登录
注册
E-alert
登录
注册
E-alert
2017年 第47卷 第5期
2017, 47(5): 1-5.
doi: 10.13204/j.gyjz201705001
摘要:
针对我国钢箱梁疲劳开裂维护问题,回顾国内外钢箱梁疲劳研究情况及进展,分析疲劳开裂特征,并围绕疲劳开裂的检测、评估和修复问题,阐述钢箱梁疲劳开裂维护研究中的主要关键技术以及相关结论,分析总结研究中存在的难点与热点问题,并对钢箱梁疲劳开裂维护研究发展进行展望和建议。
针对我国钢箱梁疲劳开裂维护问题,回顾国内外钢箱梁疲劳研究情况及进展,分析疲劳开裂特征,并围绕疲劳开裂的检测、评估和修复问题,阐述钢箱梁疲劳开裂维护研究中的主要关键技术以及相关结论,分析总结研究中存在的难点与热点问题,并对钢箱梁疲劳开裂维护研究发展进行展望和建议。
2017, 47(5): 6-11.
doi: 10.13204/j.gyjz201705002
摘要:
依托泰州大桥,建立钢桥面板节段有限元模型,在考虑不同荷载工况组合的情况下,通过施加车轮荷载,研究顶板与U肋连接细节、U肋对接细节和U肋与横隔板连接细节的变形,同时分析3种典型细节的疲劳应力分布情况。研究表明:顶板与U肋连接细节接头处顶板底部横桥向应力约为顺桥向应力的2倍;车轮荷载顺桥向位置的改变是引起U肋对接细节承受拉压交替应力的主要原因;U肋与横隔板细节的面外变形由荷载顺桥向偏心作用及U肋变形约束引起。
依托泰州大桥,建立钢桥面板节段有限元模型,在考虑不同荷载工况组合的情况下,通过施加车轮荷载,研究顶板与U肋连接细节、U肋对接细节和U肋与横隔板连接细节的变形,同时分析3种典型细节的疲劳应力分布情况。研究表明:顶板与U肋连接细节接头处顶板底部横桥向应力约为顺桥向应力的2倍;车轮荷载顺桥向位置的改变是引起U肋对接细节承受拉压交替应力的主要原因;U肋与横隔板细节的面外变形由荷载顺桥向偏心作用及U肋变形约束引起。
2017, 47(5): 12-16.
doi: 10.13204/j.gyjz201705003
摘要:
针对钢桥面板顶板与U肋构造细节,通过振动疲劳试验机开展20个试件的弯曲疲劳试验,研究钢材强度对连接焊缝疲劳强度的影响,同时采用名义应力法与热点应力法,结合我国JTG D64—2015、日本JSSC颁布的《道路钢桥设计指南》、国际焊接协会IIW document XIII-1965-03/XV-1127-03给出的S-N曲线,对试验结果的疲劳强度进行评定。研究表明:随着钢材强度的提高,疲劳寿命略有缩短,裂纹扩展寿命的缩短幅度大于萌生寿命;高强钢的疲劳强度与传统钢材总体相当,97.7%存活率下Q345q D试件与Q420q D试件的疲劳强度相差在10%以内;基于热点应力法评估顶板与U肋细节时,建议采用75 MPa强度等级疲劳曲线。
针对钢桥面板顶板与U肋构造细节,通过振动疲劳试验机开展20个试件的弯曲疲劳试验,研究钢材强度对连接焊缝疲劳强度的影响,同时采用名义应力法与热点应力法,结合我国JTG D64—2015、日本JSSC颁布的《道路钢桥设计指南》、国际焊接协会IIW document XIII-1965-03/XV-1127-03给出的S-N曲线,对试验结果的疲劳强度进行评定。研究表明:随着钢材强度的提高,疲劳寿命略有缩短,裂纹扩展寿命的缩短幅度大于萌生寿命;高强钢的疲劳强度与传统钢材总体相当,97.7%存活率下Q345q D试件与Q420q D试件的疲劳强度相差在10%以内;基于热点应力法评估顶板与U肋细节时,建议采用75 MPa强度等级疲劳曲线。
2017, 47(5): 17-21.
doi: 10.13204/j.gyjz201705004
摘要:
通过建立弯曲荷载作用下的平板贯穿裂纹有限元模型,模拟实桥桥面板贯穿开裂时的受力状态,进行最不利情况下的应力分析。提取应力、应力强度因子与J积分,研究钢板贯穿开裂时沿裂纹表面与板厚方向的局部应力特征,求解开裂角,研究钢板厚度对裂纹应力特征及裂纹扩展的影响。结果表明:裂纹尖端应力集中与应力突变现象明显,裂纹尖端存在应力辐射区;裂纹面受拉区面积增大,裂纹扩展加速,裂纹以张开型裂纹为主,弯曲荷载下贯穿裂纹扩展存在开裂角;钢板厚度越小,裂纹尖端应力集中现象越明显,裂纹越易扩展。
通过建立弯曲荷载作用下的平板贯穿裂纹有限元模型,模拟实桥桥面板贯穿开裂时的受力状态,进行最不利情况下的应力分析。提取应力、应力强度因子与J积分,研究钢板贯穿开裂时沿裂纹表面与板厚方向的局部应力特征,求解开裂角,研究钢板厚度对裂纹应力特征及裂纹扩展的影响。结果表明:裂纹尖端应力集中与应力突变现象明显,裂纹尖端存在应力辐射区;裂纹面受拉区面积增大,裂纹扩展加速,裂纹以张开型裂纹为主,弯曲荷载下贯穿裂纹扩展存在开裂角;钢板厚度越小,裂纹尖端应力集中现象越明显,裂纹越易扩展。
2017, 47(5): 22-26.
doi: 10.13204/j.gyjz201705005
摘要:
根据国内外钢箱梁的设计经验,选取3种不同的横隔板优化结构形式,通过有限元方法建立钢桥面板的空间有限元模型,计算U肋与横隔板连接焊缝末端和横隔板弧形缺口2种构造细节在车轮荷载作用下的应力幅值,得出不同横隔板优化结构形式对横隔板弧形缺口部位疲劳应力的影响。研究结果表明:设置横隔板间小横肋可有效降低两处构造细节的应力幅,但该优化结构对横隔板弧形缺口细节的影响较U肋与横隔板连接焊缝末端细节小;设置内隔板后两处构造细节的应力幅均有所下降,其中采用内隔板上缘距桥面板顶板20 mm、下缘距U肋与横隔板焊接末端20 mm的设计形式效果最佳;设置弧形缺口加劲肋对焊缝末端和弧形缺口两处构造细节的应力幅均有较大影响,减小了构造细节发生疲劳开裂的可能性。
根据国内外钢箱梁的设计经验,选取3种不同的横隔板优化结构形式,通过有限元方法建立钢桥面板的空间有限元模型,计算U肋与横隔板连接焊缝末端和横隔板弧形缺口2种构造细节在车轮荷载作用下的应力幅值,得出不同横隔板优化结构形式对横隔板弧形缺口部位疲劳应力的影响。研究结果表明:设置横隔板间小横肋可有效降低两处构造细节的应力幅,但该优化结构对横隔板弧形缺口细节的影响较U肋与横隔板连接焊缝末端细节小;设置内隔板后两处构造细节的应力幅均有所下降,其中采用内隔板上缘距桥面板顶板20 mm、下缘距U肋与横隔板焊接末端20 mm的设计形式效果最佳;设置弧形缺口加劲肋对焊缝末端和弧形缺口两处构造细节的应力幅均有较大影响,减小了构造细节发生疲劳开裂的可能性。
2017, 47(5): 27-31.
doi: 10.13204/j.gyjz201705006
摘要:
针对我国钢箱顶板与梁竖向加劲肋构造细节,考虑我国钢材的力学性能,选取了2个疲劳裂纹开裂特征相近的试件,开展钢箱梁疲劳裂纹冲击裂缝闭合修复(ICR)试验研究。通过分析修复后疲劳裂纹扩展断面特征及扩展速率,得到了ICR修复后疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:ICR修复后能够延缓裂纹沿深度和长度方向的扩展,形成了裂纹扩展迟滞效应,并且焊缝部位的应力产生了重分布,提高了焊趾附近的应力幅,降低了裂纹尖端附近的应力幅,对延缓疲劳裂纹扩展起到促进作用。同时,以疲劳剩余寿命为指标,对比了止裂孔和ICR技术的修复效果,表明ICR技术具有更好的修复效果。
针对我国钢箱顶板与梁竖向加劲肋构造细节,考虑我国钢材的力学性能,选取了2个疲劳裂纹开裂特征相近的试件,开展钢箱梁疲劳裂纹冲击裂缝闭合修复(ICR)试验研究。通过分析修复后疲劳裂纹扩展断面特征及扩展速率,得到了ICR修复后疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:ICR修复后能够延缓裂纹沿深度和长度方向的扩展,形成了裂纹扩展迟滞效应,并且焊缝部位的应力产生了重分布,提高了焊趾附近的应力幅,降低了裂纹尖端附近的应力幅,对延缓疲劳裂纹扩展起到促进作用。同时,以疲劳剩余寿命为指标,对比了止裂孔和ICR技术的修复效果,表明ICR技术具有更好的修复效果。
2017, 47(5): 32-36.
doi: 10.13204/j.gyjz201705007
摘要:
在对钢桥面板顶板焊缝疲劳开裂特征进行分析的基础上,针对顶板方向开裂的3种特征类似、位置接近的裂纹判断困难的问题,提出一种疲劳裂纹位置K值(焊趾到裂纹的水平距离)判断方法。通过超声波回波信号及相关参数,比较K值与焊脚尺寸大小,可以对顶板内部裂纹的开裂位置进行判断。考虑U肋板厚及倾斜角度、裂纹深度、裂纹位置、裂纹形态等因素,制作10个人工切割的裂纹试件与3个疲劳试件,通过超声波检测对K值法判断结果进行了验证。试验验证结果表明:K值检测判断顶板开裂位置具有较好的精度,该方法在钢桥面板顶板疲劳开裂位置检测判断中应用可行。
在对钢桥面板顶板焊缝疲劳开裂特征进行分析的基础上,针对顶板方向开裂的3种特征类似、位置接近的裂纹判断困难的问题,提出一种疲劳裂纹位置K值(焊趾到裂纹的水平距离)判断方法。通过超声波回波信号及相关参数,比较K值与焊脚尺寸大小,可以对顶板内部裂纹的开裂位置进行判断。考虑U肋板厚及倾斜角度、裂纹深度、裂纹位置、裂纹形态等因素,制作10个人工切割的裂纹试件与3个疲劳试件,通过超声波检测对K值法判断结果进行了验证。试验验证结果表明:K值检测判断顶板开裂位置具有较好的精度,该方法在钢桥面板顶板疲劳开裂位置检测判断中应用可行。
2017, 47(5): 37-41.
doi: 10.13204/j.gyjz201705008
摘要:
针对钢箱梁顶板与竖向加劲肋焊接接头疲劳细节,选取了3个已有焊趾疲劳裂纹的局部足尺试件作为研究对象,采用CFRP补强法对其中一组试件焊趾裂纹进行修复,其他两组对比试件则在CFRP补强的基础上分别进行钻孔及裂纹焊合处理。修复结束后,采用疲劳试验机进行100 MPa等应力幅疲劳加载,并在试验结束后对试件进行切割,以获取裂纹扩展断面。对试验数据进行处理分析,分别从疲劳裂纹扩展寿命、扩展断面等角度对修复效果进行评价。结果表明:CFRP补强法可显著提高疲劳裂纹的扩展寿命;在CFRP补强的基础上进行钻孔或裂纹焊合处理可进一步降低疲劳裂纹的扩展速率;CFRP布参与工作后可明显降低试件截面的疲劳应力,但粘贴未施加预应力的CFRP布对于短裂纹则几乎没有修复效果。
针对钢箱梁顶板与竖向加劲肋焊接接头疲劳细节,选取了3个已有焊趾疲劳裂纹的局部足尺试件作为研究对象,采用CFRP补强法对其中一组试件焊趾裂纹进行修复,其他两组对比试件则在CFRP补强的基础上分别进行钻孔及裂纹焊合处理。修复结束后,采用疲劳试验机进行100 MPa等应力幅疲劳加载,并在试验结束后对试件进行切割,以获取裂纹扩展断面。对试验数据进行处理分析,分别从疲劳裂纹扩展寿命、扩展断面等角度对修复效果进行评价。结果表明:CFRP补强法可显著提高疲劳裂纹的扩展寿命;在CFRP补强的基础上进行钻孔或裂纹焊合处理可进一步降低疲劳裂纹的扩展速率;CFRP布参与工作后可明显降低试件截面的疲劳应力,但粘贴未施加预应力的CFRP布对于短裂纹则几乎没有修复效果。
2017, 47(5): 42-46.
doi: 10.13204/j.gyjz201705009
摘要:
建立不同补强钢板厚度、宽度的分析模型,绘制焊根、焊趾应力分布曲线,分析不同补强钢板尺寸对裂纹尖端应力的影响。在此基础上,对比钢板补强试件模型(补强钢板厚度、宽度分别为10,300 mm)的开裂试件模型、未开裂试件模型的焊根应力分布情况,并结合相同几何参数的钢板补强试件的疲劳试验结果,从裂纹尖端应力变化、裂纹扩展速率、疲劳寿命等角度,对钢板补强维护效果进行评价。研究结果表明:裂纹尖端应力受补强钢板厚度影响较小,考虑到常见的顶板厚度与U肋厚度,在实际应用中可取补强钢板厚度为10 mm;补强钢板边缘对应的焊根、焊趾位置无应力突变现象;补强钢板宽度为3倍裂纹长度时,裂纹尖端应力下降约18%;在焊趾设置补强钢板可明显提升裂纹扩展寿命,与有限元分析结果一致。
建立不同补强钢板厚度、宽度的分析模型,绘制焊根、焊趾应力分布曲线,分析不同补强钢板尺寸对裂纹尖端应力的影响。在此基础上,对比钢板补强试件模型(补强钢板厚度、宽度分别为10,300 mm)的开裂试件模型、未开裂试件模型的焊根应力分布情况,并结合相同几何参数的钢板补强试件的疲劳试验结果,从裂纹尖端应力变化、裂纹扩展速率、疲劳寿命等角度,对钢板补强维护效果进行评价。研究结果表明:裂纹尖端应力受补强钢板厚度影响较小,考虑到常见的顶板厚度与U肋厚度,在实际应用中可取补强钢板厚度为10 mm;补强钢板边缘对应的焊根、焊趾位置无应力突变现象;补强钢板宽度为3倍裂纹长度时,裂纹尖端应力下降约18%;在焊趾设置补强钢板可明显提升裂纹扩展寿命,与有限元分析结果一致。
2017, 47(5): 47-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201705010
摘要:
针对我国钢箱梁疲劳损伤问题,展开评价方法的研究,将模糊综合评定法应用于钢箱梁疲劳病害的评定。在现有疲劳评价方法分析基础上,结合钢箱梁疲劳病害多因素影响特点,建立钢箱梁疲劳病害评定指标体系,包括疲劳裂纹长度、裂纹增长速率、疲劳位置腐蚀程度、疲劳构造细节受力情况以及桥梁的在役时间。针对每个指标,通过工程实测数据及理论分析,划分5个等级并给出了相应分值。运用模糊数学理论和层次分析法,建立模糊综合评定模型,并通过实例评定,为钢桥面板疲劳病害的安全评估提供了计算步骤和过程。
针对我国钢箱梁疲劳损伤问题,展开评价方法的研究,将模糊综合评定法应用于钢箱梁疲劳病害的评定。在现有疲劳评价方法分析基础上,结合钢箱梁疲劳病害多因素影响特点,建立钢箱梁疲劳病害评定指标体系,包括疲劳裂纹长度、裂纹增长速率、疲劳位置腐蚀程度、疲劳构造细节受力情况以及桥梁的在役时间。针对每个指标,通过工程实测数据及理论分析,划分5个等级并给出了相应分值。运用模糊数学理论和层次分析法,建立模糊综合评定模型,并通过实例评定,为钢桥面板疲劳病害的安全评估提供了计算步骤和过程。
2017, 47(5): 52-55.
doi: 10.13204/j.gyjz201705011
摘要:
以开滦国家矿山公园、南湖生态公园为例,探析开滦煤矿工业遗产景观营造的方法及策略。站在城市复兴的高度,在整体景观的概念下,提出营造唐山特有的工业遗产景观线路,延续城市记忆,促进城市发展的策略。
以开滦国家矿山公园、南湖生态公园为例,探析开滦煤矿工业遗产景观营造的方法及策略。站在城市复兴的高度,在整体景观的概念下,提出营造唐山特有的工业遗产景观线路,延续城市记忆,促进城市发展的策略。
2017, 47(5): 56-61.
doi: 10.13204/j.gyjz201705012
摘要:
近年来,海绵城市概念得到了广泛的认可和推广,其核心本质是协调景观、生态、资源成本之间的关系。基于海绵城市绿地设计的视角,通过对Arc GIS平台下所开发的城市暴雨处理及分析集成模型系统(SUSTAIN)在迁安市滨湖东路东侧绿化带景观工程设计实例中的模拟应用,详细阐述其在海绵城市绿地设计流程中的方案初期最佳管理措施(BMP)选址方法、雨污分流中期评估和后期方案造价及效益预算等多个阶段中的利用流程和成果形式,总结SUSTAIN模型在我国海绵城市绿地设计及建设中的应用途径,探求该模型推广使用的可能性。
近年来,海绵城市概念得到了广泛的认可和推广,其核心本质是协调景观、生态、资源成本之间的关系。基于海绵城市绿地设计的视角,通过对Arc GIS平台下所开发的城市暴雨处理及分析集成模型系统(SUSTAIN)在迁安市滨湖东路东侧绿化带景观工程设计实例中的模拟应用,详细阐述其在海绵城市绿地设计流程中的方案初期最佳管理措施(BMP)选址方法、雨污分流中期评估和后期方案造价及效益预算等多个阶段中的利用流程和成果形式,总结SUSTAIN模型在我国海绵城市绿地设计及建设中的应用途径,探求该模型推广使用的可能性。
2017, 47(5): 62-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201705013
摘要:
户型设计是装配式高层钢结构住宅设计的重要组成部分,既要能够体现装配式高层钢结构的结构体系特色,同时又要满足居住者多样化的功能需求。基于类型学理论对传统的住宅户型设计进行分类、提炼、重组,提出适合装配式高层钢结构住宅的户型模块化设计方法。
户型设计是装配式高层钢结构住宅设计的重要组成部分,既要能够体现装配式高层钢结构的结构体系特色,同时又要满足居住者多样化的功能需求。基于类型学理论对传统的住宅户型设计进行分类、提炼、重组,提出适合装配式高层钢结构住宅的户型模块化设计方法。
2017, 47(5): 68-73.
doi: 10.13204/j.gyjz201705014
摘要:
提出一种焊接预留孔钢筋浆锚搭接连接技术,通过对36个钢筋浆锚搭接连接试件的拉拔试验,研究其破坏形态、荷载-试件变形曲线以及裂缝发展过程等。试验中,33个试件为钢筋拉断破坏,3个搭接长度为0.3ll的试件发生了锚固破坏,且锚固破坏的试件出现了纵向贯穿劈裂裂缝。研究表明:该连接方式性能良好,可显著减小钢筋搭接长度。
提出一种焊接预留孔钢筋浆锚搭接连接技术,通过对36个钢筋浆锚搭接连接试件的拉拔试验,研究其破坏形态、荷载-试件变形曲线以及裂缝发展过程等。试验中,33个试件为钢筋拉断破坏,3个搭接长度为0.3ll的试件发生了锚固破坏,且锚固破坏的试件出现了纵向贯穿劈裂裂缝。研究表明:该连接方式性能良好,可显著减小钢筋搭接长度。
2017, 47(5): 74-78.
doi: 10.13204/j.gyjz201705015
摘要:
以榆横-潍坊1 000 k V特高压交流输变电工程线路工程为实际工程背景,研究大跨越输电塔-线耦联体系风洞试验气弹模型设计。采用离散刚度法设计输电塔气弹模型,并用自由振动法测得单塔气弹模型的自振频率。通过引入导线缩聚系数解决缩尺模型跨度过大问题,调整输电线垂度满足频率比要求。
以榆横-潍坊1 000 k V特高压交流输变电工程线路工程为实际工程背景,研究大跨越输电塔-线耦联体系风洞试验气弹模型设计。采用离散刚度法设计输电塔气弹模型,并用自由振动法测得单塔气弹模型的自振频率。通过引入导线缩聚系数解决缩尺模型跨度过大问题,调整输电线垂度满足频率比要求。
2017, 47(5): 79-84.
doi: 10.13204/j.gyjz201705016
摘要:
基于1 000 k V特高压交流输变电工程线路中的大跨越输电塔-线体系,开展大跨越输电塔-线耦联体系的气弹模型风洞试验,研究不同风向角和不同风速下体系气弹模型在紊流场中的风振响应,并与输电单塔的风振响应进行对比。试验结果表明:在紊流风场中,塔线的相互耦合作用导致大跨越输电塔-线体系具有较强的非线性。在0°~30°风向角下,输电线的存在增大了体系的阻尼,降低了体系的风振响应;在45°~90°风向角下,位于输电塔线体系两端的输电塔G2和G4的风振响应更容易受到塔-线耦合作用的影响,在大跨越输电塔-线体系抗风设计中应受到重视。
基于1 000 k V特高压交流输变电工程线路中的大跨越输电塔-线体系,开展大跨越输电塔-线耦联体系的气弹模型风洞试验,研究不同风向角和不同风速下体系气弹模型在紊流场中的风振响应,并与输电单塔的风振响应进行对比。试验结果表明:在紊流风场中,塔线的相互耦合作用导致大跨越输电塔-线体系具有较强的非线性。在0°~30°风向角下,输电线的存在增大了体系的阻尼,降低了体系的风振响应;在45°~90°风向角下,位于输电塔线体系两端的输电塔G2和G4的风振响应更容易受到塔-线耦合作用的影响,在大跨越输电塔-线体系抗风设计中应受到重视。
2017, 47(5): 85-89.
doi: 10.13204/j.gyjz201705017
摘要:
通过对采用玄武岩纤维布加固的15根杨木矩形长柱进行偏压试验,研究不同粘贴方式、不同层数玄武岩纤维布加固长柱的承载性能。试验结果表明:与未加固杨木矩形长柱比较,采用玄武岩纤维布间隔贴1层、2层及玄武岩纤维布满贴1层、2层加固木柱时,木柱极限承载力分别提高8.70%、19.56%、23.91%、30.43%,纵向粘贴纤维布能够有效提高木柱的抗弯承载力。木柱破坏形式多为受压区内木材顺纹方向木纤维的压屈,玄武岩纤维布能较好地约束木柱横向变形,进而产生受拉区纤维拉断,加固后的试件应变增加幅度较大。
通过对采用玄武岩纤维布加固的15根杨木矩形长柱进行偏压试验,研究不同粘贴方式、不同层数玄武岩纤维布加固长柱的承载性能。试验结果表明:与未加固杨木矩形长柱比较,采用玄武岩纤维布间隔贴1层、2层及玄武岩纤维布满贴1层、2层加固木柱时,木柱极限承载力分别提高8.70%、19.56%、23.91%、30.43%,纵向粘贴纤维布能够有效提高木柱的抗弯承载力。木柱破坏形式多为受压区内木材顺纹方向木纤维的压屈,玄武岩纤维布能较好地约束木柱横向变形,进而产生受拉区纤维拉断,加固后的试件应变增加幅度较大。
2017, 47(5): 96-100.
doi: 10.13204/j.gyjz201705019
摘要:
岛礁工程中常规模化采用冲击法加固钙质砂砾回填料地基。对钙质砂砾试样进行冲击试验,研究不同总冲击能对试样颗粒级配、变形、颗粒破碎的影响,结果表明:随着总冲击能的增大,试样孔隙比逐渐减小,并最终呈稳定趋势,二者满足指数函数关系;试样相对破碎率随总冲击能的增大而逐渐增大,但存在一临界总冲击能,超过该值后,相对破碎率增幅逐渐减弱;冲击能能改变试样粒径的构成,其不均匀系数、曲率系数随总冲击能增大而增大,并呈二项式函数关系;试样平均粒径随总冲击能的增大而减小,二者呈线性负相关;钙质砂砾经过冲击作用后,粒组百分含量变化较为明显,含砂量增大,砂砾比例发生变化,其中原粒组下一级粒径区间质量百分含量增量尤为明显。利用钙质砂砾进行规模化地基填筑时,应充分考虑冲击能对其颗粒级配、砂砾比变化的影响,选择合理的施工工艺。
岛礁工程中常规模化采用冲击法加固钙质砂砾回填料地基。对钙质砂砾试样进行冲击试验,研究不同总冲击能对试样颗粒级配、变形、颗粒破碎的影响,结果表明:随着总冲击能的增大,试样孔隙比逐渐减小,并最终呈稳定趋势,二者满足指数函数关系;试样相对破碎率随总冲击能的增大而逐渐增大,但存在一临界总冲击能,超过该值后,相对破碎率增幅逐渐减弱;冲击能能改变试样粒径的构成,其不均匀系数、曲率系数随总冲击能增大而增大,并呈二项式函数关系;试样平均粒径随总冲击能的增大而减小,二者呈线性负相关;钙质砂砾经过冲击作用后,粒组百分含量变化较为明显,含砂量增大,砂砾比例发生变化,其中原粒组下一级粒径区间质量百分含量增量尤为明显。利用钙质砂砾进行规模化地基填筑时,应充分考虑冲击能对其颗粒级配、砂砾比变化的影响,选择合理的施工工艺。
2017, 47(5): 101-106.
doi: 10.13204/j.gyjz201705020
摘要:
针对重庆地区侏罗系沙溪庙组中风化砂岩和泥岩的特性,在室内开展两种基岩类型的模型试验,着重从嵌岩深度和基岩特性两方面探讨大直径嵌岩桩的承载能力、轴力传递规律、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性。试验结果表明:4根模型桩的沉降随荷载的增大均呈缓变型增长,在相同嵌岩比下,提高桩周岩层的强度,可提高嵌岩桩的承载能力,更充分地发挥桩侧摩阻力,但桩端阻力的发挥会受到影响;试桩的桩侧摩阻力占桩顶荷载的80%以上,均属端承摩擦桩,其分布呈"上大下小"双峰模式,且随嵌岩比的增大,靠近桩底的峰值有向下退化的趋向。
针对重庆地区侏罗系沙溪庙组中风化砂岩和泥岩的特性,在室内开展两种基岩类型的模型试验,着重从嵌岩深度和基岩特性两方面探讨大直径嵌岩桩的承载能力、轴力传递规律、桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥特性。试验结果表明:4根模型桩的沉降随荷载的增大均呈缓变型增长,在相同嵌岩比下,提高桩周岩层的强度,可提高嵌岩桩的承载能力,更充分地发挥桩侧摩阻力,但桩端阻力的发挥会受到影响;试桩的桩侧摩阻力占桩顶荷载的80%以上,均属端承摩擦桩,其分布呈"上大下小"双峰模式,且随嵌岩比的增大,靠近桩底的峰值有向下退化的趋向。
2017, 47(5): 107-110.
doi: 10.13204/j.gyjz201705021
摘要:
对尺寸为φ150 mm×150 mm圆柱体混凝土试件在不同加载方式(轴向加载、径向加载)、不同应变速率(10~(-5),10~(-4),10~(-3),10~(-2)s~(-1))下进行劈拉试验。分析混凝土力学性能随应变速率变化的规律,结果表明:混凝土劈拉强度随着应变速率的增大而增大;径向加载时,混凝土的劈拉强度比轴向加载时混凝土的劈拉强度高;轴向加载时混凝土的劈拉强度对应变速率更为敏感,混凝土的动态劈拉强度与应变速率的对数呈近似线性关系;混凝土吸能能力随着应变速率的增大而增大;轴向加载时,混凝土的吸能能力对应变率更敏感;与理论对比分析,径向加载曲线拟合精度更高,更符合实际受力情况;通过试验验证,发现改进的Mazars模型能很好地描述混凝土劈拉本构关系。
对尺寸为φ150 mm×150 mm圆柱体混凝土试件在不同加载方式(轴向加载、径向加载)、不同应变速率(10~(-5),10~(-4),10~(-3),10~(-2)s~(-1))下进行劈拉试验。分析混凝土力学性能随应变速率变化的规律,结果表明:混凝土劈拉强度随着应变速率的增大而增大;径向加载时,混凝土的劈拉强度比轴向加载时混凝土的劈拉强度高;轴向加载时混凝土的劈拉强度对应变速率更为敏感,混凝土的动态劈拉强度与应变速率的对数呈近似线性关系;混凝土吸能能力随着应变速率的增大而增大;轴向加载时,混凝土的吸能能力对应变率更敏感;与理论对比分析,径向加载曲线拟合精度更高,更符合实际受力情况;通过试验验证,发现改进的Mazars模型能很好地描述混凝土劈拉本构关系。
2017, 47(5): 111-115.
doi: 10.13204/j.gyjz201705022
摘要:
为研究单层索网点支玻璃幕墙中所常用的单层和中空钢化玻璃在火灾下的受力性能以及破坏机理,对5组钢化玻璃进行了相同火灾条件下的负载试验研究。试验重点考察了玻璃的破坏模式、玻璃破坏时的变形挠度、玻璃破坏时间、破坏时的临界温度以及试验过程中玻璃的位移发展情况等,并在试验基础之上进行了玻璃面板在火灾高温下的破坏机理分析。研究结果表明:火灾高温条件下玻璃由于受热膨胀不均匀在表面产生的拉应力是其破坏的主要原因;单层钢化玻璃的破坏临界温度为520℃左右,而中空玻璃面板为450~550℃;玻璃面板承受的均布荷载将在玻璃内部产生荷载应力,并导致其面外变形增大。
为研究单层索网点支玻璃幕墙中所常用的单层和中空钢化玻璃在火灾下的受力性能以及破坏机理,对5组钢化玻璃进行了相同火灾条件下的负载试验研究。试验重点考察了玻璃的破坏模式、玻璃破坏时的变形挠度、玻璃破坏时间、破坏时的临界温度以及试验过程中玻璃的位移发展情况等,并在试验基础之上进行了玻璃面板在火灾高温下的破坏机理分析。研究结果表明:火灾高温条件下玻璃由于受热膨胀不均匀在表面产生的拉应力是其破坏的主要原因;单层钢化玻璃的破坏临界温度为520℃左右,而中空玻璃面板为450~550℃;玻璃面板承受的均布荷载将在玻璃内部产生荷载应力,并导致其面外变形增大。
2017, 47(5): 116-121.
doi: 10.13204/j.gyjz201705023
摘要:
钻孔灌注桩是桩基工程中的一个重要的桩型,在土木工程行业中使用非常广泛。在复杂地层和环境条件下进行钻孔灌注桩的施工,桩基质量往往不能得到有效保证。通过在钻成孔过程中全程采用钢套管护壁,为在复杂地层环境中进行灌注桩施工提供了一个高效、节能、绿色的施工技术。在介绍全套管钻孔桩成套技术构成及设备的基础上,详细介绍了应对各种复杂地层环境的施工措施和应对策略。
钻孔灌注桩是桩基工程中的一个重要的桩型,在土木工程行业中使用非常广泛。在复杂地层和环境条件下进行钻孔灌注桩的施工,桩基质量往往不能得到有效保证。通过在钻成孔过程中全程采用钢套管护壁,为在复杂地层环境中进行灌注桩施工提供了一个高效、节能、绿色的施工技术。在介绍全套管钻孔桩成套技术构成及设备的基础上,详细介绍了应对各种复杂地层环境的施工措施和应对策略。
2017, 47(5): 122-131.
doi: 10.13204/j.gyjz201705024
摘要:
空间桁架结构中的细长杆件在发生屈曲后会经历应力下降的阶段,这一现象会削弱结构的整体性能并导致当结构受到地震等其他突发外荷载时,结构的实际性能低于评估性能。为此,提出一种新的评估细长杆件后屈曲行为对结构整体影响的近似方法,并用此方法来分析结构承载力控制设计方法得到的优化结果,详细讨论考虑受压杆件后屈曲行为发生前后整体空间桁架结构性能的变化,对于结构的实际性能做出正确评估。
空间桁架结构中的细长杆件在发生屈曲后会经历应力下降的阶段,这一现象会削弱结构的整体性能并导致当结构受到地震等其他突发外荷载时,结构的实际性能低于评估性能。为此,提出一种新的评估细长杆件后屈曲行为对结构整体影响的近似方法,并用此方法来分析结构承载力控制设计方法得到的优化结果,详细讨论考虑受压杆件后屈曲行为发生前后整体空间桁架结构性能的变化,对于结构的实际性能做出正确评估。
2017, 47(5): 132-136.
doi: 10.13204/j.gyjz201705025
摘要:
通过2个T型方钢管节点和4个内隔板加劲节点的低周反复试验,研究内隔板加劲节点的破坏模式、节点的承载力、延性变形能力和节点局部刚度的变化规律。试验中2个未加劲T型节点试件在受拉时主管出现剪切破坏、节点延性差。设置内隔板后,节点试件的屈服荷载和峰值荷载明显增大;在受拉状态下,试件达到峰值荷载后的承载力削弱缓慢、试件的变形能力明显增强;在受压状态下,加劲节点的承载能力明显增大,但节点试件节点区焊缝和主管板件的开裂,导致试件的延性有所降低。
通过2个T型方钢管节点和4个内隔板加劲节点的低周反复试验,研究内隔板加劲节点的破坏模式、节点的承载力、延性变形能力和节点局部刚度的变化规律。试验中2个未加劲T型节点试件在受拉时主管出现剪切破坏、节点延性差。设置内隔板后,节点试件的屈服荷载和峰值荷载明显增大;在受拉状态下,试件达到峰值荷载后的承载力削弱缓慢、试件的变形能力明显增强;在受压状态下,加劲节点的承载能力明显增大,但节点试件节点区焊缝和主管板件的开裂,导致试件的延性有所降低。
2017, 47(5): 137-143.
doi: 10.13204/j.gyjz201705026
摘要:
为了研究以平钢板为面板的冷弯薄壁型钢组合墙的抗震性能,在同时承受水平荷载和重力荷载的情况下对6个冷弯薄壁型钢组合墙试件进行4个水平单调加载试验和2个低周反复加载试验。研究的目的是观察各试件的主要破坏形态,分析组合墙体的抗剪强度、初始刚度、延性、滞回曲线特性等,分析重力荷载对组合墙体的破坏形式和抗剪强度的影响,同时采用OpenSEES对组合墙体进行了数值模拟,验证模拟的精确度。试验结果表明:组合墙的抗剪强度并不因重力荷载而有所降低;施加重力荷载后,墙体试件更容易出现框架构件的屈曲破坏,而非螺钉连接处的破坏;组合墙抗剪强度和延性随框架构件厚度增加而显著提高;采用有限元软件OpenSEES模拟组合墙体,模拟结果与试验结果对比表明模拟具有较高的精确度。
为了研究以平钢板为面板的冷弯薄壁型钢组合墙的抗震性能,在同时承受水平荷载和重力荷载的情况下对6个冷弯薄壁型钢组合墙试件进行4个水平单调加载试验和2个低周反复加载试验。研究的目的是观察各试件的主要破坏形态,分析组合墙体的抗剪强度、初始刚度、延性、滞回曲线特性等,分析重力荷载对组合墙体的破坏形式和抗剪强度的影响,同时采用OpenSEES对组合墙体进行了数值模拟,验证模拟的精确度。试验结果表明:组合墙的抗剪强度并不因重力荷载而有所降低;施加重力荷载后,墙体试件更容易出现框架构件的屈曲破坏,而非螺钉连接处的破坏;组合墙抗剪强度和延性随框架构件厚度增加而显著提高;采用有限元软件OpenSEES模拟组合墙体,模拟结果与试验结果对比表明模拟具有较高的精确度。
2017, 47(5): 144-150.
doi: 10.13204/j.gyjz201705027
摘要:
为进一步研究新型卷边部分外包组合柱(PEC柱)-钢梁组合框架层间抗震机理,以新型卷边PEC柱-钢梁端板预拉对穿螺栓连接组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行水平低周往复荷载下抗震性能的有限元分析。基于计算数据整理,分析试件结构的承载力与抗侧刚度、节点连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点域传力机理和破坏模式等抗震性能。研究结果表明:试件结构具有较高的承载力和初始抗侧刚度;新型卷边PEC柱平均分担试件层间水平剪力;预拉对穿螺栓具有部分自复位功效;梁端连接具有较大的转动刚度,相应限制了其转动能力的发挥;试件最终破坏模式为所有梁端端板附近截面形成塑性铰的塑性机构,而相应层间剪切角和节点连接转角均超过设防烈度地震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗震倒塌性能。
为进一步研究新型卷边部分外包组合柱(PEC柱)-钢梁组合框架层间抗震机理,以新型卷边PEC柱-钢梁端板预拉对穿螺栓连接组合框架中间层子结构试验试件作为研究对象,利用有限元软件ABAQUS对其进行水平低周往复荷载下抗震性能的有限元分析。基于计算数据整理,分析试件结构的承载力与抗侧刚度、节点连接性能、耗能能力、剪力分配、变形模式、节点域传力机理和破坏模式等抗震性能。研究结果表明:试件结构具有较高的承载力和初始抗侧刚度;新型卷边PEC柱平均分担试件层间水平剪力;预拉对穿螺栓具有部分自复位功效;梁端连接具有较大的转动刚度,相应限制了其转动能力的发挥;试件最终破坏模式为所有梁端端板附近截面形成塑性铰的塑性机构,而相应层间剪切角和节点连接转角均超过设防烈度地震层间侧移限值1/50,表明该结构体系具有良好的抗震倒塌性能。
2017, 47(5): 151-157.
doi: 10.13204/j.gyjz201705028
摘要:
等边角钢构件因其具有受力合理、承载力高、易于安装、运输方便等优势,在高压输电塔结构中作为主要构件得到了广泛应用,研究爆炸冲击荷载作用下等边角钢构件的抗爆性能具有重要的理论意义及工程实用价值。通过静爆试验研究等边角钢构件在爆炸冲击荷载下所受到的超压荷载分布、试件损坏情况和抗爆性能。通过试验得到了角钢构件迎爆面顶部、中部、底部的超压时程曲线以及构件中部的变形形式,进一步了解爆炸冲击波的传播方式及等边角钢构件在爆炸冲击荷载作用下的受力特点。随着构件宽厚比的增大,各测点的超压峰值均呈现出上升的趋势,构件中部的残余变形迅速增大;超压峰值呈现出在起爆点与构件等高处向构件两端递减的趋势;临近场爆炸时,构件呈现出局部屈曲的破坏形态。
等边角钢构件因其具有受力合理、承载力高、易于安装、运输方便等优势,在高压输电塔结构中作为主要构件得到了广泛应用,研究爆炸冲击荷载作用下等边角钢构件的抗爆性能具有重要的理论意义及工程实用价值。通过静爆试验研究等边角钢构件在爆炸冲击荷载下所受到的超压荷载分布、试件损坏情况和抗爆性能。通过试验得到了角钢构件迎爆面顶部、中部、底部的超压时程曲线以及构件中部的变形形式,进一步了解爆炸冲击波的传播方式及等边角钢构件在爆炸冲击荷载作用下的受力特点。随着构件宽厚比的增大,各测点的超压峰值均呈现出上升的趋势,构件中部的残余变形迅速增大;超压峰值呈现出在起爆点与构件等高处向构件两端递减的趋势;临近场爆炸时,构件呈现出局部屈曲的破坏形态。
2017, 47(5): 158-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201705029
摘要:
为研究再生粗骨料取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能的影响,设计制作了5个组合短柱试件。通过轴心受压试验,观察组合短柱试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件荷载-位移及荷载-应变曲线,分析再生粗骨料取代率对组合短柱承载力、刚度、延性、损伤及耗能等各项力学性能指标的影响。结果表明:在轴向荷载作用下,型钢首先发生屈服,组合短柱最终由于钢管外鼓屈曲而破坏;随着再生粗骨料取代率的增加,试件承载力逐渐降低,刚度退化较缓慢,损伤度呈现递增的趋势;延性及耗能能力增大,试件表现出较好的变形能力。综合分析建议再生粗骨料取代率取为70%。
为研究再生粗骨料取代率对圆钢管型钢再生混凝土组合短柱轴压性能的影响,设计制作了5个组合短柱试件。通过轴心受压试验,观察组合短柱试件的受力全过程及破坏形态,获取了试件荷载-位移及荷载-应变曲线,分析再生粗骨料取代率对组合短柱承载力、刚度、延性、损伤及耗能等各项力学性能指标的影响。结果表明:在轴向荷载作用下,型钢首先发生屈服,组合短柱最终由于钢管外鼓屈曲而破坏;随着再生粗骨料取代率的增加,试件承载力逐渐降低,刚度退化较缓慢,损伤度呈现递增的趋势;延性及耗能能力增大,试件表现出较好的变形能力。综合分析建议再生粗骨料取代率取为70%。
2017, 47(5): 166-170.
doi: 10.13204/j.gyjz201705030
摘要:
为了研究一种新型钢-混凝土组合暗梁的受力性能,并考察型钢截面尺寸对组合暗梁抗弯刚度和受弯承载力的影响,对2根简支钢-混凝土组合暗梁进行试验研究。试验结果表明:钢-混凝土组合暗梁整体工作性能良好,型钢与混凝土之间的相对滑移很小,可忽略不计。极限破坏状态时,组合暗梁跨中截面的挠度很大,说明组合暗梁具有良好的延性。此外,型钢的截面尺寸对钢-混凝土组合暗梁的抗弯刚度和受弯承载力有显著的影响。在试验研究的基础上,提出了钢-混凝土组合暗梁抗弯刚度和塑性受弯承载力的计算方法,理论值与试验值吻合很好。
为了研究一种新型钢-混凝土组合暗梁的受力性能,并考察型钢截面尺寸对组合暗梁抗弯刚度和受弯承载力的影响,对2根简支钢-混凝土组合暗梁进行试验研究。试验结果表明:钢-混凝土组合暗梁整体工作性能良好,型钢与混凝土之间的相对滑移很小,可忽略不计。极限破坏状态时,组合暗梁跨中截面的挠度很大,说明组合暗梁具有良好的延性。此外,型钢的截面尺寸对钢-混凝土组合暗梁的抗弯刚度和受弯承载力有显著的影响。在试验研究的基础上,提出了钢-混凝土组合暗梁抗弯刚度和塑性受弯承载力的计算方法,理论值与试验值吻合很好。
2017, 47(5): 171-178.
doi: 10.13204/j.gyjz201705031
摘要:
为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。
为了研究预应力碳纤维复材(CFRP)布加固钢筋混凝土方形截面柱的轴心受压力学性能,设计4根钢筋混凝土方形截面柱进行轴心受压试验,包括1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根预应力CFRP布加固的钢筋混凝土柱。通过试验获得了各试件破坏形态、受压极限承载力、轴向位移和CFRP布的应力应变曲线等试验数据,分析不同应力水平的CFRP布对钢筋混凝土方形截面柱加固后力学性能的影响。结果表明:与未加固的普通钢筋混凝土柱相比,采用预应力CFRP布加固试件的轴心受压承载力和延性均有明显的提高,提高幅度随应力水平的提高而增大;而且对CFRP施加预应力能避免纤维布的应力滞后问题,更好地发挥纤维布的高强性能。
2017, 47(5): 179-183.
doi: 10.13204/j.gyjz201705032
摘要:
考虑不同形式加固混凝土梁对加固梁端与原柱混凝土界面的抗剪影响,设计制作了3组9个试验试件进行单调静载试验,主要分析三种不同加固形式(在原梁的单侧、底部和三面围箍加固)对加固梁端部与原柱混凝土界面抗剪性能的影响。试验结果表明:相同加固面积下,三面加固梁优于梁底与梁单侧加固的梁,具有更高的抗剪承载力,加固效果最好。而梁底加固与梁单侧加固承载能力基本相同,但达到极限荷载时梁底加固试件的界面位移值更小,表明梁底加固优于梁一侧加固。同时随着加固面积的增大,同级荷载下纵筋应变越小,应变增长越慢,抗剪能力越强,加固效果越好。
考虑不同形式加固混凝土梁对加固梁端与原柱混凝土界面的抗剪影响,设计制作了3组9个试验试件进行单调静载试验,主要分析三种不同加固形式(在原梁的单侧、底部和三面围箍加固)对加固梁端部与原柱混凝土界面抗剪性能的影响。试验结果表明:相同加固面积下,三面加固梁优于梁底与梁单侧加固的梁,具有更高的抗剪承载力,加固效果最好。而梁底加固与梁单侧加固承载能力基本相同,但达到极限荷载时梁底加固试件的界面位移值更小,表明梁底加固优于梁一侧加固。同时随着加固面积的增大,同级荷载下纵筋应变越小,应变增长越慢,抗剪能力越强,加固效果越好。
2017, 47(5): 184-186.
doi: 10.13204/j.gyjz201705033
摘要:
泰式民居历史悠久、特征鲜明,其中的建筑伦理文化最为独特,这与泰州历史中的社会环境和人文传统有着密切的联系。以建筑伦理为研究对象,以泰州唐代至清代的社会环境和人文历史为背景,从民间对生活伦理的基本理解、平民儒学学术思维的广泛浸润、"百姓日用"的建筑审美标准这三个角度出发,试图探索泰式民居建筑伦理思想产生的根源,阐明泰式民居文化的本质与内涵,这对传承优秀建筑文化,彰显城市文化特质有着积极的意义。
泰式民居历史悠久、特征鲜明,其中的建筑伦理文化最为独特,这与泰州历史中的社会环境和人文传统有着密切的联系。以建筑伦理为研究对象,以泰州唐代至清代的社会环境和人文历史为背景,从民间对生活伦理的基本理解、平民儒学学术思维的广泛浸润、"百姓日用"的建筑审美标准这三个角度出发,试图探索泰式民居建筑伦理思想产生的根源,阐明泰式民居文化的本质与内涵,这对传承优秀建筑文化,彰显城市文化特质有着积极的意义。
