考虑耦合约束效应的钢护筒钢筋混凝土结构徐变特性试验研究

大尺度钢护筒钢筋混凝土组合构件核心混凝土徐变及其对组合构件力学性能的影响,是这类结构长期工作性能充分发挥的关键。通过设计考虑不同钢护筒厚度和核心混凝土配筋率的3类试件,对试件进行长期单一竖向载荷作用测试,并通过徐变数值换算得到试件不同时刻的徐变系数。试验结果表明,钢护筒-钢筋混凝土构件破坏形式呈现明显延性,试件塑性和韧性能力显著提升,轴向极限承载能力加强;钢护筒厚度的增加可增强对核心混凝土的约束能力,同期应变系数越低;量化了钢护筒和钢筋对核心混凝土的耦合约束效应,为钢护筒-钢管混凝土组合试件长期性能的设计提供数据基础。     

考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土模型界面研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的界面力学特征,开发了考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土界面模型。在分析钢筋混凝土结构受力机理的基础上,对钢护筒和混凝土在三维尺度上的相对运动进行分解,进而建立钢护筒-混凝土界面模型的三维本构关系。选取混凝土的压缩应变作表征混凝土损伤程度的定量指标,并提出量化的计算方法来考虑混凝土的局部受压和滑移的耦合效应对界面荷载传递性能的影响。进行钢护筒-钢筋混凝土组合构件的受压性能试验,通过对比试验结果和模拟结果验证模型的适用性。     

钢护筒钢筋混凝土组合构件徐变特性试验研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的长期变形特性,本文进行了系统的不同参数试件的徐变特性试验。试验采用钢护筒的厚度以及钢筋配筋率作为试验变量,共浇筑4个试件。基于120d的受压徐变试验结果量化了钢护筒和钢筋的约束效应对组合构件长期变形性能的影响。研究结果为钢护筒钢筋混凝土组合构件长期性能的设计提供数据基础。     

钢护筒钢筋混凝土组合结构约束效应试验研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的竖向承载性能,本文进行了系统的轴向受压力学实验。试验采用钢护筒的厚度以及钢筋配筋率作为试验变量,共浇筑6个试件。基于试验结果分析了组合结构的典型破坏特征和破坏模式、钢护筒的约束效应以及钢筋的约束效应对组合结构承载性能的影响。研究结果为钢护筒钢筋混凝土组合结构的设计和应用提供数据基础。     

薄壁钢护筒-钢筋混凝土柱偏心受压破坏机理研究

薄壁钢护筒与钢筋混凝土联合受力架空直立式作为一种新的码头结构形式逐渐被应用到实际工程中,然而绝大多数的组合构件处于偏心受压状态。目前对应用于码头结构的薄壁钢护筒-钢筋混凝土组合结构偏心受压承载性能的研究较少,还未有定论。对薄壁钢护筒-钢筋混凝土柱进行单向偏心受压承载性能试验,通过各试件的破坏状态和试验数据,得到荷载-应变曲线,分析其破坏机理。结果表明:钢护筒壁厚的增大和偏心率的减小对结构承载性能提升有直接影响,可为实际工程中的结构设计提供参考。     

钢护筒与钢筋混凝土结构承载力试验研究

为了研究钢护筒与内部钢筋混凝土(RCFST)联合受力的机理和破坏模式,以果园港二期工程桩基为原型,开展钢结构与钢筋混凝土结构协同受力机理及其设计优化技术的研究。以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,进行RCFST结构短柱轴压试验。根据不同参数构件的试验结果,分析RCFST结构的破坏模式及受力机理。试验结果表明:RCFST短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,钢护筒与箍筋对核心混凝土的约束效应可以有效地抑制混凝土裂缝开展,使得钢护筒较传统的钢管混凝土结构具有更高的承载力以及更好的塑性和韧性;在钢护筒具有足够的约束效应时,钢护筒、混凝土及纵筋均在试件破坏时达到屈服,材料性能得以充分利用。     

钢护筒与钢筋混凝土协同受力机理数值分析与模型验证

以果园二期桩基为原型,对6个钢护筒与钢筋混凝土短柱结构和2个钢管混凝土短柱进行轴压试验。基于ABAQUS有限元软件,以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为参数进行分析。结果表明,钢护筒与钢筋混凝土短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,有效抑制混凝土裂缝开展,使结构具有更高的承载力、塑性和韧性。箍筋对混凝土的约束作用对钢护筒与钢筋混凝土短柱的承载力、塑性及延性性能影响显著,随着箍筋间距的减小,构件的承载力及延性性能有明显提高。     

钢护筒与混凝土桩水平受力机理数值分析与模型验证*

大直径钢护筒与钢筋混凝土水平受力桩基由于桩身刚度不连续,导致桩基与基岩结合部、钢护筒与基岩结构部出现较复杂的应力状态,需要提出科学评判依据来确定这类桩基的有效嵌固深度。建立考虑钢护筒与混凝土桩水平受力的室内物理模型和数值模型,通过大量变动参数的数值模拟和对比测试研究,探讨研究影响钢护筒与混凝土桩水平承载性能的各种因素,得到钢护筒与桩基共同作用下地基基础的力学性状规律。     

基于剥离分析的钢护筒与钢筋混凝土结构轴压性能分析与设计方法

针对钢护筒与钢筋混凝土(RCFST)结构轴压受力性能、分布规律及设计方法的问题,以重庆果园港二期桩基为原型,钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,取长细比4∶1进行RCFST结构短柱轴压试验。考虑钢护筒和箍筋对核心混凝土的双重约束作用,采用剥离分析方法研究RCFST结构的受力机理、应力应变规律及内力分配规律,推导并验证RCFST短柱的轴压承载力公式。该公式基于模型试验分析结果,结合相关规范给出RCFST结构合理径厚比的选择设计方法。结论是:RCFST结构在轴压荷载作用下,处于纵向压力双应力状态,其峰值应力小于钢护筒的屈服应力;基于"统一理论"的轴压承载力计算结果更接近RCFST结构短柱的室内物理模型试验值。     

恒定荷载对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通常混凝土构件均处于受力状态,而对自由状态的混凝土试件开展耐久性研究很难真实地反映出混凝土构件的耐久性状况。本研究采用施加恒定压荷载和弯曲荷载的方式,研究荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:混凝土试件纯受弯段的氯离子浓度随弯曲应力水平的提高而增大,且混凝土内的氯离子渗透深度随应力水平的增加而增大。试件距暴露面相同深度处的氯离子浓度随着压应力水平的提高先减少后增大。混凝土试件的氯离子扩散系数随压应力水平提高而先减少后增大,压应力水平较低时可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。对于典型的海洋工程高性能混凝土配合比,混凝土试件的弯曲应力与其恒定荷载影响因子之间呈近似指数函数关系,在混凝土结构耐久性设计中应考虑弯曲荷载对氯离子扩散系数的影响。     

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋在混凝土梁中的抗弯性能研究

论文从以玻璃纤维增强塑料筋替代钢筋应用在海港工程等恶劣环境混凝土结构中,以解决钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题的思路着手。在对玻璃纤维筋材料基本物理力学性能研究的基础上,以钢筋为对比,进行了10mm的玻璃纤维筋混凝土构件的三点抗弯试验。结果表明:GFRP筋在抗拉性能方面远高于钢筋,但抗剪及抗压性能比钢筋差;GFRP筋混凝土梁的抗弯曲破坏能力高于钢筋混凝土梁,但同样荷载下,GFRP筋梁的挠度大于钢筋混凝土梁的挠度;最终破坏时钢筋混凝土梁只有纵向裂缝,而GFRP筋除了有纵向裂缝外,还有横向裂缝。     

超高性能混凝土在装配式混凝土剪力墙中的应用研究

为研究以UHPC材料连接的混凝土剪力墙结构的抗震性能,完成了1片现浇、1片预制足尺剪力墙的低周反复荷载试验,研究对比其抗裂性能、承载力、位移延性、耗能能力和刚度等抗震性能。试验结果表明:2个试件破坏形态均为弯剪破坏,预制试件抗裂能力、承载力和刚度优于现浇试件,其延性和耗能能力与现浇试件相当。这种新型装配式混凝土剪力墙,能有效传力,各方面性能等同于现浇试件。     

大直径钢护筒、钢横撑与钢筋混凝土桩基联合受力的节点力学性状研究*

对直径2.2 m钢护筒内填钢筋混凝土桩基与纵横向直径1.5 m空心钢管联系撑组成的码头水工结构节点,在大型 通用有限元工具Abaqus二次开发和平行算法的基础上,建立考虑节点局部细化的码头三维数值模型。通过与现场测试对比 验证和大量变动参数的数值分析,得到了核心钢筋混凝土桩基应力、外侧钢护筒应力、纵横联系撑应力、钢筋拉力和破坏 模式等节点力学性状,并分析了最不利荷载工况组合时节点工作机理,随后针对节点的力学性状和“强节点、弱构件”的 原则对节点进行了优化设计。     

钢护筒与钢筋混凝土联合受力的内河大水差架空直立式码头力学特性分析*

为适应三峡175 m蓄水后复杂地质、水文和施工环境条件下码头建设需要,提出钢护筒与钢筋混凝土联合受力的内河大水差架空直立式结构,并建立考虑钢护筒和钢筋混凝土联合受力的数值分析模型。通过与现场试验测试数据对比验证模型可靠性,进而提出基于最不利单元搜索的单位荷载组合法,并利用该法对复杂工况条件的该类码头力学特性进行探讨。通过大量变得参数的数值计算,得到大水差码头复杂荷载环境下的力学特性、薄弱环节及其优化设计方案。     

大跨径斜拉桥钢锚梁式索塔锚固结构承载力分析

以鸭绿江界河公路大桥为工程背景,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性影响,采用有限元方法,对钢锚梁结构的破坏形态和极限承载力进行分析。结果表明,钢锚梁式索塔锚固结构的破坏形式为钢锚梁受拉弯强度破坏,破坏荷载为设计荷载的5.8倍,结构有较大的安全储备。提出了钢锚梁腹板、拉索支撑结构以及钢牛腿的简化计算模型,结果表明理论计算结果与有限元计算结果较为吻合,能较好的预测钢锚梁的应力值和应力分布。     

框筒式码头结构拉板接头承载力试验研究

新型框筒式码头结构拟采用两种拉板接头,通过混凝土轴向拉伸试验,分析了不同翼缘宽度的工字钢接头、不同钢筋总面积和钢筋直径的钢板+钢筋接头的抗拉极限承载力及破坏形式。试验结果表明,工字钢接头的抗拉极限承载力小于混凝土全截面抗拉极限承载力;钢板+钢筋接头在全部钢筋提供的极限荷载大于混凝土全截面抗拉极限荷载时,接头抗拉极限承载力等于混凝土全截面抗拉极限承载力;钢板+钢筋接头的抗拉极限承载力高于工字钢接头的抗拉极限承载力,框筒式码头结构设计宜采用钢板+钢筋接头。     

钢纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应试验研究

通过标准试件和非标准试件受力性能试验,研究了钢纤维长度和体积率、骨料粒径、混凝土强度等级对钢纤维混凝土立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉和弯曲抗拉等强度指标的尺寸效应影响规律,提出了相应的尺寸换算系数。     

现浇大体积混凝土用永久性钢筋混凝土护筒模板防裂措施的研究

离岸外海工程不断涌现，海上大体积混凝土结构的施工是工程建设者所面临的一个重大技术问题。预制永久性钢筋混凝土护筒模板的施工方案是加快海上大体积混凝土施工速度的优选方案之一。现浇大体积混凝土所释放的水化热将在护筒模板内外形成较大温差，产生较大温度应力，有导致护筒模板产生开裂的趋势。通过理论分析及试验研究提出现浇大体积混凝土用护筒模板的防裂措施，对离岸工程大体积混凝土施工技术具有指导意义。     

基于钢护筒的植桩平台的特点及植桩锚固体系设计

采用钢护筒支撑形成的"植桩平台"具有适应复杂的工程地质条件、减少大型船机设备的投入使用、加快施工进度、避免打入钢护筒造成钢护筒受力变形的特点。通过控制翻浆孔口的位置和大小、调节锚固混凝土的和易性可以保证钢护筒具有足够的翻浆高度,使钢护筒与基岩间形成足够长度的刚性节点,确保钢护筒在汛期内的的单桩稳定性。     

混凝土管桩水下裂缝维修加固技术

混凝土管桩因其本体是混凝土结构,在施工和营运过程中均有可能造成损伤,形成环向或纵向裂缝。裂缝除了主要出现在水位变动区及以上,还会出现在水下甚至泥面以下,而水上维修加固技术因为工艺和施工条件等限制无法直接应用到水下施工。结合码头工程实例,针对混凝土管桩水下裂缝,提出在管桩外套钢护筒并浇筑混凝土工艺,形成类似钢管混凝土桩结构,利用钢护筒和混凝土对裂缝进行封闭和补强,取得维修加固的效果。