约53.7%,失效应变约为原来的3.2倍;CFRP吸湿后表面粘附性降低,容易引起界面失效,但打磨之后能够得到改善,CFRP吸湿后纤维/基体界面力学性能降低,在正应力状态下更容易造成纤维撕裂;CFRP/铝合金粘接接头的失效强度在吸湿30 d后下降了约23%,失效断面中胶粘剂出现了韧性断裂和界面失效;通过对胶粘剂、CFRP和CFRP/铝合金粘接接头吸湿后的失效分析,发现剪应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效主要受胶粘剂吸湿后的性能下降影响,其次是界面失效的影响,而正应力状态下的CFRP/铝合金粘接接头失效还受CFRP性能下降造成的纤维撕裂影响。      

基于Wiener退化对镁水泥混凝土中钢筋的锈蚀预测

镁水泥混凝土对钢筋的腐蚀限制了其广泛的推广应用,为解决这一难题,提出利用涂层来缓解其对钢筋的腐蚀,确保镁水泥钢筋混凝土建筑满足设计规定的使用年限要求. 根据西部盐渍土地区的自然环境,采用溶液浸泡加速锈蚀的试验方法对氯氧镁涂层钢筋混凝土进行快速腐蚀试验;运用电化学工作站周期性地对氯氧镁涂层钢筋混凝土试块进行电化学试验;以表征涂层钢筋锈蚀的电化学参数（腐蚀电流密度）作为退化指标,在Wiener退化过程的基础上进行可靠度建模并且对涂层钢筋进行锈蚀预测. 研究结果表明:利用涂层钢筋腐蚀电流密度作为耐久性退化指标可以得到镁水泥涂层钢筋混凝土中的涂层钢筋锈蚀的可靠度函数,并确定出涂层钢筋在30 000 d左右达到中等腐蚀.      

湿热环境下混凝土受酸雨腐蚀的试验研究

为了揭示酸雨环境下混凝土性能的劣化规律,分别配置p H1.5、p H2.5和p H3.5的3种溶液来模拟不同酸度的酸雨,在实验室自动喷淋装置中模拟降雨和加热干燥,采用干湿交替的试验方法对100个C40混凝土试件进行不同程度的加速腐蚀,得出不同腐蚀状态下混凝土外观、质量、中性化、抗压强度的变化规律。试验结果表明：随着腐蚀时间的延长混凝土的外观有不同程度的劣化,中性化深度不断加深。混凝土质量、抗压强度在p H2.5和p H3.5条件下都是先短暂地增大后逐渐减小,而在p H1.5条件下是一直递减。     

大连长山大桥耐久性设计

大连长山大桥处于严寒地区的海洋环境中,混凝土结构耐久性不但要考虑海水及海洋大气的腐蚀,还要考虑冻融损伤的影响。针对长山大桥的特殊情况,对混凝土耐久性设计进行了初步探讨,并提出了严寒地区跨海桥梁耐久性设计的几点建议。     

溶蚀岩体各向异性力学性质的试验研究

溶蚀岩体通常对岩体工程稳定性具有关键控制作用. 为了揭示富含层理溶蚀岩体各向异性力学性质演化规律，分别针对不同溶蚀率（K = 0%，5%，10%，15%，20%）的岩体进行室内单轴抗压试验，获取每种溶蚀率条件下不同夹角（α = 0°，30°，45°，60°，90°）抗压强度和弹性模量，分析岩体破坏特征，依据试验结果建立含层理溶蚀岩体抗压强度和弹性模量的预测模型，并进行实验验证. 结果表明:抗压强度在α = 0°，90° 时最大，α = 45° 时最小，整体呈现对称U形；弹性模量在α = 60° 最小，α = 90° 最大，整体呈现不对称U形；完整岩体抗压强度以及弹性模量的各向异性指数最大，分别为1.98、3.05，随着溶蚀率增大其值逐渐减小，K = 20%时，分别为1.10、1.36；溶蚀率较小岩体变形破坏受岩体基质和层理控制，以劈裂、错动剪切和滑动剪切为主；随着溶蚀率增大，变形破坏受溶蚀孔隙和骨架控制明显，以骨架鼓胀剪切错动、压碎破坏为主.      

泡沫铝压缩试验及等效仿真模型研究

为了研究泡沫铝结构在直升机耐坠性设计中的应用效果,本文基于万能材料试验机和霍普金森压杆分别对两种相对密度的闭孔泡沫铝在准静态（0.001/s）和高应变率下（500/s、1 000/s）的力学性能进行了测试;然后,建立了可反映应变率效应的泡沫铝等效有限元模型;最后,将泡沫铝等效模型应用于直升机驾驶舱耐坠性的仿真中,分析了置入不同密度泡沫铝等效模型后直升机受到的冲击和变形情况.结果表明：泡沫铝的平台应力以及质量比吸能随相对密度、应变率的增加而增加,但密实化应变则相反;泡沫铝等效有限元模型与实验结果曲线保持一致,模型准确性较高;此外,通过置入两种密度的泡沫铝材料,驾驶舱地板的最大变形量分别减少了28%和73%,机身部件的承载压力平均减少了28%和42%,高密度泡沫铝承载能力更强,效果更好.     

高寒盐沼泽区干湿-冻融循环下桥梁桩基腐蚀损伤与承载特性

为探明青海地区桥梁桩基在干湿-冻融循环条件下的腐蚀损伤特性, 依托德香高速公路工程, 在现场埋设钢筋和混凝土试件进行干湿-冻融循环1年, 采用室内试验将混凝土试件进行干湿-冻融循环225次, 对比分析了不同位置和不同循环时间条件下混凝土质量、抗侵蚀系数、相对动弹性模量、抗压强度、微观机理以及钢筋锈蚀率的变化规律; 采用数值仿真分析了未防护桩基20年内承载力变化规律, 并提出了高寒盐沼泽区桥梁桩基防护措施。研究结果表明: 随着试件埋设深度的增加, 现场桩基混凝土试件的抗侵蚀系数相关度增大, 最大值为0.93;随着时间的增加, 桩基混凝土试件的抗压强度最大损失率为38.20%, 埋深0.25 m处钢筋的面积锈蚀率最大, 为91%;表面涂抹环氧树脂可以有效减少钢筋锈蚀率, 桩基混凝土试件与钢筋的质量变化不明显; 干湿-冻融循环225次时, 桩基混凝土试件的边角处出现脱落, 四周出现裂纹, 但质量变化较小, 相对动弹性模量降低了39.10%, 抗侵蚀系数降低到0.51, 混凝土的抗压强度损失率为65.88%, 其内部因出现Friedel盐等膨胀性物质而趋于破坏; 随着剥落厚度和腐蚀深度的增加, 前8年桩基的承载力基本不变, 8年后其承载力逐步降低, 若不进行维护, 第20年桩基承载力降低34.45%;建议在桩基服役8年后, 要进行重点防护。