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2010年  第40卷  第11期

高速铁路用钢筋混凝土研究
动载-环境耦合作用下氯离子在混凝土中的扩散性能研究
王彩辉, 孙伟, 蒋金洋, 孙国文, 叶邦土, 韩建德
2010, 40(11): 1-5,31. doi: 10.13204/j.gyjz201011001
摘要:
为了研究动荷载与环境因素(温度、氯盐)耦合作用下氯离子在混凝土中的传输行为,设计出一套试验机制,以研究此工况下混凝土的饱水性能、不同应力水平下氯离子的传输行为及动载与温度耦合作用下氯离子的传输行为。试验结果显示,此工况下混凝土的饱水度均在99%以上,可认为氯离子在混凝土中的传输以扩散为主;氯离子的扩散系数随应力水平和温度的提高而加快;并得到此条件下氯离子扩散的活化能为19.9 kJ/mol;通过寿命预测模型得到常温下钢筋混凝土大桥的寿命为89.1a。
疲劳载荷与环境因素耦合作用下结构混凝土的耐久性研究
蒋金洋, 孙伟, 李文婷, 王晶
2010, 40(11): 6-8. doi: 10.13204/j.gyjz201011002
摘要:
以能量和残余应变作为损伤变量,将损伤过程划分为三个阶段。针对损伤发展的第二阶段,研究疲劳载荷与环境因素协同作用下混凝土耐久性的劣化情况。随着残余应变的增加,结构混凝土中氯离子扩散系数和空气渗透系数均变大,而且当残余应变超过6010-6时,增加幅度变得明显。尤其当残余应变增加到12010-6时,相应的系数提高了一个数量级。结论同样适合疲劳载荷与冻融循环的耦合作用。因此,可以把残余应变分别为3010-6~6010-6和12010-6视为影响混凝土耐久性的起劣区间和陡劣点。
高速铁路箱梁用高性能混凝土的试验研究
吴志刚, 石燕, 张莉, 郝挺宇, 侯学力, 涂玉波
2010, 40(11): 9-12. doi: 10.13204/j.gyjz201011003
摘要:
采用L9(34)正交分析表,选取胶凝材料用量、粉煤灰掺量、矿粉掺量和水胶比四个因素,每个因素选取三个水平,分别对铁路箱梁C50配合比的10,28 d强度进行了正交分析。结果表明:对于10 d强度,粉煤灰的影响系数要高于水胶比和胶凝材料用量,矿粉影响系数最小;对于28 d强度,影响系数最大的是水胶比,其次是胶凝材料用量,影响系数最小的是矿粉用量。根据正交分析结果并结合实际工程需要,设计出满足标准和施工要求的配合比。
高速铁路CRTS Ⅱ型轨道板混凝土温升分析
涂玉波, 郝挺宇, 吴志刚, 刘俊元, 梅名虎, 苏波
2010, 40(11): 13-14,12. doi: 10.13204/j.gyjz201011004
摘要:
通过分析不同施工环境温度,不同矿物掺合料及不同施工配合比条件下CRTSⅡ型轨道板混凝土温升过程,提出有利于加快轨道板预应力筋放张,缩短脱模时间,提高轨道板生产企业生产效率的措施。
早强掺合料在铁路预应力混凝土中的应用研究
吴志刚, 段峰涛, 侯学力, 郝挺宇, 涂玉波, 李文中
2010, 40(11): 15-17. doi: 10.13204/j.gyjz201011005
摘要:
通过对比普通粉煤灰、矿粉和早强掺合料对混凝土强度发展规律的影响,并通过弹性模量和徐变等性能试验,验证提高箱梁混凝土早期强度,缩短张拉周期的可行性。研究结果表明:采用早强掺合料配制高性能混凝土,早期强度和弹性模量满足张拉要求,但早期张拉会造成混凝土徐变成倍增加,因此不建议预应力结构提前张拉。
高速铁路用HRBF500钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究
王新玲, 陈青萍, 杜琳
2010, 40(11): 18-21,26. doi: 10.13204/j.gyjz201011006
摘要:
对配置500 MPa细晶粒(HRBF500)钢筋混凝土梁的疲劳性能的研究鲜见报道,设计、制作2根矩形和2根T形截面的HRBF500钢筋混凝土(C50)简支梁,并进行静力加载和疲劳试验。基于试验结果,分析了静载作用下不同截面形式和不同配筋率的梁受拉钢筋应变、跨中挠度以及梁裂缝发展规律,研究了钢筋应力幅值大于150 MPa时,各钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能。结果表明,最大疲劳荷载和振幅是影响试验梁是否发生疲劳破坏的主要因素。
高速铁路用HRBF500钢筋预应力混凝土梁疲劳性能试验研究
王新玲, 段宏伟, 吕振亚
2010, 40(11): 22-26. doi: 10.13204/j.gyjz201011007
摘要:
设计制作了2根配置500 MPa细晶粒(HRBF500)钢筋的预应力高强混凝土T形梁,通过实测预应力损失与理论计算比较,得出实测预应力损失大于理论计算值。基于疲劳荷载的试验,绘出HRBF500钢筋应力、钢绞线应力及梁跨中挠度曲线,分析配有细晶粒钢筋的预应力混凝土梁的疲劳性能。结果表明,在一定幅度的疲劳荷载(等幅)作用下,配有HRBF500钢筋的预应力高强混凝土梁,其钢筋、预应力钢绞线及跨中挠度均满足使用阶段规范的限值,即在HRBF500钢筋拉应力大于150 MPa条件下,经过250万次疲劳荷载作用后仍满足设计要求。
普通强度高性能混凝土的高温性能试验研究
朋改非, 郝挺宇, 李保华, 蒋玉川
2010, 40(11): 27-31. doi: 10.13204/j.gyjz201011008
摘要:
为确保混凝土结构的抗火性,对普通强度高性能混凝土高温性能进行试验,探讨普通强度高性能混凝土的高温爆裂与力学性能。结果表明,普强高性能混凝土与高强高性能混凝土类似,湿含量和密实度是影响其高温爆裂的主要因素。当湿含量超过临界值时,爆裂几率随湿含量上升而增大;混凝土越密实,爆裂越严重。体积分数0.05%的聚丙烯纤维可防止普强高性能混凝土发生高温爆裂,纤维掺量越高,高温损伤程度越小。聚丙烯纤维对残余力学性能有一定的改善作用。
养护条件对不同陶粒掺量混凝土强度影响的研究
孔丽娟, 吴志刚
2010, 40(11): 32-35,42. doi: 10.13204/j.gyjz201011009
摘要:
研究了不同水灰比的普通混凝土、混合骨料混凝土和轻骨料混凝土在不同养护条件下的强度发展规律,同时还对混凝土内部相对湿度进行了测定。结果表明,室外自然养护条件下,普通混凝土28 d后强度几乎不再增长;标准养护条件下,掺加陶粒的低水灰比混凝土后期强度增长率较高;水中养护条件下,陶粒自养护作用对混凝土强度增长的贡献较低。
建筑设计漫谈
关于可生长嬗变式教育建筑的思考——灾后重建教育建筑的概念设计
周彝馨
2010, 40(11): 36-38,97. doi: 10.13204/j.gyjz201011010
摘要:
建筑设计的核心概念是恒与变的和谐相处,局部通过自身求变以达到整体的恒久。重建灾区教育建筑是局部的,暂时的,而我们面对的自然和社会是系统的,恒久的。变是自然界的恒常状态,我们既要高效地解决燃眉之急,又要能适应自然与社会的恒常变化。传统的标准化生产或当代追求个性的方式都不能很好地解决此问题。本方案综合了上述两者的优点,以可变思想组织标准化生产,以不变单元组成无穷变化之整体,最终能获得较大的自然与社会效益。
草砖建筑在豫北地区农村住宅中的应用前景
王翠霞, 张爱军, 张晓丹
2010, 40(11): 39-42. doi: 10.13204/j.gyjz201011011
摘要:
黏土实心砖作为主要建材广泛应用于豫北地区农村住宅,但其生产过程严重破坏耕地,耗能严重。因此,寻求一种新的建材替代黏土砖成为一个新的研究方向。从原材料、热物性、环保性、制造能耗等几个方面对草砖进行分析,并结合其他节能技术论述了草砖建筑在豫北地区农村住宅中的应用前景及应注意的问题,最后得出结论,草砖建筑是集社会、经济和环境效益于一体的高效节能建筑,并在豫北地区农村住宅中有着良好的应用前景。
工业建筑及工艺生产节能综合利用探索
宋林华, 邵转吉
2010, 40(11): 43-46. doi: 10.13204/j.gyjz201011012
摘要:
通过举例工业建筑的外墙、门窗、屋面等以及工艺设备生产的水、电、气、油、煤、基础材料等方面综合节能措施分析,重点探讨了工业建筑和工艺生产的综合节能利用措施。反映出工业企业综合节能效果明显、空间巨大、前景广阔。期盼建立我国工业企业相关节能规范统一标准,形成一种经营理念,必将使工业企业节能产业产生良好的经济、社会、环保效益。
钢筋混凝土框架变梁中节点特性分析
邢国华, 刘伯权, 吴涛, 陆本燕
2010, 40(11): 47-50. doi: 10.13204/j.gyjz201011013
摘要:
根据10个梁高不等钢筋混凝土框架中节点试件在低周反复荷载作用下的试验结果,分析变梁中节点的破坏过程和破坏特点,重点研究左右梁高差对该类非常规节点抗震性能的影响。结果表明:左右梁高差变化对变梁中节点抗震性能影响显著,随着左右梁高差增大,梁柱组合体的剪力逐渐增大至峰值后不断降低;当左右梁高差大于1倍柱验算截面高度时,组合体宜按中间层边节点分析。在试验研究的基础上,根据节点区左、右梁高差变化与框架柱截面高度的相对关系,将钢筋混凝土框架变梁中节点划分为两类,并提出计算两类变梁节点特性的建议公式。
短柱型破坏的型钢混凝土-混凝土转换柱剪切受力性能研究
伍凯, 薛建阳, 赵鸿铁
2010, 40(11): 51-54,64. doi: 10.13204/j.gyjz201011014
摘要:
型钢混凝土-混凝土(SRC-RC)转换柱容易产生短柱型剪切破坏,此类剪切破坏类似于钢筋混凝土短柱的剪切破坏,剪切斜裂缝贯通整个钢筋混凝土部分。以7个SRC-RC转换柱试件和2个钢筋混凝土对比试件的低周反复荷载试验为基础,建立了受力模型用于分析短柱型剪切破坏形态和机理以及产生此类破坏的内在因素。产生短柱型剪切破坏转换柱试件的滞回曲线呈现倒S形,捏拢现象明显,刚度随着循环次数的增加退化迅速。采用箍筋加密措施能够有效改善转换柱的抗震性能,使其表现出较钢筋混凝土柱更好的抗剪承载力和延性。
预制预应力带肋底板-混凝土叠合板双向受力效应理论研究
吴方伯, 黄海林, 陈伟, 周绪红, 刘彪
2010, 40(11): 55-58. doi: 10.13204/j.gyjz201011015
摘要:
为解决现有预应力混凝土叠合板存在的问题,提出由预制预应力带肋底板(肋上预留孔洞)与后浇混凝土叠合形成的双向楼板。针对该叠合板独特的结构形式以及预制底板与后浇混凝土的整体作用,提出该楼板双向受力性能。借助有限元程序ANSYS10.0进行楼板模拟,通过大量计算研究该楼板双向受力效应的存在及变化规律,为深入开展该楼板结构性能的研究提供依据。
折线形CFRP束体外预应力使用性能与评价
杨炯, 丁汉山, 赵凯, 杨兆国
2010, 40(11): 59-64. doi: 10.13204/j.gyjz201011016
摘要:
对国内首座CFRP体外预应力公路桥梁进行施工监测和荷载试验。试验结果表明:张拉CFRP体外束能有效闭合主梁落架产生的裂缝,改善主梁受力。各荷载试验工况下,CFRP体外索实测索力增量同理论计算值相符,主梁应变呈线性变化,主梁和CFRP体外索表现出良好的协同工作性能。转向块处索体完好,且未出现磨损现象;锚具工作正常,未发现异常;另外索体无支撑长度较短,自由段索体无振动现象。试验表明:采用折线布置方案的CFRP体外预应力束安全可靠。
预应力斜箍筋加固RC梁受剪性能试验研究
王天稳, 李猛, 王曦明, 曹露
2010, 40(11): 65-69. doi: 10.13204/j.gyjz201011017
摘要:
对6根预应力斜箍筋加固混凝土简支梁和1根对比梁进行了受剪性能试验。结果表明,该加固方法对混凝土梁的斜截面开裂荷载和极限荷载均有不同程度的提高,对梁斜裂缝宽度有一定的限制作用。基于桁架-拱模型理论,推导出预应力斜箍筋加固混凝土梁的理论计算公式。根据试验实测数据的回归分析,得到预应力斜箍筋加固混凝土梁在不同加固工况下预应力箍筋贡献的抗剪计算公式,计算结果与试验值吻合较好。
Z形截面柱抗剪性能试验研究
毛晓飞, 杨俊杰, 张柱
2010, 40(11): 70-74. doi: 10.13204/j.gyjz201011018
摘要:
对Z形截面柱进行抗剪承载力试验,通过分析试验过程中构件裂缝的开展、破坏的形态等试验现象,探索了Z形截面柱受剪破坏机理及受剪破坏规律,得到了轴压比、剪跨比、配箍率以及肢高厚比等因子对试件延性性能和抗剪承载力影响规律,并在试验结果的基础上,给出Z形截面柱抗剪承载力回归公式和可用于工程设计使用的抗剪承载力计算公式,并给出若干工程设计建议,供设计人员参考。
连拱隧道支护体系变形的现场监测及分析
马永峰, 周丁恒, 曹力桥, 房师涛
2010, 40(11): 75-80. doi: 10.13204/j.gyjz201011019
摘要:
与普通公路隧道相比,连拱隧道因隧道施工复杂,工序转换繁多,其变形特征更加复杂。结合某连拱隧道工程实践,在连拱隧道施工中对支护体系变形进行现场监测的基础上,分析连拱隧道支护体系变形随时间变化的规律及不同开挖工序下支护体系变形特征。监测结果表明:采用台阶法施工,能较好地控制连拱隧道的变形;在隧道施工过程中,右导洞上、下台阶开挖对支护变形影响较大,是隧道结构稳定性主要控制点;左洞上台阶和右洞下台阶开挖的纵向影响距离约为隧道跨度的2倍,右洞上台阶和左洞下台阶开挖的纵向影响距离大致为一倍隧道跨度。
土水离子效应对土体力学性能的影响
王军, 曹平
2010, 40(11): 81-84. doi: 10.13204/j.gyjz201011020
摘要:
根据地下水离子质量浓度分布的特点,以改变土体强度为目的,对采取的水样和土样进行室内水土化学试验和物理力学试验,并从土水化学的力学效应对土体强度指标的影响效应进行统计分析。研究结果表明:地下水中的Ca2+、HCO 3-、K+和Na+等离子浓度对土体的黏聚力有明显的减弱效应,而Cl-含量对其影响较弱;离子质量浓度对内摩擦角和变形模量的影响弱于对黏聚力的影响,这为增加土体结构物稳定性措施提供一种借鉴。
地下水对地基基础设计的影响
雷晓雨, 闫明礼, 申雪静, 闫雪峰
2010, 40(11): 85-87. doi: 10.13204/j.gyjz201011021
摘要:
地基基础设计主要包括地基承载力计算、地基变形计算和基础设计计算。承载力计算中要涉及到基底压力pk的确定和承载力深度的修正;变形计算要求基底附加压力p0;基础设计计算需要确定基础反力。当地基中存在地下水时,基底压力、基底附加压力、基础反力的计算,以及对地基承载力进行深度修正就变得比较复杂。通过讨论地下水对基底压力、基底附加压力、基础反力和承载力深度修正的影响,给出了上述设计参数的计算方法。
散体桩复合地基工后浅层加固优化技术研究
任文渊, 张爱军, 谢定义
2010, 40(11): 88-92. doi: 10.13204/j.gyjz201011022
摘要:
散体桩式复合地基的破坏形式主要为鼓胀破坏,而鼓胀破坏的主要原因是浅层桩间土对桩体的围护力不足,同时桩间土本身的承载能力也主要决定于浅层部位桩间土的力学特性。基于以上原理,提出散体桩复合地基工后浅层加固技术,即工后对浅层部位桩间土进行加固来提高复合地基承载力的方法;对比分析了加固前、后地基承载特性的变化,论证不同加固深度对地基承载力的影响,得出只要进行(0.5~1)倍散体桩桩径深度的浅层加固就可以大大提高地基承载力的结论,同时通过实际工程证明浅层加固技术合理性和有效性。
移动荷载作用下双参数弹性地基板动力响应分析
王赞芝, 宝瑙珉
2010, 40(11): 93-97. doi: 10.13204/j.gyjz201011023
摘要:
同时考虑干扰源的运动性和随机性,对双参数弹性地基上的无限大Kirchhoff薄板的动力响应进行了研究。获得了运动的确定性和随机性的点源作用下双参数弹性地基上无限大Kirchhoff薄板的Green函数、脉冲响应函数、频率响应函数和位移场的理论解。详细分析了随机动力响应的时域统计特性。在随机性问题的研究中,发现地面系统对运动平稳随机载荷作用下的随机响应不再是平稳过程。为今后进行地面结构可靠度设计和疲劳设计提供了一定的理论依据。
水泥基复合材料有效孔隙的试验研究与定量表征
孙国文, 孙伟, 蒋金洋, 王彩辉
2010, 40(11): 98-101. doi: 10.13204/j.gyjz201011024
摘要:
为了研究水泥基复合材料传输与孔结构的定量关系,采用二次进汞的方法,系统研究了水灰比为0.23,0.35,0.53的硬化浆体在28 d的孔结构参数。研究表明:二次进汞的方法能很好表征有效孔结构参数,其中有效孔隙率是总孔隙率的25%~50%;由孔径分布曲线可知,水灰比为0.53时出现双峰,第一个峰值对应的是毛细孔的临界孔径,第二个峰值对应于凝胶孔的临界孔径,随水灰比的降低,第一峰值逐渐消失;0.23,0.35,0.53浆体对应的第一峰值分别是0.053,0.062,0.077m。
湖南地区墙体材料的应用现状及发展趋势
林涛, 尹峰
2010, 40(11): 102-104. doi: 10.13204/j.gyjz201011025
摘要:
通过对湖南省新型外墙材料发展现状的分析,并针对目前新型墙体材料存在的问题,提出了发展对策和研究方向,对进一步研制与应用新型墙体材料具有重要的指导意义。
首都机场大跨网架结构累积提升施工技术的相关问题分析
陈适才, 闫维明, 周海洋, 邹建磊
2010, 40(11): 105-110. doi: 10.13204/j.gyjz201011026
摘要:
针对首都机场新华航空机库网架结构存在不同层数、不同高度以及存在错位等问题,提出分片拼装-分片提升-整体拼装-整体提升的累积提升施工方法,对分片合龙施工技术、合龙数值模拟技术以及累积提升过程结构计算等相关问题进行分析与研究,通过此机库大跨网架结构实际累积提升施工的运用,结果表明了累积提升方法的有效性,同时也可以为类似结构的施工提供参考。
从上海世博建筑看当代建筑表皮的发展趋势
田迪
2010, 40(11): 141-144. doi: 10.13204/j.gyjz201011033
摘要:
通过对上海世博建筑的表皮设计进行分析,从新材料的应用、生态表皮及多层表皮几个方面展现了上海世博建筑表皮设计的多样性。探讨当代建筑表皮的主要特征和发展趋势。
名家论坛
还原(分解)论科学思想对混凝土技术领域发展的影响
覃维祖
2010, 40(11): 111-115. doi: 10.13204/j.gyjz201011027
摘要:
当今还原论在两种科学思想体系中已占据主导地位,它相信任何一种复杂的结构和现象都可被分解成许多要素,各要素彼此独立,不因外在影响而改变。通过对其基本要素的研究,可推知整体现象的性质。结合实例分析还原论科学思想在混凝土设计与配制中的影响及其局限性,反衬出整体论科学思想在混凝土这类建筑材料在复杂的工程实际中应用的必要性。
现代钢结构
中心支撑-框架钢结构设计与研究
李玉荣, 蔡康峰, 唐月
2010, 40(11): 116-121,130. doi: 10.13204/j.gyjz201011028
摘要:
对人字形中心支撑-框架结构的抗震设计进行研究。在不同的支撑长细比下,支撑受压屈曲后的强度退化程度是不同的。根据我国抗震规范规定的设计支撑强度的方法,当取不同的长细比时,会产生不同的结构初始刚度和变幅很大的强度值,且工程设计很复杂。为此,提出一新的支撑强度设计方法,并认为人字形中心支撑的强度是由一侧杆受压后屈曲强度与另一侧杆的受拉屈服强度两部分构成。新的设计方法确保了结构初始刚度和强度不受支撑长细比影响。建议方法的优点还在于其能够较好地控制最大层间位移角。最后,深入探讨了多层钢支撑-框架结构出现薄弱层的问题。
基于双线性模型的钢管混凝土管节点疲劳寿命研究
张家元, 伍云, 贺鹏
2010, 40(11): 122-125. doi: 10.13204/j.gyjz201011029
摘要:
通过模型试验比较钢管混凝土管节点和空心管节点的疲劳破坏行为,得出钢管混凝土管节点与空心管节点的疲劳破坏形态基本一致;提出用双线性模型预测钢管混凝土管节点疲劳寿命的方法,并用实例计算钢管混凝土管节点的疲劳寿命,将该寿命与试验结果进行比较,验证双线性模型在一定范围内预测钢管混凝土管节点疲劳寿命的合理性。
型钢混凝土柱多目标优化设计方法研究
陶清林, 郑山锁, 胡义, 李志强, 王帆
2010, 40(11): 126-130. doi: 10.13204/j.gyjz201011030
摘要:
为探讨适用于组合结构构件的多目标优化设计方法,以型钢混凝土柱多目标优化设计为研究背景,在工程结构优化理论及组合结构设计理论的基础上,将优化目标设定为工程造价最小化和斜截面抗剪承载力最大化,采用线性加权法构造评价函数,通过调整加权系数来改变两个优化目标在优化中的重要程度,同时选择灵敏度较高的设计变量,综合考虑各种约束条件,给出了型钢混凝土柱多目标优化设计的数学模型,并借助复形法的优化思想,利用MATLAB编程求解有约束条件的非线性优化问题。优化设计实例表明,所采取的优化方法和优化思路对型钢混凝土柱优化设计是可行、有效的,可为组合结构构件的优化设计及工程应用提供参考。
型钢混凝土复合受力构件受扭性能的试验研究
梁书亭, 朱筱俊, 张根俞
2010, 40(11): 131-135. doi: 10.13204/j.gyjz201011031
摘要:
为研究型钢混凝土构件的复合受力性能,以扭弯比为研究参数,对5根型钢混凝土构件进行复合受力试验,详细描述了试件在不同扭弯比作用下的加载过程及破坏形态,得到型钢混凝土构件的弯型和扭型两种破坏形态。试验表明:扭弯比是影响型钢混凝土构件弯扭破坏形态的重要因素,适当的弯矩存在能显著提高型钢混凝土梁的抗扭强度。对试验数据分析得到型钢混凝土构件的弯扭相关方程。
鉴定加固改造
大型天然液化气低温储罐钢筋网片抗风分析及加固处理
于志强, 盖大伟, 胡智勇, 汤德松
2010, 40(11): 136-140. doi: 10.13204/j.gyjz201011032
摘要:
根据大型低温LNG储罐的施工技术特点,大型钢筋网片在脉动风荷载等动力荷载作用下易产生大幅振动,极易引起钢筋网片的失稳破坏。采用SAP 2000有限元软件建立了大型LNG低温储罐9-11段钢筋网片的有限元模型,通过模态分析得到了该钢筋网片的自振特性;考虑P-效应,对该LNG储罐钢筋网片进行了风荷载作用下的抗风分析;并采用工字型钢加固处理技术对该钢筋网片进行了加固分析与设计。结果表明:在适当的位置布置工字型钢,能明显减小钢筋网片的风振响应,提高钢筋网片施工的稳定性和安全性。