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2018年 第48卷 第7期
2018, 48(7): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjz201807001
摘要:
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种新兴的土体加固改良技术,该技术具有高效、环保和经济的特点。MICP通过将微生物引入到岩土工程中,利用微生物诱导碳酸钙改善土体的物理力学性能。近年来,生物岩土技术逐渐成为岩土工程的一个热门研究方向。从微生物诱导碳酸钙沉淀的基本原理出发,归纳总结MICP反应中影响因素(细菌、营养液成分、pH、温度和固化方式)对生物固化砂土的影响,阐述生物固化土的岩土工程性质(渗透性、强度、耐久性、液化性、扫描电镜和X射线衍射微观机理)和工程应用(砂土改良、污染土修复、混凝土裂缝修复和飞尘抑制)。通过对国内外MICP方向的文献整理和归纳,探讨MICP发展方向和存在的问题。
微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种新兴的土体加固改良技术,该技术具有高效、环保和经济的特点。MICP通过将微生物引入到岩土工程中,利用微生物诱导碳酸钙改善土体的物理力学性能。近年来,生物岩土技术逐渐成为岩土工程的一个热门研究方向。从微生物诱导碳酸钙沉淀的基本原理出发,归纳总结MICP反应中影响因素(细菌、营养液成分、pH、温度和固化方式)对生物固化砂土的影响,阐述生物固化土的岩土工程性质(渗透性、强度、耐久性、液化性、扫描电镜和X射线衍射微观机理)和工程应用(砂土改良、污染土修复、混凝土裂缝修复和飞尘抑制)。通过对国内外MICP方向的文献整理和归纳,探讨MICP发展方向和存在的问题。
2018, 48(7): 10-15.
doi: 10.13204/j.gyjz201807002
摘要:
微生物诱导碳酸钙沉淀是一种环保的地基处理方法,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀加固土体。钙盐种类的不同对生物固化砂土的效果也不尽相同。选取氯化钙、硝酸钙、乙酸钙和乳酸钙4种钙盐,探究营养液中钙盐种类对微生物固化砂土效果的影响。基于渗透试验、干密度试验、吸水率试验、无侧限抗压强度试验和碳酸钙含量试验测定微生物固化砂土的物理力学指标,从宏观角度分析钙源对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描测试,从微观角度分析了钙源对碳酸钙沉淀晶体形态的影响。试验结果表明:硝酸钙的固化效果最好,其次是乙酸钙、氯化钙和乳酸钙;乙酸钙为钙源固化后的砂柱强度达到2.884 MPa;固化后砂柱受压发生破坏主要源于固化薄弱区;无机钙源获取的碳酸钙沉淀颗粒要大于有机钙源。
微生物诱导碳酸钙沉淀是一种环保的地基处理方法,通过微生物和钙盐作用形成碳酸钙沉淀加固土体。钙盐种类的不同对生物固化砂土的效果也不尽相同。选取氯化钙、硝酸钙、乙酸钙和乳酸钙4种钙盐,探究营养液中钙盐种类对微生物固化砂土效果的影响。基于渗透试验、干密度试验、吸水率试验、无侧限抗压强度试验和碳酸钙含量试验测定微生物固化砂土的物理力学指标,从宏观角度分析钙源对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描测试,从微观角度分析了钙源对碳酸钙沉淀晶体形态的影响。试验结果表明:硝酸钙的固化效果最好,其次是乙酸钙、氯化钙和乳酸钙;乙酸钙为钙源固化后的砂柱强度达到2.884 MPa;固化后砂柱受压发生破坏主要源于固化薄弱区;无机钙源获取的碳酸钙沉淀颗粒要大于有机钙源。
2018, 48(7): 16-21.
doi: 10.13204/j.gyjz201807003
摘要:
微生物固化砂土需要营养液提供所需的固化环境。营养液成分的不同,其固化效果可能也有所区别。针对营养液中的重要组成部分——碳源,选取无机碳源(碳酸氢铵和碳酸氢钠)、有机碳源(无水乙酸钠和葡萄糖)共4种碳源进行对比研究。通过砂柱试验,测定4种碳源在不同浓度下的物理力学指标,获取每种碳源固化砂土的最优浓度;然后以4种碳源的各自最优浓度,进行不同脲酶活性下的烧杯试验和砂柱试验,测定烧杯试验的SEM和砂柱试验的物理力学指标。试验结果表明:碳酸氢钠、乙酸钠和葡萄糖进行固化砂土的最优浓度为0.03 mol/L,碳酸氢铵固化砂土的最优浓度为0.02 mol/L,有机碳源的固化效果比无机碳源好;不同碳源固化砂土的效果在低脲酶活性下差异性更大;微生物诱导碳酸钙沉淀中,脲酶活性高低是整个诱导固化过程的主导因素;不同碳源诱导产生的碳酸钙沉淀的形态不同。
微生物固化砂土需要营养液提供所需的固化环境。营养液成分的不同,其固化效果可能也有所区别。针对营养液中的重要组成部分——碳源,选取无机碳源(碳酸氢铵和碳酸氢钠)、有机碳源(无水乙酸钠和葡萄糖)共4种碳源进行对比研究。通过砂柱试验,测定4种碳源在不同浓度下的物理力学指标,获取每种碳源固化砂土的最优浓度;然后以4种碳源的各自最优浓度,进行不同脲酶活性下的烧杯试验和砂柱试验,测定烧杯试验的SEM和砂柱试验的物理力学指标。试验结果表明:碳酸氢钠、乙酸钠和葡萄糖进行固化砂土的最优浓度为0.03 mol/L,碳酸氢铵固化砂土的最优浓度为0.02 mol/L,有机碳源的固化效果比无机碳源好;不同碳源固化砂土的效果在低脲酶活性下差异性更大;微生物诱导碳酸钙沉淀中,脲酶活性高低是整个诱导固化过程的主导因素;不同碳源诱导产生的碳酸钙沉淀的形态不同。
2018, 48(7): 22-26.
doi: 10.13204/j.gyjz201807004
摘要:
通过试验研究了循环灌浆次数对生物固化砂土效果的影响。循环灌浆1~5次后,分别进行固化后砂柱的物理力学试验和扫描电镜试验。根据不同循环灌浆次数下固化后砂柱的渗透系数、干密度、吸水率、无侧限抗压强度和碳酸钙含量,分析固化效果,并且结合扫描电镜微观分析孔隙变化。试验结果表明:渗透系数和吸水率与循环灌浆次数呈现负相关关系;干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量与循环灌浆次数呈现正相关关系;循环灌浆达到3次及以上时,固化效果变化趋势逐渐趋于平稳。
通过试验研究了循环灌浆次数对生物固化砂土效果的影响。循环灌浆1~5次后,分别进行固化后砂柱的物理力学试验和扫描电镜试验。根据不同循环灌浆次数下固化后砂柱的渗透系数、干密度、吸水率、无侧限抗压强度和碳酸钙含量,分析固化效果,并且结合扫描电镜微观分析孔隙变化。试验结果表明:渗透系数和吸水率与循环灌浆次数呈现负相关关系;干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量与循环灌浆次数呈现正相关关系;循环灌浆达到3次及以上时,固化效果变化趋势逐渐趋于平稳。
2018, 48(7): 27-32.
doi: 10.13204/j.gyjz201807005
摘要:
针对颗粒粒径和纤维对微生物固化砂土性能的影响展开了研究,基于无侧限抗压强度试验和渗透系数、孔隙率、碳酸钙生成量的测定,从宏观角度分析颗粒粒径和纤维对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描,从微观角度对其固化机制进行了初步探讨。结果表明:当颗粒粒径范围为0.25~0.5 mm时,微生物固化效果更好,强度更大;当颗粒粒径在0.25~0.5 mm范围内时,纤维对试样强度有增强作用,但在颗粒粒径范围为0.08~0.25 mm、0.5~1.0 mm、1.0~2.0 mm时,试样强度下降;碳酸钙在微生物固化过程中主要起填充和连接作用,连接作用与"有效沉积钙"的比例有着明显的关系,"有效沉积钙"比例越多,砂颗粒间的联系性越强,强度越高。纤维与颗粒间的孔隙共同影响着"有效沉积钙"的生成。
针对颗粒粒径和纤维对微生物固化砂土性能的影响展开了研究,基于无侧限抗压强度试验和渗透系数、孔隙率、碳酸钙生成量的测定,从宏观角度分析颗粒粒径和纤维对微生物固化效果的影响;结合电镜扫描,从微观角度对其固化机制进行了初步探讨。结果表明:当颗粒粒径范围为0.25~0.5 mm时,微生物固化效果更好,强度更大;当颗粒粒径在0.25~0.5 mm范围内时,纤维对试样强度有增强作用,但在颗粒粒径范围为0.08~0.25 mm、0.5~1.0 mm、1.0~2.0 mm时,试样强度下降;碳酸钙在微生物固化过程中主要起填充和连接作用,连接作用与"有效沉积钙"的比例有着明显的关系,"有效沉积钙"比例越多,砂颗粒间的联系性越强,强度越高。纤维与颗粒间的孔隙共同影响着"有效沉积钙"的生成。
2018, 48(7): 33-37.
doi: 10.13204/j.gyjz201807006
摘要:
微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术可用于地基加固和污染土修复,由于其良好的效果,日益受到了人们的关注。MICP过程中通过吸附固定重金属,对污染土起修复作用,但实践中对MICP修复污染土的长期稳定性还研究较少。通过测定不同酸液、冻融循环条件下修复土中可交换态重金属的改变量发现:污染土经3次生物修复后,铜、铅可交换态含量分别降低了74.8%~79.4%和91.3%~93.2%;在冻融循环下,可交换态重金属含量仅有小幅增加,但在酸性溶液中,修复土中可交换态重金属的含量随pH值的减小而增大,在pH值为2.5的模拟硝酸型酸雨溶液中,可交换态铜、铅含量分别平均增加了27.2%和23.6%,故强酸环境对修复土的稳定性影响较大。
微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术可用于地基加固和污染土修复,由于其良好的效果,日益受到了人们的关注。MICP过程中通过吸附固定重金属,对污染土起修复作用,但实践中对MICP修复污染土的长期稳定性还研究较少。通过测定不同酸液、冻融循环条件下修复土中可交换态重金属的改变量发现:污染土经3次生物修复后,铜、铅可交换态含量分别降低了74.8%~79.4%和91.3%~93.2%;在冻融循环下,可交换态重金属含量仅有小幅增加,但在酸性溶液中,修复土中可交换态重金属的含量随pH值的减小而增大,在pH值为2.5的模拟硝酸型酸雨溶液中,可交换态铜、铅含量分别平均增加了27.2%和23.6%,故强酸环境对修复土的稳定性影响较大。
2018, 48(7): 38-43.
doi: 10.13204/j.gyjz201807007
摘要:
微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术是岩土工程领域新兴的土体加固技术,通过选用产碳酸酐酶矿化细菌,分别采用混合注浆、分步注浆、浸泡法三种方法进行砂土固化,并对固化后的砂柱进行表观分析、直接剪切试验、酸洗法、X射线衍射试验(XRD)以及扫描电镜试验(SEM)来对比分析不同固化方式对固化砂土强度的影响。结果表明:混合注浆法固化效果最佳,抗剪强度可达20.01 kPa,样品均匀性最佳;分步注浆方式次之;浸泡法固化试件未完全成型,但碳酸钙沉积量最多,混合注浆法次之。三种不同方式固化试件中沉积的碳酸钙均为方解石晶型,呈球簇状沉积在颗粒间隙和表面。
微生物诱导碳酸盐沉积(MICP)技术是岩土工程领域新兴的土体加固技术,通过选用产碳酸酐酶矿化细菌,分别采用混合注浆、分步注浆、浸泡法三种方法进行砂土固化,并对固化后的砂柱进行表观分析、直接剪切试验、酸洗法、X射线衍射试验(XRD)以及扫描电镜试验(SEM)来对比分析不同固化方式对固化砂土强度的影响。结果表明:混合注浆法固化效果最佳,抗剪强度可达20.01 kPa,样品均匀性最佳;分步注浆方式次之;浸泡法固化试件未完全成型,但碳酸钙沉积量最多,混合注浆法次之。三种不同方式固化试件中沉积的碳酸钙均为方解石晶型,呈球簇状沉积在颗粒间隙和表面。
2018, 48(7): 44-48.
doi: 10.13204/j.gyjz201807008
摘要:
全球城市曾是人类工业生产活动的中心。都市工业遗产是城市文化的重要载体,而居住社区则是其更新的主要方向之一。在全球城市的研究背景下,从都市工业遗产转型社区过程中的6点价值诉求出发,结合纽约、伦敦、汉堡和阿姆斯特丹4个案例,总结出4点适应性策略:社会文化的契合设计、政治经济的引导设计、城市环境的存续设计、建筑空间的创造设计。进一步分析上海的发展现状和转机,提出针对性策略,以期为全球背景下中国都市工业遗产转型社区的建设提供参考和借鉴。
全球城市曾是人类工业生产活动的中心。都市工业遗产是城市文化的重要载体,而居住社区则是其更新的主要方向之一。在全球城市的研究背景下,从都市工业遗产转型社区过程中的6点价值诉求出发,结合纽约、伦敦、汉堡和阿姆斯特丹4个案例,总结出4点适应性策略:社会文化的契合设计、政治经济的引导设计、城市环境的存续设计、建筑空间的创造设计。进一步分析上海的发展现状和转机,提出针对性策略,以期为全球背景下中国都市工业遗产转型社区的建设提供参考和借鉴。
2018, 48(7): 49-53.
doi: 10.13204/j.gyjz201807009
摘要:
夏季居住区内部的局部热岛效应导致的居住区室外空间高温问题,不仅影响居民的户外气候舒适感,也间接对其周边的城市环境气候产生作用。选取洛阳市洛河南岸新城区牡丹大道中段的4个住宅区进行气候数据采样,同时利用ENVI-met气候数值模拟技术对住宅区微气候进行模拟计算,比较在城市中心区相同气候环境下,不同规划布局和建筑空间布局的住宅区室外空间气候环境特征的差异性,以期为城市的气候适应性住宅区规划设计建设提供科学依据。
夏季居住区内部的局部热岛效应导致的居住区室外空间高温问题,不仅影响居民的户外气候舒适感,也间接对其周边的城市环境气候产生作用。选取洛阳市洛河南岸新城区牡丹大道中段的4个住宅区进行气候数据采样,同时利用ENVI-met气候数值模拟技术对住宅区微气候进行模拟计算,比较在城市中心区相同气候环境下,不同规划布局和建筑空间布局的住宅区室外空间气候环境特征的差异性,以期为城市的气候适应性住宅区规划设计建设提供科学依据。
2018, 48(7): 54-59.
doi: 10.13204/j.gyjz201807010
摘要:
住区风环境直接影响居住环境的空气质量以及人的健康和舒适程度。通过调查分析合肥市混合住区现状,从不同规划布局、不同建筑高度、不同建筑朝向三个方面得出合肥市混合住区的典型布局形式。同时运用软件Phoenics分别模拟了在夏季主导风向与冬季主导风向影响下的三方面住区空间布局室外风环境,并对模拟结果进行了分析,总结出南部开敞,北部紧凑式的布局、偏向与东西向的夹角控制在15°左右的住宅;西面开敞式空间布局的住区在合肥地区混合住区群体空间处理中优势明显。
住区风环境直接影响居住环境的空气质量以及人的健康和舒适程度。通过调查分析合肥市混合住区现状,从不同规划布局、不同建筑高度、不同建筑朝向三个方面得出合肥市混合住区的典型布局形式。同时运用软件Phoenics分别模拟了在夏季主导风向与冬季主导风向影响下的三方面住区空间布局室外风环境,并对模拟结果进行了分析,总结出南部开敞,北部紧凑式的布局、偏向与东西向的夹角控制在15°左右的住宅;西面开敞式空间布局的住区在合肥地区混合住区群体空间处理中优势明显。
2018, 48(7): 60-64.
doi: 10.13204/j.gyjz201807011
摘要:
膜结构重量轻、跨度大、自振频率低,对风敏感,因此膜结构抗风设计是一个必须考虑的因素。但在实际中,大风暴雨往往相携而来,仅考虑风荷载对设计已经不足,由此而出现的事故也有发生,因此风雨共同作用下膜结构的设计成为一个现实问题。以此为背景研究风雨共同作用下鞍形膜结构的响应,基于多相流理论的欧拉-欧拉模型,考虑降雨强度、雨滴直径、体积分数和末速度等对风荷载的影响,取4种风向角,3种不同降雨强度和3种不同风速,对比风速变化、雨强变化等对鞍形膜结构响应的影响。结果表明:风雨共同作用时鞍形膜结构位移、应力显著增加;45°风向角下结构稳定性较差。
膜结构重量轻、跨度大、自振频率低,对风敏感,因此膜结构抗风设计是一个必须考虑的因素。但在实际中,大风暴雨往往相携而来,仅考虑风荷载对设计已经不足,由此而出现的事故也有发生,因此风雨共同作用下膜结构的设计成为一个现实问题。以此为背景研究风雨共同作用下鞍形膜结构的响应,基于多相流理论的欧拉-欧拉模型,考虑降雨强度、雨滴直径、体积分数和末速度等对风荷载的影响,取4种风向角,3种不同降雨强度和3种不同风速,对比风速变化、雨强变化等对鞍形膜结构响应的影响。结果表明:风雨共同作用时鞍形膜结构位移、应力显著增加;45°风向角下结构稳定性较差。
2018, 48(7): 65-70.
doi: 10.13204/j.gyjz201807012
摘要:
研究了重组竹中长柱的双向偏心受压性能。分别从构件的长细比、偏心角和偏心距三个方面进行了试验研究,总结了偏心受压柱的破坏模式,并分析了构件跨中的截面应变及荷载-位移的发展变化。结果表明:构件极限承载力随长细比增大显著降低;在偏心荷载作用下,偏心距较小的柱,柱中受压区边缘局部纤维首先发生压屈变形,压应变达到材料极限压应变,造成试件失效;偏心距较大的柱,柱中受拉区边缘拉应变达到材料极限拉应变,发生纵向纤维拉断,随着位移持续增大,最终出现明显的纵向裂缝,造成试件破坏;斜偏心距一定时,承载力随偏心角的变化不明显,在偏心角相同的情况下,试件极限承载力随偏心距增大而降低。
研究了重组竹中长柱的双向偏心受压性能。分别从构件的长细比、偏心角和偏心距三个方面进行了试验研究,总结了偏心受压柱的破坏模式,并分析了构件跨中的截面应变及荷载-位移的发展变化。结果表明:构件极限承载力随长细比增大显著降低;在偏心荷载作用下,偏心距较小的柱,柱中受压区边缘局部纤维首先发生压屈变形,压应变达到材料极限压应变,造成试件失效;偏心距较大的柱,柱中受拉区边缘拉应变达到材料极限拉应变,发生纵向纤维拉断,随着位移持续增大,最终出现明显的纵向裂缝,造成试件破坏;斜偏心距一定时,承载力随偏心角的变化不明显,在偏心角相同的情况下,试件极限承载力随偏心距增大而降低。
2018, 48(7): 71-76.
doi: 10.13204/j.gyjz201807013
摘要:
通过对6组18个TRC增强砖砌体试件进行通缝截面抗剪试验,分析TRC中纤维编织网排布方式、层数、表面黏砂及基体中加入短切PVA纤维改性等因素对砖砌体抗剪性能的影响。试验结果表明:用TRC增强砖砌体可明显提高砌体抗剪强度;经向纤维与竖向灰缝夹角为90°的排布方式的试件平均抗剪强度提高了15.4%,斜向的排布方式的试件平均抗剪强度提高了21.7%;在一定范围内,增加纤维编织网的层数可以提高砖砌体抗剪强度;在纤维编织网表面黏砂可以提高砖砌体的延性;TRC基体中加入短切PVA纤维对提高砖砌体抗剪强度有影响,但影响程度较小。基于定滑轮原理,并考虑摩擦力,给出了TRC增强砖砌体的抗剪强度公式,计算结果与试验结果吻合较好。
通过对6组18个TRC增强砖砌体试件进行通缝截面抗剪试验,分析TRC中纤维编织网排布方式、层数、表面黏砂及基体中加入短切PVA纤维改性等因素对砖砌体抗剪性能的影响。试验结果表明:用TRC增强砖砌体可明显提高砌体抗剪强度;经向纤维与竖向灰缝夹角为90°的排布方式的试件平均抗剪强度提高了15.4%,斜向的排布方式的试件平均抗剪强度提高了21.7%;在一定范围内,增加纤维编织网的层数可以提高砖砌体抗剪强度;在纤维编织网表面黏砂可以提高砖砌体的延性;TRC基体中加入短切PVA纤维对提高砖砌体抗剪强度有影响,但影响程度较小。基于定滑轮原理,并考虑摩擦力,给出了TRC增强砖砌体的抗剪强度公式,计算结果与试验结果吻合较好。
2018, 48(7): 77-82.
doi: 10.13204/j.gyjz201807014
摘要:
由于软土颗粒微小,能包裹较厚的结合水膜,结合水的黏滞性和抗剪性能对孔隙水渗流起着阻碍作用。根据离子效应渗流模型,把软土的孔隙水渗流简化成等效平行平板渗流,平行平板渗流模型综合考虑了结合水的黏滞性、抗剪性能、土颗粒表面电势、导电率、离子浓度及其电价、孔隙直径等参数的影响,其计算结果与试验数据吻合度较高。
由于软土颗粒微小,能包裹较厚的结合水膜,结合水的黏滞性和抗剪性能对孔隙水渗流起着阻碍作用。根据离子效应渗流模型,把软土的孔隙水渗流简化成等效平行平板渗流,平行平板渗流模型综合考虑了结合水的黏滞性、抗剪性能、土颗粒表面电势、导电率、离子浓度及其电价、孔隙直径等参数的影响,其计算结果与试验数据吻合度较高。
2018, 48(7): 83-86.
doi: 10.13204/j.gyjz201807015
摘要:
通过水泥和粉煤灰等固化剂对南沙淤泥进行固化处理,并在模拟滨海环境下进行干湿循环试验,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、扫描电镜试验,研究不同干湿循环次数和不同水泥粉煤灰掺量对其力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:固化淤泥土的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加而呈现先上升后下降的特点,随着水泥,粉煤灰掺量的增加而增加。微观试验结果表明:干湿循环影响固化淤泥土中胶凝体晶体颗粒的生成,从而影响固化土结构的致密性。
通过水泥和粉煤灰等固化剂对南沙淤泥进行固化处理,并在模拟滨海环境下进行干湿循环试验,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、扫描电镜试验,研究不同干湿循环次数和不同水泥粉煤灰掺量对其力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:固化淤泥土的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加而呈现先上升后下降的特点,随着水泥,粉煤灰掺量的增加而增加。微观试验结果表明:干湿循环影响固化淤泥土中胶凝体晶体颗粒的生成,从而影响固化土结构的致密性。
2018, 48(7): 87-90.
doi: 10.13204/j.gyjz201807016
摘要:
为了改善水泥固化软土存在的不足,采用聚丙烯纤维-水泥对广州南沙软土进行固化,分析探讨了纤维水泥固化土的受压破坏方式以及纤维掺量、纤维长度、水泥掺量、龄期对纤维水泥固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:在水泥土中掺入纤维能在一定程度上提高其无侧限抗压强度,且在一定范围内,无侧限抗压强度随纤维掺量和纤维长度的增加而增大;纤维水泥土中水泥的最优掺量为12%;纤维水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,并且早期强度增长较快,后期增长较慢并趋于稳定;纤维能增加水泥土的抗拉强度,减少水泥土试样破坏时的裂缝宽度和数量,改善它们的脆性破坏形式。
为了改善水泥固化软土存在的不足,采用聚丙烯纤维-水泥对广州南沙软土进行固化,分析探讨了纤维水泥固化土的受压破坏方式以及纤维掺量、纤维长度、水泥掺量、龄期对纤维水泥固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:在水泥土中掺入纤维能在一定程度上提高其无侧限抗压强度,且在一定范围内,无侧限抗压强度随纤维掺量和纤维长度的增加而增大;纤维水泥土中水泥的最优掺量为12%;纤维水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,并且早期强度增长较快,后期增长较慢并趋于稳定;纤维能增加水泥土的抗拉强度,减少水泥土试样破坏时的裂缝宽度和数量,改善它们的脆性破坏形式。
2018, 48(7): 91-94.
doi: 10.13204/j.gyjz201807017
摘要:
赤泥作为工业生产过程中排出的固体废弃物普遍被排放或者填埋,给环境带来严重的威胁。以山东铝厂第一堆厂东坝底赤泥为原料,采用石灰激发矿渣固化处理赤泥并拟作为二次开发利用。利用室内击实试验、无侧限抗压强度试验、冻融循环试验以及微观扫描电镜结果,研究不同石灰激发矿渣掺量下固化赤泥工程性质的变化规律。击实试验结果表明:随着石灰激发矿渣掺量提高,其最大干密度降低,在掺量为18%时达到谷值1.22 g/cm~3,而最优含水率增大。无侧限抗压强度试验结果表明,随着养护龄期和固化剂掺量增加,石灰激发矿渣固化赤泥的强度显著增长。冻融循环试验结果表明:经过冻融循环试验后的试样强度损失率较小,为3.5%~4.3%。微观扫描电镜结果表明:赤泥经过石灰激发矿渣固化之后,赤泥颗粒表面随着固化剂掺量增加,颗粒分布由分散均匀体结构转变为絮状和颗粒状结构,且土体孔隙明显减小。
赤泥作为工业生产过程中排出的固体废弃物普遍被排放或者填埋,给环境带来严重的威胁。以山东铝厂第一堆厂东坝底赤泥为原料,采用石灰激发矿渣固化处理赤泥并拟作为二次开发利用。利用室内击实试验、无侧限抗压强度试验、冻融循环试验以及微观扫描电镜结果,研究不同石灰激发矿渣掺量下固化赤泥工程性质的变化规律。击实试验结果表明:随着石灰激发矿渣掺量提高,其最大干密度降低,在掺量为18%时达到谷值1.22 g/cm~3,而最优含水率增大。无侧限抗压强度试验结果表明,随着养护龄期和固化剂掺量增加,石灰激发矿渣固化赤泥的强度显著增长。冻融循环试验结果表明:经过冻融循环试验后的试样强度损失率较小,为3.5%~4.3%。微观扫描电镜结果表明:赤泥经过石灰激发矿渣固化之后,赤泥颗粒表面随着固化剂掺量增加,颗粒分布由分散均匀体结构转变为絮状和颗粒状结构,且土体孔隙明显减小。
2018, 48(7): 95-100.
doi: 10.13204/j.gyjz201807018
摘要:
吹填造陆工程的地基主要由吹填土组成,由于其强度较低,需经地基处理后才能满足施工要求。吹填土固结特性以及孔隙结构的不明确导致吹填地基处理方式的不确定性和施工盲目性,进而影响工期进度,极易造成工程安全隐患。为研究吹填造陆形成的夹砂黏土的固结特性和孔隙结构变化规律,以某滨海特殊吹填土工程为背景,通过常规固结试验,评价含砂量对吹填夹砂黏土的孔隙比和渗透系数的变化影响,采用压汞试验,明确其孔隙结构特征。
吹填造陆工程的地基主要由吹填土组成,由于其强度较低,需经地基处理后才能满足施工要求。吹填土固结特性以及孔隙结构的不明确导致吹填地基处理方式的不确定性和施工盲目性,进而影响工期进度,极易造成工程安全隐患。为研究吹填造陆形成的夹砂黏土的固结特性和孔隙结构变化规律,以某滨海特殊吹填土工程为背景,通过常规固结试验,评价含砂量对吹填夹砂黏土的孔隙比和渗透系数的变化影响,采用压汞试验,明确其孔隙结构特征。
2018, 48(7): 101-105.
doi: 10.13204/j.gyjz201807019
摘要:
基于深基坑微型桩支护模型试验,研究深基坑开挖过程与基坑周边堆载时支挡体系和基坑边坡的力学响应特征及破坏规律。研究分析表明:开挖过程中,每级开挖面处桩体受力较大,开挖面以上土压力随着开挖深度的增加而逐渐减小,桩体弯曲变形显著,类似于悬臂梁受力弯曲,且随着开挖深度的增大,变形逐渐增大,开挖面以下桩体受力、变形变化较小;基坑周边堆载时,桩-土体系的破坏进一步加剧,基坑底面附近局部范围桩身弯矩变化较大,桩体剪切作用显著;整个过程中,基坑顶面首先发生破坏,地表产生裂缝且伴有土块脱落,随着开挖加载的进行,基坑边坡将产生多个滑裂面,呈叠瓦式排列。
基于深基坑微型桩支护模型试验,研究深基坑开挖过程与基坑周边堆载时支挡体系和基坑边坡的力学响应特征及破坏规律。研究分析表明:开挖过程中,每级开挖面处桩体受力较大,开挖面以上土压力随着开挖深度的增加而逐渐减小,桩体弯曲变形显著,类似于悬臂梁受力弯曲,且随着开挖深度的增大,变形逐渐增大,开挖面以下桩体受力、变形变化较小;基坑周边堆载时,桩-土体系的破坏进一步加剧,基坑底面附近局部范围桩身弯矩变化较大,桩体剪切作用显著;整个过程中,基坑顶面首先发生破坏,地表产生裂缝且伴有土块脱落,随着开挖加载的进行,基坑边坡将产生多个滑裂面,呈叠瓦式排列。
2018, 48(7): 106-109.
doi: 10.13204/j.gyjz201807020
摘要:
依据西安黄土地区某工程的单桩复合地基静荷载试验结果,对水泥粉煤灰碎石(CFG)桩复合地基的承载性状及桩土的受力情况进行分析,发现在高应力水平下,桩土应力比随荷载增大而增大,到后期时增长幅度变小,桩间土承载力发挥较低,桩顶将承受约96%的绝大部分荷载,复合地基承载性状与单桩相似,然后根据试验数据反分析出桩间土承载力发挥系数β随着荷载的增大近似呈线性增加,高应力情况下β相较JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》取值偏低,计算复合地基承载力时桩间土承载力发挥系数β不宜盲目按JGJ 79—2012建议值取值。由数值模拟得出,在设计类似工程时可考虑垫层厚度选用300 mm,β值取0.6,为西安地区CFG桩复合地基设计提供参考。
依据西安黄土地区某工程的单桩复合地基静荷载试验结果,对水泥粉煤灰碎石(CFG)桩复合地基的承载性状及桩土的受力情况进行分析,发现在高应力水平下,桩土应力比随荷载增大而增大,到后期时增长幅度变小,桩间土承载力发挥较低,桩顶将承受约96%的绝大部分荷载,复合地基承载性状与单桩相似,然后根据试验数据反分析出桩间土承载力发挥系数β随着荷载的增大近似呈线性增加,高应力情况下β相较JGJ 79—2012《建筑地基处理技术规范》取值偏低,计算复合地基承载力时桩间土承载力发挥系数β不宜盲目按JGJ 79—2012建议值取值。由数值模拟得出,在设计类似工程时可考虑垫层厚度选用300 mm,β值取0.6,为西安地区CFG桩复合地基设计提供参考。
2018, 48(7): 110-114.
doi: 10.13204/j.gyjz201807021
摘要:
为研究装配整体式矩形断面双舱地下综合管廊的受力性能,采用数值分析方法对8种形式的管廊结构进行了静力分析。结果表明:不同现浇节点位置对综合管廊的承载力和应力分布有较大影响;叠合板中的钢筋桁架能有效提高结构的承载能力;侧墙与顶板之间设有支托比不设支托的结构承载能力明显提高;并讨论了各个结构形式实际施工阶段的便捷性。
为研究装配整体式矩形断面双舱地下综合管廊的受力性能,采用数值分析方法对8种形式的管廊结构进行了静力分析。结果表明:不同现浇节点位置对综合管廊的承载力和应力分布有较大影响;叠合板中的钢筋桁架能有效提高结构的承载能力;侧墙与顶板之间设有支托比不设支托的结构承载能力明显提高;并讨论了各个结构形式实际施工阶段的便捷性。
2018, 48(7): 115-121.
doi: 10.13204/j.gyjz201807022
摘要:
通过重复加载试验,获得了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土单轴受压的应力-应变曲线,提出了重复加载下再生混凝土单轴受压的本构方程及其简化形式,并采用其他研究者的试验结果进行了验证。结果表明:再生混凝土试件的破坏过程与普通混凝土类似,且再生混凝土试件表面斜裂缝与轴线方向夹角更大;再生混凝土重复加载时的骨架线和单调加载曲线较为吻合,当再生粗骨料取代率变大时二者之间的差别趋于变大;提出的重复加载下再生混凝土单轴受压本构模型具有较高的计算精度,且其简化形式计算效率更高。
通过重复加载试验,获得了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土单轴受压的应力-应变曲线,提出了重复加载下再生混凝土单轴受压的本构方程及其简化形式,并采用其他研究者的试验结果进行了验证。结果表明:再生混凝土试件的破坏过程与普通混凝土类似,且再生混凝土试件表面斜裂缝与轴线方向夹角更大;再生混凝土重复加载时的骨架线和单调加载曲线较为吻合,当再生粗骨料取代率变大时二者之间的差别趋于变大;提出的重复加载下再生混凝土单轴受压本构模型具有较高的计算精度,且其简化形式计算效率更高。
2018, 48(7): 122-126.
doi: 10.13204/j.gyjz201807023
摘要:
对密度为425,525,625 kg/m~3的三种蒸压加气混凝土标准圆柱体(50 mm×100 mm)试件进行在10~(-5),10~(-4),10~(-3),10~(-2)s~(-1)等4个不同应变率下的单轴进行受压试验,获得了60组有效试验数据。试验采用MTS公司生产的CDT1504型电机伺服系统进行加载和数据采集,结合东华测试仪器厂的DH8302信号测试分析系统进行应变数据采集。试验获得了不同密度、不同加载速率下蒸压加气混凝土的单轴受压应力-应变曲线和应变-时间曲线,并对峰值应力和峰值应变的单轴受压的破坏过程、峰值应力、弹性模量的试验确定、应变率敏感性等问题进行了分析。研究结果表明,加载速率对蒸压加气混凝土的单轴受压应力-应变曲线的影响明显,蒸压加气混凝土的抗压强度具有明显的应变率敏感性,峰值应变受加载速率和混凝土密度的影响均较为明显。
对密度为425,525,625 kg/m~3的三种蒸压加气混凝土标准圆柱体(50 mm×100 mm)试件进行在10~(-5),10~(-4),10~(-3),10~(-2)s~(-1)等4个不同应变率下的单轴进行受压试验,获得了60组有效试验数据。试验采用MTS公司生产的CDT1504型电机伺服系统进行加载和数据采集,结合东华测试仪器厂的DH8302信号测试分析系统进行应变数据采集。试验获得了不同密度、不同加载速率下蒸压加气混凝土的单轴受压应力-应变曲线和应变-时间曲线,并对峰值应力和峰值应变的单轴受压的破坏过程、峰值应力、弹性模量的试验确定、应变率敏感性等问题进行了分析。研究结果表明,加载速率对蒸压加气混凝土的单轴受压应力-应变曲线的影响明显,蒸压加气混凝土的抗压强度具有明显的应变率敏感性,峰值应变受加载速率和混凝土密度的影响均较为明显。
2018, 48(7): 127-134.
doi: 10.13204/j.gyjz201807024
摘要:
为验证抗风索有效性,探究抗风索对延迟下弦索松弛及松弛后整体刚度影响,以及抗风撑杆高度和不对称风荷载对结构抗风性能的影响规律,以拱形张弦梁结构为研究对象,进行了抗风索式张弦梁静力加载试验及相应数值分析。试验模型由跨度3 m、矢高120 mm、垂度180 mm、榀间距1 m的3榀张弦梁组成。施加节点集中荷载,采用自主设计的张弦梁抗风撑杆节点,通过改变抗风撑杆高度、抗风索索力和荷载类型等方式共设计了3种模型和9个加载工况。研究结果表明:有限元分析结果能与试验结果较好吻合,提高了抗风索的张弦梁抗风性能,抗风索的存在会改善结构的整体刚度;通过将模型倒置再静力加载方式模拟风吸力,张弦索逐渐松弛,抗风索成为主要抗风构件;抗风撑杆高度对张弦梁抗风性能影响较大,模型1对应抗风撑杆高度较为合理;张弦梁结构对非对称风荷载较为敏感,增大抗风撑杆的高度能有效提高结构的整体刚度,从而有效抵抗不对称风荷载。
为验证抗风索有效性,探究抗风索对延迟下弦索松弛及松弛后整体刚度影响,以及抗风撑杆高度和不对称风荷载对结构抗风性能的影响规律,以拱形张弦梁结构为研究对象,进行了抗风索式张弦梁静力加载试验及相应数值分析。试验模型由跨度3 m、矢高120 mm、垂度180 mm、榀间距1 m的3榀张弦梁组成。施加节点集中荷载,采用自主设计的张弦梁抗风撑杆节点,通过改变抗风撑杆高度、抗风索索力和荷载类型等方式共设计了3种模型和9个加载工况。研究结果表明:有限元分析结果能与试验结果较好吻合,提高了抗风索的张弦梁抗风性能,抗风索的存在会改善结构的整体刚度;通过将模型倒置再静力加载方式模拟风吸力,张弦索逐渐松弛,抗风索成为主要抗风构件;抗风撑杆高度对张弦梁抗风性能影响较大,模型1对应抗风撑杆高度较为合理;张弦梁结构对非对称风荷载较为敏感,增大抗风撑杆的高度能有效提高结构的整体刚度,从而有效抵抗不对称风荷载。
2018, 48(7): 135-139.
doi: 10.13204/j.gyjz201807025
摘要:
为提高相贯节点的承载力和疲劳寿命,在节点区域设置加劲肋,开展设置加劲肋T型圆钢管相贯节点面内抗弯承载力的试验研究,探讨了设置加劲肋T型相贯节点的破坏模式、应变发展规律和抗弯承载力特性;试验中主管受压侧加劲肋附近应变发展较快,当节点荷载临近极限承载力时,节点主管受压侧加劲肋附近发生明显凹陷的局部屈曲,同时加劲肋发生面外弯曲失稳;设置加劲肋节点面内抗弯承载力比无加劲肋节点承载力明显提高,说明设置加劲肋后有效提高了节点抵抗变形的能力,增加了节点的刚度和强度,使节点承载力有大幅度的提升。同时,开展相贯节点的非线性有限元模拟,分析得到节点的失效模式、承载力与试验均吻合较好。基于非线性有限元模拟,考察加劲肋布置方式对抗弯承载力的影响,提出了合理的加劲肋布置方式。
为提高相贯节点的承载力和疲劳寿命,在节点区域设置加劲肋,开展设置加劲肋T型圆钢管相贯节点面内抗弯承载力的试验研究,探讨了设置加劲肋T型相贯节点的破坏模式、应变发展规律和抗弯承载力特性;试验中主管受压侧加劲肋附近应变发展较快,当节点荷载临近极限承载力时,节点主管受压侧加劲肋附近发生明显凹陷的局部屈曲,同时加劲肋发生面外弯曲失稳;设置加劲肋节点面内抗弯承载力比无加劲肋节点承载力明显提高,说明设置加劲肋后有效提高了节点抵抗变形的能力,增加了节点的刚度和强度,使节点承载力有大幅度的提升。同时,开展相贯节点的非线性有限元模拟,分析得到节点的失效模式、承载力与试验均吻合较好。基于非线性有限元模拟,考察加劲肋布置方式对抗弯承载力的影响,提出了合理的加劲肋布置方式。
2018, 48(7): 140-145.
doi: 10.13204/j.gyjz201807026
摘要:
对受不等弯矩作用下的楔形变截面受弯构件进行平面外弹塑性分析,同时考虑初始缺陷和两种典型的残余应力模式的影响。取小端截面和大端截面的最大应力比值K_σ分别为-1.0、-0.5、0、0.5和1.0,考虑截面塑性开展,引入通用长细比,在通用长细比中考虑了楔率和弯矩变化的影响,拟合得到了新的弯扭屈曲稳定系数公式。对于变截面压弯构件的平面外稳定,提出了弯矩项带指数的光滑曲线相关公式,轴力项和弯矩项均取自大端的内力及其截面性质,弯矩项的稳定系数来自新的弯扭屈曲稳定系数公式,弯矩项的指数考虑了小端和大端截面应力比K_σ的影响,与ANSYS有限元程序结果进行了对比,发现所提公式的精度很好。
对受不等弯矩作用下的楔形变截面受弯构件进行平面外弹塑性分析,同时考虑初始缺陷和两种典型的残余应力模式的影响。取小端截面和大端截面的最大应力比值K_σ分别为-1.0、-0.5、0、0.5和1.0,考虑截面塑性开展,引入通用长细比,在通用长细比中考虑了楔率和弯矩变化的影响,拟合得到了新的弯扭屈曲稳定系数公式。对于变截面压弯构件的平面外稳定,提出了弯矩项带指数的光滑曲线相关公式,轴力项和弯矩项均取自大端的内力及其截面性质,弯矩项的稳定系数来自新的弯扭屈曲稳定系数公式,弯矩项的指数考虑了小端和大端截面应力比K_σ的影响,与ANSYS有限元程序结果进行了对比,发现所提公式的精度很好。
2018, 48(7): 146-152.
doi: 10.13204/j.gyjz201807027
摘要:
为研究钢-竹组合箱形柱的蠕变性能,设计制作了8根组合柱试件,以荷载水平、截面尺寸以及有无螺钉为参数,对其实施了长期加载试验,观测了组合柱在长期荷载作用下的变形发展,得到了蠕变-时间关系曲线以及蠕变系数,在此基础上通过确定组合柱蠕变与竹材蠕变间的关系提出了钢-竹组合箱形柱蠕变模型,并将蠕变计算值与试验值进行了对比分析。结果表明:钢-竹组合箱形柱的蠕变发展先快后慢,约在加载90 d后逐渐趋于稳定,长期持荷水平对蠕变的影响显著,截面尺寸有一定影响,而螺钉对蠕变大小基本没有影响;组合柱的蠕变系数为0.160~0.190,蠕变与试件初始变形相比处于较低水平;组合柱蠕变计算值与试验值在中后期表现出较高的吻合度,说明建立的蠕变模型可适用于预测钢-竹组合柱的蠕变发展和进行蠕变对构件力学性能的影响分析。
为研究钢-竹组合箱形柱的蠕变性能,设计制作了8根组合柱试件,以荷载水平、截面尺寸以及有无螺钉为参数,对其实施了长期加载试验,观测了组合柱在长期荷载作用下的变形发展,得到了蠕变-时间关系曲线以及蠕变系数,在此基础上通过确定组合柱蠕变与竹材蠕变间的关系提出了钢-竹组合箱形柱蠕变模型,并将蠕变计算值与试验值进行了对比分析。结果表明:钢-竹组合箱形柱的蠕变发展先快后慢,约在加载90 d后逐渐趋于稳定,长期持荷水平对蠕变的影响显著,截面尺寸有一定影响,而螺钉对蠕变大小基本没有影响;组合柱的蠕变系数为0.160~0.190,蠕变与试件初始变形相比处于较低水平;组合柱蠕变计算值与试验值在中后期表现出较高的吻合度,说明建立的蠕变模型可适用于预测钢-竹组合柱的蠕变发展和进行蠕变对构件力学性能的影响分析。
2018, 48(7): 153-159.
doi: 10.13204/j.gyjz201807028
摘要:
研发了太阳能光伏支架与已建工业建筑轻钢屋面的一种连接方式,进行了连接节点的抗拉和抗压试验,介绍了试验的加载装置和测试方法,分析了节点破坏模式、承载力及刚度等性能。研究表明:连接节点受拉时发生檩条螺栓孔边撕裂或连接螺栓从檩条中脱出破坏,受压时发生檩条上翼缘屈服破坏。以面板平铺方式的光伏支架为例,基于屋面檩条间距布置和风荷载条件以及试验结果,对连接节点承载力进行了评估,表明所研发的光伏支架在轻钢屋面上的连接方式具有很好的工程适用性。
研发了太阳能光伏支架与已建工业建筑轻钢屋面的一种连接方式,进行了连接节点的抗拉和抗压试验,介绍了试验的加载装置和测试方法,分析了节点破坏模式、承载力及刚度等性能。研究表明:连接节点受拉时发生檩条螺栓孔边撕裂或连接螺栓从檩条中脱出破坏,受压时发生檩条上翼缘屈服破坏。以面板平铺方式的光伏支架为例,基于屋面檩条间距布置和风荷载条件以及试验结果,对连接节点承载力进行了评估,表明所研发的光伏支架在轻钢屋面上的连接方式具有很好的工程适用性。
2018, 48(7): 160-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201807029
摘要:
在三面围焊角焊缝的情况下,德国规范规定正面角焊缝加强,即正面角焊缝焊脚尺寸比侧面角焊缝焊脚尺寸要大,并在正面角焊缝和侧面角焊缝相邻部分增加一个侧面角焊缝过渡段进行加强。该过渡段是在侧面角焊缝计算长度之外,不考虑受力。为此,设计了18个Q235钢材双盖板加强型角焊缝和6个使用中国规范构造要求设计的角焊缝,在搭接板类节点中进行受力状态和承载力的对比分析。使用ANSYS进行对双盖板三面围焊角焊缝轴向拉伸性能的研究,包括荷载-位移曲线、破坏现象、应力集中等。结果表明:按照德国规范设计的角焊缝承载力更大,应力分布更均匀,出现应力集中情况较少,延缓了焊缝段的破坏,正面角焊缝和侧面角焊缝的过渡加强段几乎同时达到破环,有效利用了侧面角焊缝的强度。因此,局部加强的三面围焊角焊缝能够一定程度地提高三面围焊的力学性能。
在三面围焊角焊缝的情况下,德国规范规定正面角焊缝加强,即正面角焊缝焊脚尺寸比侧面角焊缝焊脚尺寸要大,并在正面角焊缝和侧面角焊缝相邻部分增加一个侧面角焊缝过渡段进行加强。该过渡段是在侧面角焊缝计算长度之外,不考虑受力。为此,设计了18个Q235钢材双盖板加强型角焊缝和6个使用中国规范构造要求设计的角焊缝,在搭接板类节点中进行受力状态和承载力的对比分析。使用ANSYS进行对双盖板三面围焊角焊缝轴向拉伸性能的研究,包括荷载-位移曲线、破坏现象、应力集中等。结果表明:按照德国规范设计的角焊缝承载力更大,应力分布更均匀,出现应力集中情况较少,延缓了焊缝段的破坏,正面角焊缝和侧面角焊缝的过渡加强段几乎同时达到破环,有效利用了侧面角焊缝的强度。因此,局部加强的三面围焊角焊缝能够一定程度地提高三面围焊的力学性能。
2018, 48(7): 166-172.
doi: 10.13204/j.gyjz201807030
摘要:
为研究装配式钢桁架筒仓施工支撑平台的承载特性并优化其设计,首先使用有限元软件对带腹板连接板拼接节点单元试件的承载特性试验结果进行验证,在有限元数值模拟和试验结果相吻合的前提下,利用有限元软件建立装配式钢桁架筒仓施工支撑平台整体结构模型,研究均布荷载作用下,不同钢桁架梁高、弦杆间距、杆件截面形式和截面尺寸及节点连接形式等参数对装配式钢桁架筒仓施工支撑平台力学性能的影响,为装配式钢桁架筒仓施工支撑平台提出设计建议。结果表明:随着钢桁架梁高的增大,弦杆与斜腹杆的夹角随之增大,整体结构的抗弯刚度增大,使得整体结构的极限荷载增大,跨中挠度减小;随着弦杆间距的增大,整体结构的抗弯刚度减小,跨中挠度增大;所设计的半刚性拼接节点接近刚性连接,考虑到安装、拆卸的方便性,建议采用半刚性连接;5种截面比较下,T型截面性能最优,建议钢桁架不同部位采用不同截面形式的杆件,可实现较好的经济效益。
为研究装配式钢桁架筒仓施工支撑平台的承载特性并优化其设计,首先使用有限元软件对带腹板连接板拼接节点单元试件的承载特性试验结果进行验证,在有限元数值模拟和试验结果相吻合的前提下,利用有限元软件建立装配式钢桁架筒仓施工支撑平台整体结构模型,研究均布荷载作用下,不同钢桁架梁高、弦杆间距、杆件截面形式和截面尺寸及节点连接形式等参数对装配式钢桁架筒仓施工支撑平台力学性能的影响,为装配式钢桁架筒仓施工支撑平台提出设计建议。结果表明:随着钢桁架梁高的增大,弦杆与斜腹杆的夹角随之增大,整体结构的抗弯刚度增大,使得整体结构的极限荷载增大,跨中挠度减小;随着弦杆间距的增大,整体结构的抗弯刚度减小,跨中挠度增大;所设计的半刚性拼接节点接近刚性连接,考虑到安装、拆卸的方便性,建议采用半刚性连接;5种截面比较下,T型截面性能最优,建议钢桁架不同部位采用不同截面形式的杆件,可实现较好的经济效益。
2018, 48(7): 173-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201807031
摘要:
为了分析预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土(RC)方柱的轴压性能,利用有限元分析软件ANSYS对已有试验试件进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证数值模拟的准确性。根据数值模拟结果对预应力碳纤维复材布加固RC方柱的约束机理进行了探讨;分析了CFRP布预应力水平、包裹方式、方柱倒角半径对试件加固效果的影响。结果表明:数值模拟结果与试验值吻合较好;CFRP布预应力水平、包裹范围越大,加固效果越好。增大方柱倒角半径能有效减少角部应力集中。
为了分析预应力碳纤维复材布加固钢筋混凝土(RC)方柱的轴压性能,利用有限元分析软件ANSYS对已有试验试件进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行对比,验证数值模拟的准确性。根据数值模拟结果对预应力碳纤维复材布加固RC方柱的约束机理进行了探讨;分析了CFRP布预应力水平、包裹方式、方柱倒角半径对试件加固效果的影响。结果表明:数值模拟结果与试验值吻合较好;CFRP布预应力水平、包裹范围越大,加固效果越好。增大方柱倒角半径能有效减少角部应力集中。
2018, 48(7): 180-187.
doi: 10.13204/j.gyjz201807032
摘要:
为研究CFRP布加固不锈钢方管短柱轴心受压稳定承载力,对外贴CFRP布后的不锈钢方管短柱进行了轴心受压试验。总共7组试件,其中,1组不粘贴CFRP布的初始试件,6组外贴CFRP布的加固试件,每组试件均制作2根。加固试件采用不同的粘贴方式,包括2层横向、2层纵向、1层横向和1层纵向组合、4层横向、2层横向2层纵向组合,以及1层横向1层纵向1层横向1层纵向组合的粘贴方式。试验结果表明:在轴心受压条件下,粘贴CFRP布后极限承载力均有提升。粘贴4层的效果明显优于粘贴2层,且2层横向2层纵向组合的粘贴方式加固效果最好;随着CFRP布层数增加,其变形能力和屈曲后强度提升幅度均有所降低;当CFRP层数达到4层时,试件并未出现屈曲后强度。最后,对纵向和横向组合粘贴CFRP布加固试件进行了理论计算,计算结果与试验结果基本吻合。
为研究CFRP布加固不锈钢方管短柱轴心受压稳定承载力,对外贴CFRP布后的不锈钢方管短柱进行了轴心受压试验。总共7组试件,其中,1组不粘贴CFRP布的初始试件,6组外贴CFRP布的加固试件,每组试件均制作2根。加固试件采用不同的粘贴方式,包括2层横向、2层纵向、1层横向和1层纵向组合、4层横向、2层横向2层纵向组合,以及1层横向1层纵向1层横向1层纵向组合的粘贴方式。试验结果表明:在轴心受压条件下,粘贴CFRP布后极限承载力均有提升。粘贴4层的效果明显优于粘贴2层,且2层横向2层纵向组合的粘贴方式加固效果最好;随着CFRP布层数增加,其变形能力和屈曲后强度提升幅度均有所降低;当CFRP层数达到4层时,试件并未出现屈曲后强度。最后,对纵向和横向组合粘贴CFRP布加固试件进行了理论计算,计算结果与试验结果基本吻合。
2018, 48(7): 194-200.
doi: 10.13204/j.gyjz201807034
摘要:
通过2个火灾后经预应力钢带加固的型钢混凝土柱(RSRCF)与4个未加固的型钢混凝土柱(2个常温型钢混凝土柱(SRC)和2个火灾后的型钢混凝土柱(SRCF))的对比试验,研究预应力钢带加固抗震性能修复的有效性。试验结果表明:经预应力钢带加固后,试件的承载力较火灾后有明显提高,甚至能够恢复到常温水平;刚度较火灾后有所提高,且刚度退化变缓慢;延性较常温及火灾后试件有一定提高,加固试件有更好的伸展能力;此外与常温及火灾后试件相比,加固试件承载力达到最大值后下降速度更缓慢;最后结合钢构套加固理论,推导出预应力钢带加固抗剪承载力公式,发生剪切黏结破坏的试件计算值与试验值基本吻合。
通过2个火灾后经预应力钢带加固的型钢混凝土柱(RSRCF)与4个未加固的型钢混凝土柱(2个常温型钢混凝土柱(SRC)和2个火灾后的型钢混凝土柱(SRCF))的对比试验,研究预应力钢带加固抗震性能修复的有效性。试验结果表明:经预应力钢带加固后,试件的承载力较火灾后有明显提高,甚至能够恢复到常温水平;刚度较火灾后有所提高,且刚度退化变缓慢;延性较常温及火灾后试件有一定提高,加固试件有更好的伸展能力;此外与常温及火灾后试件相比,加固试件承载力达到最大值后下降速度更缓慢;最后结合钢构套加固理论,推导出预应力钢带加固抗剪承载力公式,发生剪切黏结破坏的试件计算值与试验值基本吻合。
2018, 48(7): 188-193.
doi: 10.13204/j.gyjz201807033
摘要:
当带构造柱组合墙因构造柱截面尺寸、组合墙材料强度等条件受限而设计中必须辅以加固面层,使其能满足结构受力要求时,便产生了有别于"恢复性加固"的所谓"加强型加固"的概念和型式。鉴于此,对4种不同加固材料与方法的带构造柱组合墙在出平面偏心受压下墙体开裂并缝宽达到0.3 mm后的抗震性能进行了低周反复水平荷载下的试验研究。结果表明:4种加固方案均能显著增强组合砖墙的抗震性能,但不同加固方案对抗震性能的影响有所不同。通过试验结果分析,找出了各种加固方案的优缺点,为工程抗震设计提供了参考。
当带构造柱组合墙因构造柱截面尺寸、组合墙材料强度等条件受限而设计中必须辅以加固面层,使其能满足结构受力要求时,便产生了有别于"恢复性加固"的所谓"加强型加固"的概念和型式。鉴于此,对4种不同加固材料与方法的带构造柱组合墙在出平面偏心受压下墙体开裂并缝宽达到0.3 mm后的抗震性能进行了低周反复水平荷载下的试验研究。结果表明:4种加固方案均能显著增强组合砖墙的抗震性能,但不同加固方案对抗震性能的影响有所不同。通过试验结果分析,找出了各种加固方案的优缺点,为工程抗震设计提供了参考。
2018, 48(7): 201-206.
doi: 10.13204/j.gyjz201807035
摘要:
工业化的建筑生产与温暖舒适的现代居住目标常被认为格格不入。然而,1945—1966年间发生在加州的"案例研究住宅计划",是20世纪中叶美国建筑界融合标准化、装配式的工业化建筑生产以及现代生活蓝图的一次重要尝试。它充分运用了建筑生产的工业潜力,建立起现代居住蓝图的标志性图景。对这段历史的解读,在推进建筑工业化,强调标准化、装配式建筑生产的当下,充满了丰富的当代意义。
工业化的建筑生产与温暖舒适的现代居住目标常被认为格格不入。然而,1945—1966年间发生在加州的"案例研究住宅计划",是20世纪中叶美国建筑界融合标准化、装配式的工业化建筑生产以及现代生活蓝图的一次重要尝试。它充分运用了建筑生产的工业潜力,建立起现代居住蓝图的标志性图景。对这段历史的解读,在推进建筑工业化,强调标准化、装配式建筑生产的当下,充满了丰富的当代意义。
2018, 48(7): 207-210.
doi: 10.13204/j.gyjz201807036
摘要:
建筑围护系统构造设计中绝热材料的连续性是确保节能效果的重要措施,通过概念分析和案例研究,配合整理和加工的轴测图展示了建筑外墙窗洞口位置处绝热材料以及窗框与墙体承重、围护、饰面材料之间的构造关系,从而说明在确保绝热材料连续性的同时,如何完善或明确建筑立面的表现,诸如材料的明确交接、受力关系的表达等,从而达到建筑设计中艺术与技术的高度统一。
建筑围护系统构造设计中绝热材料的连续性是确保节能效果的重要措施,通过概念分析和案例研究,配合整理和加工的轴测图展示了建筑外墙窗洞口位置处绝热材料以及窗框与墙体承重、围护、饰面材料之间的构造关系,从而说明在确保绝热材料连续性的同时,如何完善或明确建筑立面的表现,诸如材料的明确交接、受力关系的表达等,从而达到建筑设计中艺术与技术的高度统一。
