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2022年 第52卷 第2期
2022, 52(2): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjzG20102205
摘要:
断裂参数可用于分析纤维在不同受力阶段对材料断裂性能的影响程度,从而有助于准确评价纤维混凝土的断裂性能。通过整理常见的纤维混凝土断裂试验方法及其特点,介绍并分类基于试验方法得到的断裂参数,对比讨论了同类型和不同类型参数各自的优缺点及适用的纤维混凝土类型。根据收集到的纤维混凝土断裂参数的试验数据,分析影响纤维混凝土断裂性能的主要因素及其影响规律。研究发现:三点弯曲梁和四点弯曲梁是目前常用的断裂试件形式,通过其测试得到的断裂参数表征不同的断裂行为,建议使用等效抗弯强度综合评价纤维混凝土的断裂性能。最后,对纤维混凝土断裂性能的研究方向提出了展望。
断裂参数可用于分析纤维在不同受力阶段对材料断裂性能的影响程度,从而有助于准确评价纤维混凝土的断裂性能。通过整理常见的纤维混凝土断裂试验方法及其特点,介绍并分类基于试验方法得到的断裂参数,对比讨论了同类型和不同类型参数各自的优缺点及适用的纤维混凝土类型。根据收集到的纤维混凝土断裂参数的试验数据,分析影响纤维混凝土断裂性能的主要因素及其影响规律。研究发现:三点弯曲梁和四点弯曲梁是目前常用的断裂试件形式,通过其测试得到的断裂参数表征不同的断裂行为,建议使用等效抗弯强度综合评价纤维混凝土的断裂性能。最后,对纤维混凝土断裂性能的研究方向提出了展望。
2022, 52(2): 10-17,31.
doi: 10.13204/j.gyjzG20112711
摘要:
纤维与再生混凝土的组合使用改善了再生混凝土的自身缺陷,强化了其力学与耐久性能,通过文献分析,从纤维类型、改性效果等方面介绍纤维再生混凝土的研究现状。常见的钢纤维在2%体积掺量掺量下,可分别将再生混凝土的抗压、劈拉及抗折强度较未掺加纤维时40.1%、124.6%和286.1%,同时提高再生混凝土的密实性,提升疲劳寿命;聚丙烯纤维可有效控制裂缝开展,提高抗断裂性能,1.2%的体积掺量下,可将断裂韧度、断裂能较未掺加纤维时分别提升71.13%、330.77%,且在高温中可熔化,减轻爆裂现象。玄武岩纤维在优化力学性能的同时,对再生混凝土抗氯离子渗透性能存在良好的改善作用,3%体积掺量的玄武岩纤维的提升效果最为显著。此外,再生纤维可由废弃地毯、废旧轮胎等通过人工裁剪或热解及低温还原等工艺加工而成,其性能可达一般纤维性能指标,0.12%体积掺量的再生聚丙烯纤维可使再生混凝土抗拉强度较未掺加纤维时提升12.34%。最后,对各纤维合适的改性性能进行了讨论,对再生纤维以及各纤维的混杂应用进行了展望,为纤维再生混凝土的进一步研究和应用提供基础。
纤维与再生混凝土的组合使用改善了再生混凝土的自身缺陷,强化了其力学与耐久性能,通过文献分析,从纤维类型、改性效果等方面介绍纤维再生混凝土的研究现状。常见的钢纤维在2%体积掺量掺量下,可分别将再生混凝土的抗压、劈拉及抗折强度较未掺加纤维时40.1%、124.6%和286.1%,同时提高再生混凝土的密实性,提升疲劳寿命;聚丙烯纤维可有效控制裂缝开展,提高抗断裂性能,1.2%的体积掺量下,可将断裂韧度、断裂能较未掺加纤维时分别提升71.13%、330.77%,且在高温中可熔化,减轻爆裂现象。玄武岩纤维在优化力学性能的同时,对再生混凝土抗氯离子渗透性能存在良好的改善作用,3%体积掺量的玄武岩纤维的提升效果最为显著。此外,再生纤维可由废弃地毯、废旧轮胎等通过人工裁剪或热解及低温还原等工艺加工而成,其性能可达一般纤维性能指标,0.12%体积掺量的再生聚丙烯纤维可使再生混凝土抗拉强度较未掺加纤维时提升12.34%。最后,对各纤维合适的改性性能进行了讨论,对再生纤维以及各纤维的混杂应用进行了展望,为纤维再生混凝土的进一步研究和应用提供基础。
2022, 52(2): 18-23,107.
doi: 10.13204/j.gyjzG20092909
摘要:
对高温作用下的素混凝土、纳米SiO2混凝土、玄武岩纤维增强纳米SiO2混凝土进行抗压、劈裂抗拉和抗折试验,建立了混凝土强度预测模型。结果表明:各组混凝土抗压强度均在400 ℃时达到峰值,此时各组混凝土较常温时提高范围为3.5%~6.8%,随后逐渐降低;劈裂抗拉强度和抗折强度均随着温度的升高而逐渐降低,800 ℃时,素混凝土的劈裂抗拉强度残余率和抗折强度残余率分别为27.6%、36.2%。纳米SiO2的掺入提高了素混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度。掺入玄武岩纤维后的纳米SiO2混凝土在800℃高温后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提高了33.7%、15.6%、17.2%。建立的高温作用后混凝土强度预测模型的精确度较高。
对高温作用下的素混凝土、纳米SiO2混凝土、玄武岩纤维增强纳米SiO2混凝土进行抗压、劈裂抗拉和抗折试验,建立了混凝土强度预测模型。结果表明:各组混凝土抗压强度均在400 ℃时达到峰值,此时各组混凝土较常温时提高范围为3.5%~6.8%,随后逐渐降低;劈裂抗拉强度和抗折强度均随着温度的升高而逐渐降低,800 ℃时,素混凝土的劈裂抗拉强度残余率和抗折强度残余率分别为27.6%、36.2%。纳米SiO2的掺入提高了素混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度。掺入玄武岩纤维后的纳米SiO2混凝土在800℃高温后的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度最大分别提高了33.7%、15.6%、17.2%。建立的高温作用后混凝土强度预测模型的精确度较高。
2022, 52(2): 24-31.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042606
摘要:
为探究南疆地区不同掺量玄武岩纤维混凝土的耐腐蚀性能,结合该地区的盐渍土壤环境,采用该地区既有结构所常用的强度等级C35混凝土,在混凝土中分别掺入体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维,开展MgSO4+Na2SO4+NaCl复合盐溶液浸泡下玄武岩纤维混凝土的耐腐蚀性能试验研究,选取试件的相对质量和相对弹性模量为主要指标进行分析评价。研究结果表明:当玄武岩纤维掺量为0.3%时,试件的相对质量、相对弹性模量的波动幅度较其他掺量试件的波动幅度小,说明此时混凝土抗复合盐溶液侵蚀的性能得到增强;由试件的微观结构分析可知,混凝土在MgSO4+Na2SO4+NaCl复合盐溶液侵蚀下,其主要生成的产物为钙矾石和石膏,玄武岩纤维的掺入减少了腐蚀产物的生成,与其宏观指标变化具有一致性。
为探究南疆地区不同掺量玄武岩纤维混凝土的耐腐蚀性能,结合该地区的盐渍土壤环境,采用该地区既有结构所常用的强度等级C35混凝土,在混凝土中分别掺入体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的玄武岩纤维,开展MgSO4+Na2SO4+NaCl复合盐溶液浸泡下玄武岩纤维混凝土的耐腐蚀性能试验研究,选取试件的相对质量和相对弹性模量为主要指标进行分析评价。研究结果表明:当玄武岩纤维掺量为0.3%时,试件的相对质量、相对弹性模量的波动幅度较其他掺量试件的波动幅度小,说明此时混凝土抗复合盐溶液侵蚀的性能得到增强;由试件的微观结构分析可知,混凝土在MgSO4+Na2SO4+NaCl复合盐溶液侵蚀下,其主要生成的产物为钙矾石和石膏,玄武岩纤维的掺入减少了腐蚀产物的生成,与其宏观指标变化具有一致性。
2022, 52(2): 32-36,114.
doi: 10.13204/j.gyjzG21071801
摘要:
为研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的黏结性能,开展了16组不同混杂纤维掺量陶粒混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混凝土力学性能随混杂纤维掺量的变化规律。通过钢筋-混凝土黏结性能试验,得到螺纹钢筋与混凝土的极限黏结强度、峰值滑移及试件破坏形态等。基于试验实测黏结强度数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土极限黏结强度计算式,该式考虑了未掺加纤维的陶粒混凝土立方体抗压强度、钢纤维和聚丙烯纤维特征参数、钢筋直径、混凝土保护层厚度、黏结长度等参数。基于试验实测黏结强度和滑移值,采用三段式(上升段、水平段、下降段)表达式建立了可描述钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结滑移模型。
为研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的黏结性能,开展了16组不同混杂纤维掺量陶粒混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混凝土力学性能随混杂纤维掺量的变化规律。通过钢筋-混凝土黏结性能试验,得到螺纹钢筋与混凝土的极限黏结强度、峰值滑移及试件破坏形态等。基于试验实测黏结强度数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土极限黏结强度计算式,该式考虑了未掺加纤维的陶粒混凝土立方体抗压强度、钢纤维和聚丙烯纤维特征参数、钢筋直径、混凝土保护层厚度、黏结长度等参数。基于试验实测黏结强度和滑移值,采用三段式(上升段、水平段、下降段)表达式建立了可描述钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结滑移模型。
2022, 52(2): 37-41,125.
doi: 10.13204/j.gyjzG20120206
摘要:
为了探寻玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏机理和设计方法,进行了5根GFRP筋混杂纤维混凝土短柱和1根普通钢筋混凝土短柱轴心受压性能研究,对GFRP筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏形式、纵筋应变、混凝土压应变、极限荷载值等试验结果进行了分析。结果表明:掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱具有较好的阻裂性能且破坏后可以保持较好的整体性;掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱均有明显的塑性阶段,纤维可以有效抑制微裂缝扩展,改善混凝土延性;钢纤维掺入使混凝土弹性模量减小,聚乙烯醇(PVA)纤维使混凝土弹性模量增加;混杂纤维能有效提高GFRP筋混凝土短柱极限承载力,GFRP筋混杂纤维混凝土短柱中PVA纤维掺量为0.1%、钢纤维掺量为0.8%时比例最好。
为了探寻玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏机理和设计方法,进行了5根GFRP筋混杂纤维混凝土短柱和1根普通钢筋混凝土短柱轴心受压性能研究,对GFRP筋混杂纤维混凝土轴心受压短柱的破坏形式、纵筋应变、混凝土压应变、极限荷载值等试验结果进行了分析。结果表明:掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱具有较好的阻裂性能且破坏后可以保持较好的整体性;掺入纤维的GFRP筋混凝土轴心受压短柱均有明显的塑性阶段,纤维可以有效抑制微裂缝扩展,改善混凝土延性;钢纤维掺入使混凝土弹性模量减小,聚乙烯醇(PVA)纤维使混凝土弹性模量增加;混杂纤维能有效提高GFRP筋混凝土短柱极限承载力,GFRP筋混杂纤维混凝土短柱中PVA纤维掺量为0.1%、钢纤维掺量为0.8%时比例最好。
2022, 52(2): 42-51.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042306
摘要:
山岳风景名胜区建筑设计体现了我国古代以自然系统为基底,和谐共融的营建智慧。以嵩山为研究对象,截取清代为时间截面,通过历史资料收集和分析、实地调研、地形空间建模的研究方法,将自然系统划分为地形、水文、气象、土壤、生物5个基本要素,整理出清代嵩山内的37处建筑,并将其划分为礼制、宗教、住宅和教育建筑4种类型。分别探究在各自然要素影响下的建筑整体空间分布特征,以及各类型建筑的空间分布差异,能够加深对传统山岳开发模式的理解,为我国风景名胜区之定位及国家公园体系的本土化建设提供理论支撑。通过研究发现嵩山的建筑很好地适应并利用自然系统,体现出顺应自然,因势利导,依据精神追求相地择址,并最终达到自然与人文和谐共融的平衡状态的营建智慧。
山岳风景名胜区建筑设计体现了我国古代以自然系统为基底,和谐共融的营建智慧。以嵩山为研究对象,截取清代为时间截面,通过历史资料收集和分析、实地调研、地形空间建模的研究方法,将自然系统划分为地形、水文、气象、土壤、生物5个基本要素,整理出清代嵩山内的37处建筑,并将其划分为礼制、宗教、住宅和教育建筑4种类型。分别探究在各自然要素影响下的建筑整体空间分布特征,以及各类型建筑的空间分布差异,能够加深对传统山岳开发模式的理解,为我国风景名胜区之定位及国家公园体系的本土化建设提供理论支撑。通过研究发现嵩山的建筑很好地适应并利用自然系统,体现出顺应自然,因势利导,依据精神追求相地择址,并最终达到自然与人文和谐共融的平衡状态的营建智慧。
2022, 52(2): 52-58,168.
doi: 10.13204/j.gyjzG21031704
摘要:
基于分布参数体系并结合基础隔震框架结构的特点,介绍考虑非比例阻尼的基础隔震分布参数剪切型悬臂梁模型的建立及求解过程。通过此模型,研究固定支座、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震模型的动力特征,并采用振型分解时程分析方法,对比分部设计方法、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震下模型的响应。结果表明:复振型分解方法和实振型分解方法在求解隔震结构的动力特征方面差别较小;隔震层对高阶振型周期的影响有限,但可有效降低结构高阶振型的振型参与系数;分部设计方法与非比例阻尼方法计算的楼层剪力分布结果差异较小;采用包含隔震层的整体模型分析时,建议采用考虑非比例阻尼特征的复振型分解方法。
基于分布参数体系并结合基础隔震框架结构的特点,介绍考虑非比例阻尼的基础隔震分布参数剪切型悬臂梁模型的建立及求解过程。通过此模型,研究固定支座、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震模型的动力特征,并采用振型分解时程分析方法,对比分部设计方法、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震下模型的响应。结果表明:复振型分解方法和实振型分解方法在求解隔震结构的动力特征方面差别较小;隔震层对高阶振型周期的影响有限,但可有效降低结构高阶振型的振型参与系数;分部设计方法与非比例阻尼方法计算的楼层剪力分布结果差异较小;采用包含隔震层的整体模型分析时,建议采用考虑非比例阻尼特征的复振型分解方法。
2022, 52(2): 59-66,74.
doi: 10.13204/j.gyjzG20092305
摘要:
通过5榀全尺寸承重保温一体化预制墙板竖向轴压试验,研究了洞口、高厚比及加载方式对轴压作用下墙板的破坏模态、承载力、裂缝发展等受压性能的影响,分析蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格的整体协同受力性能。试验研究表明:集中荷载作用下,肋柱局部发生受压破坏,墙板中肋柱、肋梁和砌块整体协同受力性能较好;均布荷载作用下,在试验高厚比范围内,墙板平面外侧向位移均小于6 mm,无面外失稳破坏,随着墙体高厚比增加承载力有所减小,洞口的存在可改变墙板的破坏模态;蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格相互约束形成受力整体,肋柱承担主要荷载;给出承重保温一体化预制墙板轴心受压承载力计算式,算式计算结果与试验值吻合较好。
通过5榀全尺寸承重保温一体化预制墙板竖向轴压试验,研究了洞口、高厚比及加载方式对轴压作用下墙板的破坏模态、承载力、裂缝发展等受压性能的影响,分析蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格的整体协同受力性能。试验研究表明:集中荷载作用下,肋柱局部发生受压破坏,墙板中肋柱、肋梁和砌块整体协同受力性能较好;均布荷载作用下,在试验高厚比范围内,墙板平面外侧向位移均小于6 mm,无面外失稳破坏,随着墙体高厚比增加承载力有所减小,洞口的存在可改变墙板的破坏模态;蒸压砂加气混凝土砌块与混凝土框格相互约束形成受力整体,肋柱承担主要荷载;给出承重保温一体化预制墙板轴心受压承载力计算式,算式计算结果与试验值吻合较好。
2022, 52(2): 67-74.
doi: 10.13204/j.gyjzG21061614
摘要:
随着钢材冶炼技术发展,采用耐火耐候钢、闭口压型钢板提升钢-混凝土组合梁抗火性能成为钢结构抗火设计新方法。采用ABAQUS有限元软件,选取合理的材料高温热-力学性能参数和计算策略,并通过数值计算结果与钢-混凝土组合梁抗火性能试验结果对比,验证了数值模型的准确性与可靠性。以此为基准模型,改变材料热膨胀系数、荷载比、钢梁截面尺寸等参数,总结得出钢材热膨胀系数、钢梁高度、楼板厚度、荷载比对耐火耐候钢-混凝土简支组合梁耐火极限影响较大的结论,并基于参数化计算,分析数值模型计算组合梁正截面抗弯承载力与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中承载力法计算结果的差异,提出了标准升温下该型组合梁修正的承载力计算方法。
随着钢材冶炼技术发展,采用耐火耐候钢、闭口压型钢板提升钢-混凝土组合梁抗火性能成为钢结构抗火设计新方法。采用ABAQUS有限元软件,选取合理的材料高温热-力学性能参数和计算策略,并通过数值计算结果与钢-混凝土组合梁抗火性能试验结果对比,验证了数值模型的准确性与可靠性。以此为基准模型,改变材料热膨胀系数、荷载比、钢梁截面尺寸等参数,总结得出钢材热膨胀系数、钢梁高度、楼板厚度、荷载比对耐火耐候钢-混凝土简支组合梁耐火极限影响较大的结论,并基于参数化计算,分析数值模型计算组合梁正截面抗弯承载力与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中承载力法计算结果的差异,提出了标准升温下该型组合梁修正的承载力计算方法。
2022, 52(2): 75-80.
doi: 10.13204/j.gyjzG201902180009
摘要:
以某遗址保护工程大跨斜柱钢框架建筑为依托建立了有限元模型并对施工全过程进行模拟分析。基于现场实际情况,考虑了遗址原土堆载的影响,对模型进行优化并调整施工阶段,将预应力三阶段张拉方案调整为两阶段张拉方案,得到结构施工过程中斜柱支承系统各构件关键截面应力和桩顶位移,并与相应测点实测数据对比。结果表明:理论值与实测值吻合较好,各构件关键截面应力和桩顶位移均在容许范围内,两阶段张拉方案比较合理且能够保证结构施工过程的安全性;考虑遗址原土堆载的桩简化模型一定程度上能反映斜柱支承系统构件内力及桩顶位移变化规律,具有一定的实用性。
以某遗址保护工程大跨斜柱钢框架建筑为依托建立了有限元模型并对施工全过程进行模拟分析。基于现场实际情况,考虑了遗址原土堆载的影响,对模型进行优化并调整施工阶段,将预应力三阶段张拉方案调整为两阶段张拉方案,得到结构施工过程中斜柱支承系统各构件关键截面应力和桩顶位移,并与相应测点实测数据对比。结果表明:理论值与实测值吻合较好,各构件关键截面应力和桩顶位移均在容许范围内,两阶段张拉方案比较合理且能够保证结构施工过程的安全性;考虑遗址原土堆载的桩简化模型一定程度上能反映斜柱支承系统构件内力及桩顶位移变化规律,具有一定的实用性。
2022, 52(2): 81-89.
doi: 10.13204/j.gyjzG21053113
摘要:
在采用钢筋混凝土结构和钢结构的传统立式工业厂房中,当其跨度比较大、荷载比较大时,采用钢-混凝土组合结构体系能带来更好的综合效益。针对立式粮仓厂房堆放粮食、承受荷载较大的特点,以海南省某立式粮仓厂房框架结构为例,对其采用钢筋混凝土结构、钢结构和钢-混凝土组合结构分别进行方案设计并统计三种结构体系的经济指标。利用有限元计算软件对结构进行静力推覆分析和动力弹塑性时程分析,对比不同结构体系的承载力、抗侧刚度、层间位移角、出铰情况、破坏形式等指标。分析结果表明,钢-混凝土组合结构体系以其优越的受力性能、便捷的施工性能以及良好的综合效益,在立式工业厂房中具有广阔的应用前景。
在采用钢筋混凝土结构和钢结构的传统立式工业厂房中,当其跨度比较大、荷载比较大时,采用钢-混凝土组合结构体系能带来更好的综合效益。针对立式粮仓厂房堆放粮食、承受荷载较大的特点,以海南省某立式粮仓厂房框架结构为例,对其采用钢筋混凝土结构、钢结构和钢-混凝土组合结构分别进行方案设计并统计三种结构体系的经济指标。利用有限元计算软件对结构进行静力推覆分析和动力弹塑性时程分析,对比不同结构体系的承载力、抗侧刚度、层间位移角、出铰情况、破坏形式等指标。分析结果表明,钢-混凝土组合结构体系以其优越的受力性能、便捷的施工性能以及良好的综合效益,在立式工业厂房中具有广阔的应用前景。
2022, 52(2): 90-95.
doi: 10.13204/j.gyjzG20123004
摘要:
为定量描述滑坡空间变形特征,在对滑坡体地形地貌和地质构造勘察基础上,采用全球定位系统地表绝对位移监测、光纤光栅深部变形监测和自动拉线式裂缝变形监测综合监测技术,结合重庆市玉台村滑坡裂缝变形特点,综合分析玉台村滑坡空间变形规律和失稳破坏机制。结果表明:1)综合全球定位系统监测、光纤监测和自动拉线式裂缝监测的方法有利于从地表变形、深部变形和裂缝变形方面对玉台村滑坡三维变形特征进行全面分析,是一种高效经济、优势互补的监测方法。2)玉台村滑坡表现出深层滑体的阶段性变形特征。在失稳前期,滑体后部整体滑动速率较快,变形量随时间近似呈线性增长,且地表变形监测数据的波动对降雨有较强的响应。随着滑动的持续,后缘裂缝变形逐渐退出增长阶段,靠近中部滑体的裂缝变形仍较为活跃,变形差异与地形陡缓有关。3)不利的地形与汇水条件、连续降雨、基岩隔水性以及坡前切脚与坡后堆载构成了滑坡变形的主控因素。
为定量描述滑坡空间变形特征,在对滑坡体地形地貌和地质构造勘察基础上,采用全球定位系统地表绝对位移监测、光纤光栅深部变形监测和自动拉线式裂缝变形监测综合监测技术,结合重庆市玉台村滑坡裂缝变形特点,综合分析玉台村滑坡空间变形规律和失稳破坏机制。结果表明:1)综合全球定位系统监测、光纤监测和自动拉线式裂缝监测的方法有利于从地表变形、深部变形和裂缝变形方面对玉台村滑坡三维变形特征进行全面分析,是一种高效经济、优势互补的监测方法。2)玉台村滑坡表现出深层滑体的阶段性变形特征。在失稳前期,滑体后部整体滑动速率较快,变形量随时间近似呈线性增长,且地表变形监测数据的波动对降雨有较强的响应。随着滑动的持续,后缘裂缝变形逐渐退出增长阶段,靠近中部滑体的裂缝变形仍较为活跃,变形差异与地形陡缓有关。3)不利的地形与汇水条件、连续降雨、基岩隔水性以及坡前切脚与坡后堆载构成了滑坡变形的主控因素。
2022, 52(2): 96-100,150.
doi: 10.13204/j.gyjzG20121502
摘要:
基坑深层水平位移的变化曲线同时受支护形式、地质条件及周边建筑荷载等多种因素的影响,测斜曲线的形态各不相同,在复杂条件下甚至出现实测值超过控制值但基坑仍旧安全的情况,即水平位移最大值处并非结构最危险点。通过对8个典型基坑支护项目的105条测斜曲线线型的统计归类,并将各自形态与其受力特征相互关联;在此基础上提出一种用相对位移判断桩身危险点的方法。结果表明,根据形状特征测斜曲线可大致分为抛物线型、开口型、波浪型、反S型和其他五大类;用相对位移法找出支护结构危险点的方法基本可行,支护结构应力与相对位移呈线性关系,随着相对位移偏移值的增大而增大。
基坑深层水平位移的变化曲线同时受支护形式、地质条件及周边建筑荷载等多种因素的影响,测斜曲线的形态各不相同,在复杂条件下甚至出现实测值超过控制值但基坑仍旧安全的情况,即水平位移最大值处并非结构最危险点。通过对8个典型基坑支护项目的105条测斜曲线线型的统计归类,并将各自形态与其受力特征相互关联;在此基础上提出一种用相对位移判断桩身危险点的方法。结果表明,根据形状特征测斜曲线可大致分为抛物线型、开口型、波浪型、反S型和其他五大类;用相对位移法找出支护结构危险点的方法基本可行,支护结构应力与相对位移呈线性关系,随着相对位移偏移值的增大而增大。
2022, 52(2): 101-107.
doi: 10.13204/j.gyjzG20120504
摘要:
地下连续墙槽壁稳定关乎成槽安全和成槽质量,为保证槽壁稳定,对成槽施工时槽壁单元土体的应力变化情况进行了分析,探讨槽壁稳定条件及影响因素,重点讨论时空效应影响,并结合实测数据验证时空效应作用。研究结果表明:时效因素对槽壁稳定影响作用显著,增大泥浆重度及提高泥浆液面均会提高槽壁稳定性,但后者效果相对更好。成槽施工对槽壁中部浅层土体扰动更大,土体侧向位移、地表沉降及土压力分布均表现出一定程度的空间效应。
地下连续墙槽壁稳定关乎成槽安全和成槽质量,为保证槽壁稳定,对成槽施工时槽壁单元土体的应力变化情况进行了分析,探讨槽壁稳定条件及影响因素,重点讨论时空效应影响,并结合实测数据验证时空效应作用。研究结果表明:时效因素对槽壁稳定影响作用显著,增大泥浆重度及提高泥浆液面均会提高槽壁稳定性,但后者效果相对更好。成槽施工对槽壁中部浅层土体扰动更大,土体侧向位移、地表沉降及土压力分布均表现出一定程度的空间效应。
2022, 52(2): 108-114.
doi: 10.13204/j.gyjzG20120701
摘要:
城郊山区风电可避免平原风电设施占据大量耕地及戈壁地区风电配套大量高压输电线路、成本较高等问题,城郊山区风电建设已成为满足城市用电的有效途径。锥体基础是一种新型的山区风机基础形式,与传统山区风机基础相比,能节约钢筋和混凝土用量,减少基坑开挖量及土方对环境的破坏,提高基础承载力。结合数值模拟和理论方法,对锥体基础基底的脱空面积计算方法、脱空百分比以及风化岩力学参量、基础几何尺寸对基底反力、基础水平位移和倾斜率的影响规律进行探讨;分析基础侧壁设置的橡胶层对卸载后基础回弹率的影响,并建立了锥体基础倾覆稳定性评价标准。
城郊山区风电可避免平原风电设施占据大量耕地及戈壁地区风电配套大量高压输电线路、成本较高等问题,城郊山区风电建设已成为满足城市用电的有效途径。锥体基础是一种新型的山区风机基础形式,与传统山区风机基础相比,能节约钢筋和混凝土用量,减少基坑开挖量及土方对环境的破坏,提高基础承载力。结合数值模拟和理论方法,对锥体基础基底的脱空面积计算方法、脱空百分比以及风化岩力学参量、基础几何尺寸对基底反力、基础水平位移和倾斜率的影响规律进行探讨;分析基础侧壁设置的橡胶层对卸载后基础回弹率的影响,并建立了锥体基础倾覆稳定性评价标准。
2022, 52(2): 115-119.
doi: 10.13204/j.gyjzG20122202
摘要:
基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明:在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。
基于弹塑性状态下锚固体与周围土体之间的变形协调,建立围压条件下土层锚杆荷载传递机理模型,推导外荷载与锚固土层塑性半径及锚杆极限拉拔力之间的理论计算式。通过拉拔试验,分析锚固体所处应力状态、粗颗粒含量及土样含水率对土层锚杆极限拉拔力的影响。结果表明:在一定范围内改善土层锚杆所处的应力状态,有利于防止土层锚杆瞬间从土层中拔出;土样粗颗粒含量为60%时,试样较为密实,拉拔过程中土颗粒间的应力分布相对均匀,锚杆的承载力相对较大;在相同围压条件下,土层锚杆的极限拉拔力随着含水量的增加呈现出先增大后减少的趋势;试样极限拉拔力理论计算值与室内试验结果吻合较好,验证了理论模型的有效性。
2022, 52(2): 120-125.
doi: 10.13204/j.gyjzG21051810
摘要:
通过对不同初始预压应力水平的混凝土分别进行-40,-80,-120,-160 ℃超低温作用试验,探讨应力水平对混凝土超低温下受压变形性能的影响。结果表明:不同初始预压应力水平的混凝土的轴向受压变形在各降温区间,随作用的低温降低,且基本上均呈不断地增大趋势,随降温点及其温均点超低温的降低也呈增大趋势。但不同初始预压应力水平的混凝土经历各超低温作用的轴向受压变形变化幅度有所不同。较低和较高初始预压应力水平的混凝土的轴向受压变形始终大于中等初始预压应力水平混凝土。试验结果可为低温储罐类预应力混凝土结构的设计和安全评估提供参考。
通过对不同初始预压应力水平的混凝土分别进行-40,-80,-120,-160 ℃超低温作用试验,探讨应力水平对混凝土超低温下受压变形性能的影响。结果表明:不同初始预压应力水平的混凝土的轴向受压变形在各降温区间,随作用的低温降低,且基本上均呈不断地增大趋势,随降温点及其温均点超低温的降低也呈增大趋势。但不同初始预压应力水平的混凝土经历各超低温作用的轴向受压变形变化幅度有所不同。较低和较高初始预压应力水平的混凝土的轴向受压变形始终大于中等初始预压应力水平混凝土。试验结果可为低温储罐类预应力混凝土结构的设计和安全评估提供参考。
2022, 52(2): 126-132.
doi: 10.13204/j.gyjzG21032609
摘要:
使用质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代天然河沙)单掺和复掺对再生混凝土经7,28 d养护的抗压强度和坍落度的影响。通过试验结果发现:单掺橡胶时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的坍落度随之增大,当橡胶粉取代率达到5%时,再生混凝土的坍落度最大;单掺纳米SiO2时,随着纳米SiO2取代率的增加,再生混凝土的坍落度逐渐降低,取代率为3%时,再生混凝土的坍落度最小;单掺橡胶粉时,随着橡胶粉取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度都随之降低,取代率低于5%时,经28 d养护的再生混凝土抗压强度得到提高;单掺纳米SiO2时,随着取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度随之增加;两者双掺时,既能弥补橡胶粉掺入强度的降低,又能抑制纳米SiO2掺入后坍落度变差的缺点,达到互相弥补的作用。并通过扫描电镜对混凝土的形貌、过渡区和水化产物等微观结构进行了分析。
使用质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代天然河沙)单掺和复掺对再生混凝土经7,28 d养护的抗压强度和坍落度的影响。通过试验结果发现:单掺橡胶时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的坍落度随之增大,当橡胶粉取代率达到5%时,再生混凝土的坍落度最大;单掺纳米SiO2时,随着纳米SiO2取代率的增加,再生混凝土的坍落度逐渐降低,取代率为3%时,再生混凝土的坍落度最小;单掺橡胶粉时,随着橡胶粉取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度都随之降低,取代率低于5%时,经28 d养护的再生混凝土抗压强度得到提高;单掺纳米SiO2时,随着取代率的不断增加,经7 d养护的再生混凝土的抗压强度随之增加;两者双掺时,既能弥补橡胶粉掺入强度的降低,又能抑制纳米SiO2掺入后坍落度变差的缺点,达到互相弥补的作用。并通过扫描电镜对混凝土的形貌、过渡区和水化产物等微观结构进行了分析。
2022, 52(2): 133-138,157.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062503
摘要:
为了提高钢渣粉(SSP)作为矿物添加剂在水泥基材料中的利用率,以及增强再生混凝土(RAC)的力学性能,探究了SSP和偏高岭土(MK)复掺对RAC力学性能和微观结构的影响。试验结果表明:当MK占矿物添加剂30%的质量分数时,试样第28、90天的抗压强度较基准组分别提高了13.3%和18%,弹性模量的变化趋势与抗压强度相似。微观测试表明,SSP和MK复掺降低了Ca(OH)2的峰值强度,并且生成更多额外的C-S-H凝胶以及提高了高密度C-S-H在C-S-H中的百分比,使RAC后期的微观结构和界面过渡区得到显著改善,这归因于SSP和MK复掺表现出更好的火山灰活性和微集料填充效应。
为了提高钢渣粉(SSP)作为矿物添加剂在水泥基材料中的利用率,以及增强再生混凝土(RAC)的力学性能,探究了SSP和偏高岭土(MK)复掺对RAC力学性能和微观结构的影响。试验结果表明:当MK占矿物添加剂30%的质量分数时,试样第28、90天的抗压强度较基准组分别提高了13.3%和18%,弹性模量的变化趋势与抗压强度相似。微观测试表明,SSP和MK复掺降低了Ca(OH)2的峰值强度,并且生成更多额外的C-S-H凝胶以及提高了高密度C-S-H在C-S-H中的百分比,使RAC后期的微观结构和界面过渡区得到显著改善,这归因于SSP和MK复掺表现出更好的火山灰活性和微集料填充效应。
2022, 52(2): 139-143.
doi: 10.13204/j.gyjzG20090301
摘要:
通过对混凝土试件进行碳化高温试验,研究混凝土碳化深度、质量损失及碳化高温后抗压与抗折强度的变化规律,分析碳化高温后混凝土力学性能衰减机理,建立基于碳化高温后混凝土质量损失率的抗压强度及抗折强度计算式。研究表明:随着碳化的不断进行,混凝土碳化深度和质量损失随之增大;碳化龄期为7,14,28 d时,混凝土抗压强度随温度升高先减小后增大然后再减小,碳化龄期为14,28 d的抗压强度峰值出现在400 ℃;混凝土抗折强度总体趋势是随温度升高而降低,但在碳化龄期14,28 d、温度200 ℃时,其抗折强度略有升高。利用基于碳化高温后混凝土质量损失率的抗压及抗折强度计算式,可预估不同碳化龄期、不同温度下混凝土的抗压、抗折强度。
通过对混凝土试件进行碳化高温试验,研究混凝土碳化深度、质量损失及碳化高温后抗压与抗折强度的变化规律,分析碳化高温后混凝土力学性能衰减机理,建立基于碳化高温后混凝土质量损失率的抗压强度及抗折强度计算式。研究表明:随着碳化的不断进行,混凝土碳化深度和质量损失随之增大;碳化龄期为7,14,28 d时,混凝土抗压强度随温度升高先减小后增大然后再减小,碳化龄期为14,28 d的抗压强度峰值出现在400 ℃;混凝土抗折强度总体趋势是随温度升高而降低,但在碳化龄期14,28 d、温度200 ℃时,其抗折强度略有升高。利用基于碳化高温后混凝土质量损失率的抗压及抗折强度计算式,可预估不同碳化龄期、不同温度下混凝土的抗压、抗折强度。
2022, 52(2): 144-150.
doi: 10.13204/j.gyjzG21101408
摘要:
国家雪车雪橇赛道为长线形空间双曲面板壳结构,采用常规的混凝土施工工艺无法实现,为此赛道结构采用喷射混凝土施工。鉴于国内已有喷射混凝土均采用掺速凝剂的喷射施工方法,该施工方法凝结时间短,导致赛道平整度达不到毫米级赛道表面平整度的建造要求,为此开展多次试验,得到了无速凝剂体系的高密实度、良好泵送性能、黏聚性能喷射混凝土材料,并在国家雪车雪橇赛道结构施工中应用。应用实践证明,采用结构喷射混凝土无速凝体系能很好地满足毫米级赛道表面平整度的建造要求。
国家雪车雪橇赛道为长线形空间双曲面板壳结构,采用常规的混凝土施工工艺无法实现,为此赛道结构采用喷射混凝土施工。鉴于国内已有喷射混凝土均采用掺速凝剂的喷射施工方法,该施工方法凝结时间短,导致赛道平整度达不到毫米级赛道表面平整度的建造要求,为此开展多次试验,得到了无速凝剂体系的高密实度、良好泵送性能、黏聚性能喷射混凝土材料,并在国家雪车雪橇赛道结构施工中应用。应用实践证明,采用结构喷射混凝土无速凝体系能很好地满足毫米级赛道表面平整度的建造要求。
2022, 52(2): 151-157.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042809
摘要:
针对我国自主研发的新型负泊松比高强高延性抗腐蚀性钢筋(NPR),采用中心拔出试验对NPR钢筋与混凝土间的黏结性能进行研究,观察试件的破坏形态,并分析钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、钢筋直径(8,18 mm)及黏结长度(5倍、7倍钢筋直径)对黏结强度及黏结滑移曲线的影响规律。试验结果表明:钢筋类型对破坏形态无明显影响,但对黏结滑移曲线的影响明显;其他条件相同时,NPR钢筋的黏结强度低于普通钢筋的黏结强度,且钢筋直径和黏结长度对两类钢筋与混凝土的黏结强度影响规律类似。
针对我国自主研发的新型负泊松比高强高延性抗腐蚀性钢筋(NPR),采用中心拔出试验对NPR钢筋与混凝土间的黏结性能进行研究,观察试件的破坏形态,并分析钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、钢筋直径(8,18 mm)及黏结长度(5倍、7倍钢筋直径)对黏结强度及黏结滑移曲线的影响规律。试验结果表明:钢筋类型对破坏形态无明显影响,但对黏结滑移曲线的影响明显;其他条件相同时,NPR钢筋的黏结强度低于普通钢筋的黏结强度,且钢筋直径和黏结长度对两类钢筋与混凝土的黏结强度影响规律类似。
2022, 52(2): 158-168.
doi: 10.13204/j.gyjzG21121405
摘要:
近年来,我国大力提倡装配式结构,而装配式混凝土框架结构是目前国内外研究和应用最多的结构体系之一,其研究核心为梁柱连接节点形式及性能表现。传统的装配式干连接节点具备良好性能和减少现场湿作业等优点;而自复位结构不仅能实现震后基本没有残余变形,而且能实现震后快速恢复,投入正常使用。因此,介绍了装配式连接节点形式及一种带梁靴的螺栓连接的施工方法;并从自复位混凝土结构、自复位钢结构、基于位移设计方法三个方面对国内外自复位结构研究现状进行归纳总结。
近年来,我国大力提倡装配式结构,而装配式混凝土框架结构是目前国内外研究和应用最多的结构体系之一,其研究核心为梁柱连接节点形式及性能表现。传统的装配式干连接节点具备良好性能和减少现场湿作业等优点;而自复位结构不仅能实现震后基本没有残余变形,而且能实现震后快速恢复,投入正常使用。因此,介绍了装配式连接节点形式及一种带梁靴的螺栓连接的施工方法;并从自复位混凝土结构、自复位钢结构、基于位移设计方法三个方面对国内外自复位结构研究现状进行归纳总结。
2022, 52(2): 169-174,185.
doi: 10.13204/j.gyjzG20121405
摘要:
热水储能罐作为再生能源灵活的储存结构,其安全性有着重大的意义。为了检验储能罐设计的合理性及其运行过程中的安全性,进行现场应变和温度采集;健康监测的设计方案在整个监测过程中尤为重要,基于通辽热水储能罐项目,结合其工程实际情况设计合理监测方案,根据采集数据处理结果,可以得到罐壁沿高度方向的应力分布及温度变化情况,以及温度对测点位置应变的影响。通过将应力实测值与有限元模拟结果进行对比,验证了理论分析的正确性和监测方案的合理性,并针对非锚固立式储罐模型的建立提出了建议。
热水储能罐作为再生能源灵活的储存结构,其安全性有着重大的意义。为了检验储能罐设计的合理性及其运行过程中的安全性,进行现场应变和温度采集;健康监测的设计方案在整个监测过程中尤为重要,基于通辽热水储能罐项目,结合其工程实际情况设计合理监测方案,根据采集数据处理结果,可以得到罐壁沿高度方向的应力分布及温度变化情况,以及温度对测点位置应变的影响。通过将应力实测值与有限元模拟结果进行对比,验证了理论分析的正确性和监测方案的合理性,并针对非锚固立式储罐模型的建立提出了建议。
2022, 52(2): 175-179,195.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042001
摘要:
针对钢桥高强度螺栓人工批量巡检效率低、接触传感设备成本高昂的问题,提出了一种基于图像识别的高强度螺栓松动检测方法。利用螺栓角点位置识别算法对螺栓图像样本进行白色掩膜构建、掩膜小型噪点剔除和感兴趣区域分割等处理,确定螺栓角点位置坐标,结合相机成像相似映射原理推算螺栓松动角度,进而根据螺栓松动角度评估预紧力损失。对不同型号螺栓在不同水平视距下旋转10°、20°、30°采集样本,并将其导入算法进行试验验证。结果表明,基于该方法的螺栓松动角度检测准确率达90%以上,满足工程检测要求,并能够有效评估高强度螺栓预紧力损失。
针对钢桥高强度螺栓人工批量巡检效率低、接触传感设备成本高昂的问题,提出了一种基于图像识别的高强度螺栓松动检测方法。利用螺栓角点位置识别算法对螺栓图像样本进行白色掩膜构建、掩膜小型噪点剔除和感兴趣区域分割等处理,确定螺栓角点位置坐标,结合相机成像相似映射原理推算螺栓松动角度,进而根据螺栓松动角度评估预紧力损失。对不同型号螺栓在不同水平视距下旋转10°、20°、30°采集样本,并将其导入算法进行试验验证。结果表明,基于该方法的螺栓松动角度检测准确率达90%以上,满足工程检测要求,并能够有效评估高强度螺栓预紧力损失。
2022, 52(2): 180-185.
doi: 10.13204/j.gyjzG21041612
摘要:
基于建筑信息模型(BIM)技术的桥梁信息化方法在桥梁施工及运营管养过程中应用越来越广泛。为解决在检测过程中由于病害位置、类型和信息表达不完善的弊端导致的病害分析不直观、无依据等问题,为桥梁检测技术提供新的分析思路,利用BIM技术,提出了一种可以实现病害级别分析方法,并针对一座连续刚构桥开展了建模过程。所建立模型考虑了结构本体模型和加固措施模型,可以进行裂缝和病害的自动化生成和属性信息附加,实现对裂缝走向、病害时间分布、裂缝纵桥向沿节段分布等内容的进一步分析,并输出图表以直观表达统计分析结果。提取关注部位的BIM模型数据导入ABAQUS中进行实体有限元分析,计算结果与初步分析结论吻合。同时,将计算结果以参数、表格映射和超链接等形式与BIM模型进行关联,实现多源数据的统一整合。
基于建筑信息模型(BIM)技术的桥梁信息化方法在桥梁施工及运营管养过程中应用越来越广泛。为解决在检测过程中由于病害位置、类型和信息表达不完善的弊端导致的病害分析不直观、无依据等问题,为桥梁检测技术提供新的分析思路,利用BIM技术,提出了一种可以实现病害级别分析方法,并针对一座连续刚构桥开展了建模过程。所建立模型考虑了结构本体模型和加固措施模型,可以进行裂缝和病害的自动化生成和属性信息附加,实现对裂缝走向、病害时间分布、裂缝纵桥向沿节段分布等内容的进一步分析,并输出图表以直观表达统计分析结果。提取关注部位的BIM模型数据导入ABAQUS中进行实体有限元分析,计算结果与初步分析结论吻合。同时,将计算结果以参数、表格映射和超链接等形式与BIM模型进行关联,实现多源数据的统一整合。
2022, 52(2): 196-205.
doi: 10.13204/j.gyjzG20102903
摘要:
以装配式建筑为研究对象,通过分析与其发展相关的各因素间的关系,构建了相应的系统动力学模型,并以装配式建筑示范城市济南市为例,对不同政策情景下装配式建筑的发展及其节能减排效益进行动态模拟,分析政策类型及实施力度的改变对其发展趋势的影响。研究结果表明,一方面装配式建筑的节能减排效益尚未充分发挥,加强政策实施力度有利于进一步扩大其社会经济效益。另一方面,不同政策对装配式建筑发展及其节能减排效益的影响程度存在差异,其中技术政策的作用效果最为显著,需求引导政策、建设环节政策和财政政策也产生了比较明显的影响,相比之下,金融、税收等支持政策的作用效果相对较弱。
以装配式建筑为研究对象,通过分析与其发展相关的各因素间的关系,构建了相应的系统动力学模型,并以装配式建筑示范城市济南市为例,对不同政策情景下装配式建筑的发展及其节能减排效益进行动态模拟,分析政策类型及实施力度的改变对其发展趋势的影响。研究结果表明,一方面装配式建筑的节能减排效益尚未充分发挥,加强政策实施力度有利于进一步扩大其社会经济效益。另一方面,不同政策对装配式建筑发展及其节能减排效益的影响程度存在差异,其中技术政策的作用效果最为显著,需求引导政策、建设环节政策和财政政策也产生了比较明显的影响,相比之下,金融、税收等支持政策的作用效果相对较弱。
