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2022年 第52卷 第3期
2022, 52(3): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjzG21083106
摘要:
通过开展富水粉细砂地层双管水平冻结室内模型试验,研究不同盐水温度(-20,-25,-30℃)对冻结壁厚度、冻结交圈时间、最终冻结温度以及冻结范围的影响,并建立了水平冻结数值模型,通过与实测数据的对照,验证了数值模型的正确性;而后进一步模拟双管冻结下初始环境温度、渗流速度、双管净距对冻结温度场的影响。研究结果表明:初始环境温度升高导致冻结壁厚度减小、推迟冻结时间,但对最终的冻结温度影响较小;地下水渗流将会使冻结温度场冷量向渗流区下方迁移,渗流区上方冻结壁厚度小于渗流区下方冻结壁厚度,渗流速度越大,厚度差越大;双管净距的增加将会使冻结壁厚度减小,冻结交圈时间大幅度延长,导致冻结温度升高。
通过开展富水粉细砂地层双管水平冻结室内模型试验,研究不同盐水温度(-20,-25,-30℃)对冻结壁厚度、冻结交圈时间、最终冻结温度以及冻结范围的影响,并建立了水平冻结数值模型,通过与实测数据的对照,验证了数值模型的正确性;而后进一步模拟双管冻结下初始环境温度、渗流速度、双管净距对冻结温度场的影响。研究结果表明:初始环境温度升高导致冻结壁厚度减小、推迟冻结时间,但对最终的冻结温度影响较小;地下水渗流将会使冻结温度场冷量向渗流区下方迁移,渗流区上方冻结壁厚度小于渗流区下方冻结壁厚度,渗流速度越大,厚度差越大;双管净距的增加将会使冻结壁厚度减小,冻结交圈时间大幅度延长,导致冻结温度升高。
2022, 52(3): 10-16.
doi: 10.13204/j.gyjzG21063015
摘要:
在重叠盾构隧道的掘进过程中,后掘进隧道施工会对先掘进隧道产生一定的影响,导致先掘进隧道结构发生变形,甚者影响结构安全,有必要对砂卵石地层重叠隧道掘进进行研究。以成都地铁6号线某区间重叠隧道为工程背景,首先对砂卵石地层重叠盾构隧道不同掘进模式进行分析,从地表沉降的角度分析选择先下后上为最优开挖方式,分析重叠隧道施工后导致地表沉降存在一定程度的叠加效应。为保证砂卵石地层重叠盾构隧道掘进过程的安全稳定,对隧道重叠区域注浆加固,增强隧道间土体的抗压、抗剪能力,最后通过实测数据与数值模拟结果相对比,误差均在5%以内;先掘进隧道地表沉降横向变化近似U形,后施工隧道掘进时地表沉降变化整体增加但趋于平缓,有着明显的"滞后性",注浆加固后土体变形得到控制。
在重叠盾构隧道的掘进过程中,后掘进隧道施工会对先掘进隧道产生一定的影响,导致先掘进隧道结构发生变形,甚者影响结构安全,有必要对砂卵石地层重叠隧道掘进进行研究。以成都地铁6号线某区间重叠隧道为工程背景,首先对砂卵石地层重叠盾构隧道不同掘进模式进行分析,从地表沉降的角度分析选择先下后上为最优开挖方式,分析重叠隧道施工后导致地表沉降存在一定程度的叠加效应。为保证砂卵石地层重叠盾构隧道掘进过程的安全稳定,对隧道重叠区域注浆加固,增强隧道间土体的抗压、抗剪能力,最后通过实测数据与数值模拟结果相对比,误差均在5%以内;先掘进隧道地表沉降横向变化近似U形,后施工隧道掘进时地表沉降变化整体增加但趋于平缓,有着明显的"滞后性",注浆加固后土体变形得到控制。
2022, 52(3): 17-23.
doi: 10.13204/j.gyjzG21022405
摘要:
在地裂缝广泛分布的城区,城市地下综合管廊建设不可避免会遭受地裂缝活动的影响。基于已有矩形隧道物理模型试验结果,分析地裂缝活动对其破坏作用和过程,并建立其数值模型,对比试验结果验证数值模型的有效性。通过建立地下综合管廊穿越地裂缝的三维有限元模型,设置了50,100,150,200 mm四种不同的沉降量工况以及将换填砂土的长度、高度和角度作为变量的不同工况,进行数值模拟计算。计算结果表明:随着换填砂土的长度、厚度和角度在一定范围内逐渐增大,管廊的最大纵向应力均出现减小的趋势,但超出一定界限后,换填效果减弱,最优的换填砂土长度、厚度和角度分别为6,3 m和60°;砂土换填比未换填管廊的最大纵向应力有明显减小,减小幅度约20%。
在地裂缝广泛分布的城区,城市地下综合管廊建设不可避免会遭受地裂缝活动的影响。基于已有矩形隧道物理模型试验结果,分析地裂缝活动对其破坏作用和过程,并建立其数值模型,对比试验结果验证数值模型的有效性。通过建立地下综合管廊穿越地裂缝的三维有限元模型,设置了50,100,150,200 mm四种不同的沉降量工况以及将换填砂土的长度、高度和角度作为变量的不同工况,进行数值模拟计算。计算结果表明:随着换填砂土的长度、厚度和角度在一定范围内逐渐增大,管廊的最大纵向应力均出现减小的趋势,但超出一定界限后,换填效果减弱,最优的换填砂土长度、厚度和角度分别为6,3 m和60°;砂土换填比未换填管廊的最大纵向应力有明显减小,减小幅度约20%。
2022, 52(3): 24-28.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062306
摘要:
针对沉管隧道砂流法地基处理过程中沉管上抬、沉管底板粗糙度及不同注砂顺序对砂盘最终扩展半径及间隙填充的影响,建立砂流法足尺试验模型,并通过测量计算砂盘顶面充满度、体积充满度及砂盘半径充满度,探讨上述工况对砂盘扩展均衡性及质量的影响。结合砂盘扩展规律分析表明:管段上抬对砂盘扩展不利,充满度较低,砂盘扩展均衡性及质量较差;管段底面采用光滑的材质,有利于砂盘扩展,充满度较高,可提高砂盘的扩展均衡性及质量;不同注砂顺序造成的适当的边界封堵,有益于提高砂盘的充满度,改善砂盘的扩展均衡性及质量,对最终砂盘扩展均衡性和间隙填充质量无不利影响。
针对沉管隧道砂流法地基处理过程中沉管上抬、沉管底板粗糙度及不同注砂顺序对砂盘最终扩展半径及间隙填充的影响,建立砂流法足尺试验模型,并通过测量计算砂盘顶面充满度、体积充满度及砂盘半径充满度,探讨上述工况对砂盘扩展均衡性及质量的影响。结合砂盘扩展规律分析表明:管段上抬对砂盘扩展不利,充满度较低,砂盘扩展均衡性及质量较差;管段底面采用光滑的材质,有利于砂盘扩展,充满度较高,可提高砂盘的扩展均衡性及质量;不同注砂顺序造成的适当的边界封堵,有益于提高砂盘的充满度,改善砂盘的扩展均衡性及质量,对最终砂盘扩展均衡性和间隙填充质量无不利影响。
2022, 52(3): 29-37.
doi: 10.13204/j.gyjzG21052114
摘要:
为研究节理岩体对盾构隧道开挖稳定性和地层损失率的影响,以南昌某盾构隧道为研究对象,采用离散元软件UDEC建立数值模型,分析节理倾角对围岩变形和地表沉降的影响规律,通过拟合得到地层损失率,并将模拟值与实测值进行对比,研究节理间距、盾构隧道间距以及隧道埋深对地表沉降的影响规律。研究结果表明:盾构隧道围岩在节理面产生较大位移,节理倾角的存在导致隧道围岩产生偏压现象,节理倾角为60°、90°时容易失稳;当节理倾角为60°时,地表沉降取得最大值,当节理倾角为45°时,地表沉降取得最小值。通过拟合Peck曲线可知,该工程区段的地层损失率范围为0.658%~0.896%;地表沉降值与隧道埋深、隧道间距以及节理间距均成负相关。
为研究节理岩体对盾构隧道开挖稳定性和地层损失率的影响,以南昌某盾构隧道为研究对象,采用离散元软件UDEC建立数值模型,分析节理倾角对围岩变形和地表沉降的影响规律,通过拟合得到地层损失率,并将模拟值与实测值进行对比,研究节理间距、盾构隧道间距以及隧道埋深对地表沉降的影响规律。研究结果表明:盾构隧道围岩在节理面产生较大位移,节理倾角的存在导致隧道围岩产生偏压现象,节理倾角为60°、90°时容易失稳;当节理倾角为60°时,地表沉降取得最大值,当节理倾角为45°时,地表沉降取得最小值。通过拟合Peck曲线可知,该工程区段的地层损失率范围为0.658%~0.896%;地表沉降值与隧道埋深、隧道间距以及节理间距均成负相关。
2022, 52(3): 38-43.
doi: 10.13204/j.gyjzG21090708
摘要:
浆液重力和黏度时变性对浆液有效扩散范围及扩散形态的影响显著,而浆液扩散范围对隧道安全性起着决定性的作用。基于流固耦合理论和渗流力学理论建立了考虑浆液重力与黏度时变性耦合效应下的注浆浆液扩散方程,依托多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics实现了在建旧寨隧道工程中风化板岩管棚注浆扩散过程的数值模拟,并由此分析了注浆压力、浆液黏度时变性与注浆时间对浆液有效扩散范围及注浆加固圈形成的影响规律。研究结果表明:考虑水泥浆液重力后,浆液在岩土体中的扩散形态呈椭球型,注浆压力越小且注浆时间越长,浆液重力对扩散形态的影响越显著;在注浆孔水平面以上浆液扩散范围远小于注浆孔水平面以下浆液扩散范围,且在注浆孔左、右两侧浆液扩散范围呈对称分布,与重力作用机制相符;浆液黏度时变性对浆液扩散距离的影响效果显著;注浆加固圈的分布形态与注浆管的埋设角度密切相关,注浆管埋设角度越小,注浆加固圈的厚度越大,合理布设小导管是获得有效注浆加固圈的关键。
浆液重力和黏度时变性对浆液有效扩散范围及扩散形态的影响显著,而浆液扩散范围对隧道安全性起着决定性的作用。基于流固耦合理论和渗流力学理论建立了考虑浆液重力与黏度时变性耦合效应下的注浆浆液扩散方程,依托多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics实现了在建旧寨隧道工程中风化板岩管棚注浆扩散过程的数值模拟,并由此分析了注浆压力、浆液黏度时变性与注浆时间对浆液有效扩散范围及注浆加固圈形成的影响规律。研究结果表明:考虑水泥浆液重力后,浆液在岩土体中的扩散形态呈椭球型,注浆压力越小且注浆时间越长,浆液重力对扩散形态的影响越显著;在注浆孔水平面以上浆液扩散范围远小于注浆孔水平面以下浆液扩散范围,且在注浆孔左、右两侧浆液扩散范围呈对称分布,与重力作用机制相符;浆液黏度时变性对浆液扩散距离的影响效果显著;注浆加固圈的分布形态与注浆管的埋设角度密切相关,注浆管埋设角度越小,注浆加固圈的厚度越大,合理布设小导管是获得有效注浆加固圈的关键。
2022, 52(3): 44-52,37.
doi: 10.13204/j.gyjzG21111717
摘要:
隧道衬砌背后的脱空现象已经成为隧道病害的主要诱因,易引发隧道衬砌结构破坏、脱落、渗水等病害,严重威胁隧道的正常运营。衬砌背后的脱空大大削弱了隧道的抗震能力。通过优化改进系统识别灵敏度分析方法,反演计算了围岩的力学参数,并利用改进后的反演结果优化了隧道动力响应数值模型,在此基础上研究了经高聚物注浆修复衬砌背后脱空区后龙眠山隧道的修复效果和抗震能力。结果表明:隧道二次衬砌顶部脱空区域在注浆修复后,位移和应力明显减小,接近于正常情况;但在不同场地条件同一峰值的地震波作用下,二次衬砌顶部的应力、位移均存在明显的差异,说明该隧道模型的动力响应具有明显的地震波频谱敏感性。
隧道衬砌背后的脱空现象已经成为隧道病害的主要诱因,易引发隧道衬砌结构破坏、脱落、渗水等病害,严重威胁隧道的正常运营。衬砌背后的脱空大大削弱了隧道的抗震能力。通过优化改进系统识别灵敏度分析方法,反演计算了围岩的力学参数,并利用改进后的反演结果优化了隧道动力响应数值模型,在此基础上研究了经高聚物注浆修复衬砌背后脱空区后龙眠山隧道的修复效果和抗震能力。结果表明:隧道二次衬砌顶部脱空区域在注浆修复后,位移和应力明显减小,接近于正常情况;但在不同场地条件同一峰值的地震波作用下,二次衬砌顶部的应力、位移均存在明显的差异,说明该隧道模型的动力响应具有明显的地震波频谱敏感性。
2022, 52(3): 53-59,104.
doi: 10.13204/j.gyjzG20122322
摘要:
为提高隧道施工的安全性,对基坑施工造成的隧道变形情况的计算方法进行了研究。对导致隧道发生隆起变形的影响因素进行了分析,并对基坑土体发生损失造成的隆起变形进行简化处理;对基坑开挖后土体卸荷导致的隧道附加荷载和隧道的地基梁刚度采用了两阶段分析法进行了计算;最后,借助有限元分析方法对西安市2号线上方市政施工导致的隧道变形进行了模拟分析。研究结果表明:采用Pasternak模型,Winkler模型和Kerr模型对隧道变形进行了计算,发现Kerr模型的求解结果更加准确。
为提高隧道施工的安全性,对基坑施工造成的隧道变形情况的计算方法进行了研究。对导致隧道发生隆起变形的影响因素进行了分析,并对基坑土体发生损失造成的隆起变形进行简化处理;对基坑开挖后土体卸荷导致的隧道附加荷载和隧道的地基梁刚度采用了两阶段分析法进行了计算;最后,借助有限元分析方法对西安市2号线上方市政施工导致的隧道变形进行了模拟分析。研究结果表明:采用Pasternak模型,Winkler模型和Kerr模型对隧道变形进行了计算,发现Kerr模型的求解结果更加准确。
2022, 52(3): 60-66,84.
doi: 10.13204/j.gyjzG21081712
摘要:
浅埋隧道下穿重要基础设施时地下结构的稳定性及周边环境变形控制是工程的重点和难点,管棚法是一项提高岩土稳定的重要技术措施。结合福建某大跨扁平超浅埋隧道采用超长管棚法下穿铁路干线的工程实践,分析棚架体系工作原理,总结出超浅埋暗挖隧道超长管棚的施工方法及技术要点。基于Winkler弹性地基梁理论,考虑三步掘进预留核心土施工过程,分析地表沉降规律及隧道支护结构内力分布特性,优化现场支护参数及支护措施设置,结合实测结果验证了计算结果及支护措施的合理性,并结合施工过程及环境特点对地表变形原理进行详细探讨。最后基于实测地表沉降,对超长管棚施做引起的沉降特点及影响因素进行系统分析,结合实际工程特点提出轨道变形控制措施,并从管棚施工技术要点提出地表沉降控制方法。
浅埋隧道下穿重要基础设施时地下结构的稳定性及周边环境变形控制是工程的重点和难点,管棚法是一项提高岩土稳定的重要技术措施。结合福建某大跨扁平超浅埋隧道采用超长管棚法下穿铁路干线的工程实践,分析棚架体系工作原理,总结出超浅埋暗挖隧道超长管棚的施工方法及技术要点。基于Winkler弹性地基梁理论,考虑三步掘进预留核心土施工过程,分析地表沉降规律及隧道支护结构内力分布特性,优化现场支护参数及支护措施设置,结合实测结果验证了计算结果及支护措施的合理性,并结合施工过程及环境特点对地表变形原理进行详细探讨。最后基于实测地表沉降,对超长管棚施做引起的沉降特点及影响因素进行系统分析,结合实际工程特点提出轨道变形控制措施,并从管棚施工技术要点提出地表沉降控制方法。
2022, 52(3): 67-70,76.
doi: 10.13204/j.gyjzG21060907
摘要:
以电力隧道为研究背景,采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C形曲线段隧道顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明:管节在形成管-浆全接触的状态下,总推力与累计顶进距离关系不大,覆土深度对管壁接触压力有影响,但注浆压力占主导因素;环向钢筋应力以受压为主,管节内侧为压应力、外侧为拉应力,管节两端口直径缩小,呈现出"椭球状";顶管横剖面上纵向钢筋正应力呈现出左部和上部受压、右部和底部受拉的应力状态,管节发生挠曲变形,管节中端向右凸出。因此,应合理布设钢筋并增大钢筋中的预应力,优化管道设计,提高管道性能,提高经济效益。
以电力隧道为研究背景,采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C形曲线段隧道顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明:管节在形成管-浆全接触的状态下,总推力与累计顶进距离关系不大,覆土深度对管壁接触压力有影响,但注浆压力占主导因素;环向钢筋应力以受压为主,管节内侧为压应力、外侧为拉应力,管节两端口直径缩小,呈现出"椭球状";顶管横剖面上纵向钢筋正应力呈现出左部和上部受压、右部和底部受拉的应力状态,管节发生挠曲变形,管节中端向右凸出。因此,应合理布设钢筋并增大钢筋中的预应力,优化管道设计,提高管道性能,提高经济效益。
2022, 52(3): 71-76.
doi: 10.13204/j.gyjzG21043001
摘要:
城市层面,出行在街道的聚集程度能够体现不同街段对城市公共生活的意义。既往街道网络量化研究存在局限性。基于空间句法线段模型改进,将对街段的研究置于城市街道网络中,从城市层面评价出行在不同街段中的聚集度:首先,收集研究区域基础数据,选取适宜拓扑半径,运用空间句法线段模型计算各出行方式的街道网络可达性;其次,依据不同出行方式在当地占比,进行附加权重的叠合计算,对街道网络聚集度进行分级与评价;最后,探讨街道网络出行聚集度评价对沿街空间功能的调整与容量的框定,以及关键性节点与街段的选取及再设计方面的意义。街道网络出行聚集度评价为全局性认识各街段的城市公共生活价值提供参考,有助于面向城市公共生活回归的街道设计。
城市层面,出行在街道的聚集程度能够体现不同街段对城市公共生活的意义。既往街道网络量化研究存在局限性。基于空间句法线段模型改进,将对街段的研究置于城市街道网络中,从城市层面评价出行在不同街段中的聚集度:首先,收集研究区域基础数据,选取适宜拓扑半径,运用空间句法线段模型计算各出行方式的街道网络可达性;其次,依据不同出行方式在当地占比,进行附加权重的叠合计算,对街道网络聚集度进行分级与评价;最后,探讨街道网络出行聚集度评价对沿街空间功能的调整与容量的框定,以及关键性节点与街段的选取及再设计方面的意义。街道网络出行聚集度评价为全局性认识各街段的城市公共生活价值提供参考,有助于面向城市公共生活回归的街道设计。
2022, 52(3): 77-84.
doi: 10.13204/j.gyjzG20112503
摘要:
进入后工业化时代,文化创意产业迅速兴起,老旧工业区凭借独特的工业景观转型成为文化创意产业发展的理想空间场所。以广州市旧工厂文创园为例,对工业用地更新类文化创意产业园满意度影响因素进行研究,为工业用地更新类文化创意产业园提质增效提供对策建议。在传统区位论基础上,引入场景理论构建了工业用地更新类文化创意产业园满意度影响因素指标体系,运用因子分析法对影响因素进行评估。研究发现文化活动场景特征与区位条件共同成为旧工厂文创园满意度的关键影响因素,便利服务与设施、人才、文化价值观等其他文化场景特征亦对旧工厂文创园成功转型具有重要作用。为促使旧工厂文创园实现长远健康发展,应紧跟文创产业发展潮流,提升场景营造水平,塑造个性化文创园;增强人才队伍建设,优化园区配套设施;完善产业政策与规划设计,扶持文创园发展。
进入后工业化时代,文化创意产业迅速兴起,老旧工业区凭借独特的工业景观转型成为文化创意产业发展的理想空间场所。以广州市旧工厂文创园为例,对工业用地更新类文化创意产业园满意度影响因素进行研究,为工业用地更新类文化创意产业园提质增效提供对策建议。在传统区位论基础上,引入场景理论构建了工业用地更新类文化创意产业园满意度影响因素指标体系,运用因子分析法对影响因素进行评估。研究发现文化活动场景特征与区位条件共同成为旧工厂文创园满意度的关键影响因素,便利服务与设施、人才、文化价值观等其他文化场景特征亦对旧工厂文创园成功转型具有重要作用。为促使旧工厂文创园实现长远健康发展,应紧跟文创产业发展潮流,提升场景营造水平,塑造个性化文创园;增强人才队伍建设,优化园区配套设施;完善产业政策与规划设计,扶持文创园发展。
2022, 52(3): 85-91.
doi: 10.13204/j.gyjzG22010416
摘要:
掌握热环境舒适度现状信息是传统建筑更新改造的必要条件,当前,物理实测和主观感受调查是热环境评价的基本方法,但两者之间决策模型的侧重不同导致了评价结果的明显差异。以寒冷地区豫北道口镇典型砖木民居为例,通过风环境模拟、物理环境实测与现场调查问卷相结合的方式获取研究数据,采用PMV、APMV、热适应评价模型与实际热感觉TSV模型进行评价并做对比分析,研究表明:1)居民关于热环境的主观感受与客观评价存在较大出入,从评价结果来看,APMV模型所得结果与实际热感觉更接近;2)居民的耐冷适应性是不同模型评价结果差异的重要原因,考虑到居民对热舒适的渴望,民居更新改造应充分考虑当地人群的热适应性与热期望值;3)室内热环境现状与城镇住宅热舒适标准偏离较大,不宜采取城市标准进行传统民居热环境提升;4)围护结构气密性、室内温度波动规律及风貌保护兼顾是传统民居更新改造的重要关注对象。
掌握热环境舒适度现状信息是传统建筑更新改造的必要条件,当前,物理实测和主观感受调查是热环境评价的基本方法,但两者之间决策模型的侧重不同导致了评价结果的明显差异。以寒冷地区豫北道口镇典型砖木民居为例,通过风环境模拟、物理环境实测与现场调查问卷相结合的方式获取研究数据,采用PMV、APMV、热适应评价模型与实际热感觉TSV模型进行评价并做对比分析,研究表明:1)居民关于热环境的主观感受与客观评价存在较大出入,从评价结果来看,APMV模型所得结果与实际热感觉更接近;2)居民的耐冷适应性是不同模型评价结果差异的重要原因,考虑到居民对热舒适的渴望,民居更新改造应充分考虑当地人群的热适应性与热期望值;3)室内热环境现状与城镇住宅热舒适标准偏离较大,不宜采取城市标准进行传统民居热环境提升;4)围护结构气密性、室内温度波动规律及风貌保护兼顾是传统民居更新改造的重要关注对象。
2022, 52(3): 92-97,157.
doi: 10.13204/j.gyjzG20090801
摘要:
工业建筑在其使用过程中会产生大量的余热和有害气体,良好的通风可以带走工业建筑室内外的污染物,对改善生产环境和城市微气候具有重要的作用;在设计阶段对工业建筑群的室外风环境进行优化,可以有效改善建成后的通风效果。在分解工业建筑风环境数值模拟步骤的基础上,借助数字技术建立了常用的计算模块,实现了数值模拟中重复步骤的自动运行,引入舒适风速区比率、静风比率等评价因子,构建了快速、准确、便于方案比选的数值模拟方法。最后以包装材料工厂为例,在设计阶段通过数值模拟对工厂室外的风环境进行分析,并针对精整车间各分区之间的距离进行了优化,在建成后对室外风环境进行了测试,室外风速基本满足工厂室外通风的要求。
工业建筑在其使用过程中会产生大量的余热和有害气体,良好的通风可以带走工业建筑室内外的污染物,对改善生产环境和城市微气候具有重要的作用;在设计阶段对工业建筑群的室外风环境进行优化,可以有效改善建成后的通风效果。在分解工业建筑风环境数值模拟步骤的基础上,借助数字技术建立了常用的计算模块,实现了数值模拟中重复步骤的自动运行,引入舒适风速区比率、静风比率等评价因子,构建了快速、准确、便于方案比选的数值模拟方法。最后以包装材料工厂为例,在设计阶段通过数值模拟对工厂室外的风环境进行分析,并针对精整车间各分区之间的距离进行了优化,在建成后对室外风环境进行了测试,室外风速基本满足工厂室外通风的要求。
2022, 52(3): 98-104.
doi: 10.13204/j.gyjzG21061603
摘要:
为了寻求小面积住宅空间高效利用的设计方法,围绕居住建筑系统"以人为本""简单易行"和"空间可适型"关键技术以及住宅时空多维利用形式,分别对居室数量的多元化、隔断形态的个性化、空间布局的差异化等空间恒量型高效利用,套型多样性分合、空间多样性交换、空间多样性共享等空间变量型高效利用,以及日常生活中家具、空间隔断的灵活性与长效发展中空间恒量、空间变量的可变性,展开基于用户需求的住宅空间多样可能性设计探索。提出空间高效利用的住宅设计既要因人而异、因需而型地精密设计,又要应需而变地适当融入可持续发展设计,还要重视建设过程中的"易建、易变、易演",让住宅从户内到户间、从结果到过程均能以用户需求为中心进行空间的可适性高效利用,并由此总结归纳出基于住户需求的空间高效利用设计模式。
为了寻求小面积住宅空间高效利用的设计方法,围绕居住建筑系统"以人为本""简单易行"和"空间可适型"关键技术以及住宅时空多维利用形式,分别对居室数量的多元化、隔断形态的个性化、空间布局的差异化等空间恒量型高效利用,套型多样性分合、空间多样性交换、空间多样性共享等空间变量型高效利用,以及日常生活中家具、空间隔断的灵活性与长效发展中空间恒量、空间变量的可变性,展开基于用户需求的住宅空间多样可能性设计探索。提出空间高效利用的住宅设计既要因人而异、因需而型地精密设计,又要应需而变地适当融入可持续发展设计,还要重视建设过程中的"易建、易变、易演",让住宅从户内到户间、从结果到过程均能以用户需求为中心进行空间的可适性高效利用,并由此总结归纳出基于住户需求的空间高效利用设计模式。
2022, 52(3): 105-111.
doi: 10.13204/j.gyjzG21020311
摘要:
在已有装配式混凝土框架结构的基础上,提出了一种新型装配式不对称混合连接节点(PPEFF节点)。此节点梁纵筋呈不对称设置,仅在梁上部设置耗能钢筋,节点在满足较高施工效率的同时,在梁柱接触面上设置抗剪钢筋,提高了梁柱接触面承载力,保证了结构在节点预应力意外失效后的安全性。为了研究抗剪钢筋的配筋率大小对PPEFF节点抗震性能的影响,结合低周往复荷载试验与ABAQUS有限元软件模拟分析,重点从节点承载能力、耗能性能、刚度退化与自复位能力4个方面分析抗剪钢筋的配筋率大小对节点抗震性能的影响。研究发现:PPEFF节点具有较好的抗震性能,且抗剪钢筋的配筋率增大,能提升节点承载力、刚度、耗能能力。但抗剪钢筋的设置,提高了节点的截面刚度,在一定程度上抑制了节点的自复位能力,从而违背预压装配式节点自复位能力较强的初衷。因此,建议PPEFF节点中抗剪钢筋的配筋率宜设置为0.3%~0.5%。同时提出PPEFF节点梁柱接触面承载力计算式,并通过试验数据与模拟数据验证梁柱接触面承载力计算式的适用性。
在已有装配式混凝土框架结构的基础上,提出了一种新型装配式不对称混合连接节点(PPEFF节点)。此节点梁纵筋呈不对称设置,仅在梁上部设置耗能钢筋,节点在满足较高施工效率的同时,在梁柱接触面上设置抗剪钢筋,提高了梁柱接触面承载力,保证了结构在节点预应力意外失效后的安全性。为了研究抗剪钢筋的配筋率大小对PPEFF节点抗震性能的影响,结合低周往复荷载试验与ABAQUS有限元软件模拟分析,重点从节点承载能力、耗能性能、刚度退化与自复位能力4个方面分析抗剪钢筋的配筋率大小对节点抗震性能的影响。研究发现:PPEFF节点具有较好的抗震性能,且抗剪钢筋的配筋率增大,能提升节点承载力、刚度、耗能能力。但抗剪钢筋的设置,提高了节点的截面刚度,在一定程度上抑制了节点的自复位能力,从而违背预压装配式节点自复位能力较强的初衷。因此,建议PPEFF节点中抗剪钢筋的配筋率宜设置为0.3%~0.5%。同时提出PPEFF节点梁柱接触面承载力计算式,并通过试验数据与模拟数据验证梁柱接触面承载力计算式的适用性。
2022, 52(3): 112-116,207.
doi: 10.13204/j.gyjzG21052901
摘要:
为揭示简支薄壁箱梁的畸变效应和跨内横隔板数量对箱梁畸变的影响,在改进的箱梁畸变分析理论的基础上,建立了以箱梁腹板竖向挠度为未知量的畸变控制微分方程,采用Galerkin解法进行求解。分析了矩形截面箱梁以畸变角为未知量和以腹板畸变挠度为未知量的畸变扇性坐标、畸变翘曲惯性矩之间的联系。通过算例,采用解析法研究了简支箱梁跨内横隔板数量对箱梁畸变的影响。结果表明:Galerkin解法求解箱梁跨内横隔板数量对畸变变形的影响较为直观,当箱梁在跨内设置3道横隔板时,腹板的竖向挠度可减小到不设跨内横隔板时挠度的98.84%,跨内横隔板数量多于3道时,限制箱梁畸变变形的效果并不明显;本文方法计算的箱梁畸变挠度和有限元结果较为接近,与修正后的相关文献算式计算结果吻合较好。
为揭示简支薄壁箱梁的畸变效应和跨内横隔板数量对箱梁畸变的影响,在改进的箱梁畸变分析理论的基础上,建立了以箱梁腹板竖向挠度为未知量的畸变控制微分方程,采用Galerkin解法进行求解。分析了矩形截面箱梁以畸变角为未知量和以腹板畸变挠度为未知量的畸变扇性坐标、畸变翘曲惯性矩之间的联系。通过算例,采用解析法研究了简支箱梁跨内横隔板数量对箱梁畸变的影响。结果表明:Galerkin解法求解箱梁跨内横隔板数量对畸变变形的影响较为直观,当箱梁在跨内设置3道横隔板时,腹板的竖向挠度可减小到不设跨内横隔板时挠度的98.84%,跨内横隔板数量多于3道时,限制箱梁畸变变形的效果并不明显;本文方法计算的箱梁畸变挠度和有限元结果较为接近,与修正后的相关文献算式计算结果吻合较好。
2022, 52(3): 117-122.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062921
摘要:
超高层建筑施工期长,在结构整体刚度未完备时的整个施工过程中,结构在各种施工荷载和环境风、地震作用下的安全是施工期值得关注的关键问题之一。为了研究上述问题,采用数值模拟的方法,在结构整体刚度未完备时的不同阶段,分析了强震作用对施工过程的影响。以银川绿地中心超高层项目南塔楼工程为例,该结构体由伸臂桁架连接钢框架-钢筋混凝土核心筒组成,采用了ANSYS中生死单元的功能来模拟不同施工阶段,通过强震作用下的计算分析,将所得最大应力与材料容许应力对比、最大层间位移与相关规范要求的位移限值对比,评估结构的安全性。研究结果表明:不同模型下最大应力、层间位移及层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值,结构在施工期内符合可靠性要求。通过对比,伸臂桁架在连接内外筒之后,对结构整体抗侧刚度有显著提高作用,最大Y向位移减少了12.1%,外框筒和核心筒最大Mises应力分别减少了33.3%和25.2%。
超高层建筑施工期长,在结构整体刚度未完备时的整个施工过程中,结构在各种施工荷载和环境风、地震作用下的安全是施工期值得关注的关键问题之一。为了研究上述问题,采用数值模拟的方法,在结构整体刚度未完备时的不同阶段,分析了强震作用对施工过程的影响。以银川绿地中心超高层项目南塔楼工程为例,该结构体由伸臂桁架连接钢框架-钢筋混凝土核心筒组成,采用了ANSYS中生死单元的功能来模拟不同施工阶段,通过强震作用下的计算分析,将所得最大应力与材料容许应力对比、最大层间位移与相关规范要求的位移限值对比,评估结构的安全性。研究结果表明:不同模型下最大应力、层间位移及层间位移角均小于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中的限值,结构在施工期内符合可靠性要求。通过对比,伸臂桁架在连接内外筒之后,对结构整体抗侧刚度有显著提高作用,最大Y向位移减少了12.1%,外框筒和核心筒最大Mises应力分别减少了33.3%和25.2%。
2022, 52(3): 123-131.
doi: 10.13204/j.gyjzG20072410
摘要:
为探究体育馆楼盖结构在复杂激励下的振动力学性能,使用动态信号采集分析系统,以试验的方式测定体育馆的不同分布试点的速度响应及能量分布变化规律,全程研究分析楼盖在单人和双人激励下的振动特性,通过试验分析总结得出,各个试点的能量分布受到支撑的约束形式、不同种类的激励模式、加载激励的位置等因素影响,其中,加载在不同分布试点的激励位置是决定能量分布规律的主要因素。相对于行走、跳跃、奔跑、Bounce等不同激励类型而言,跳跃激励相对于Bounce激励具有更多的输入能量,使各试点的响应呈现出更规律的拍振形式,而Bounce荷载作用下的能量被楼盖吸收,使结构呈现出一种随机动力响应。
为探究体育馆楼盖结构在复杂激励下的振动力学性能,使用动态信号采集分析系统,以试验的方式测定体育馆的不同分布试点的速度响应及能量分布变化规律,全程研究分析楼盖在单人和双人激励下的振动特性,通过试验分析总结得出,各个试点的能量分布受到支撑的约束形式、不同种类的激励模式、加载激励的位置等因素影响,其中,加载在不同分布试点的激励位置是决定能量分布规律的主要因素。相对于行走、跳跃、奔跑、Bounce等不同激励类型而言,跳跃激励相对于Bounce激励具有更多的输入能量,使各试点的响应呈现出更规律的拍振形式,而Bounce荷载作用下的能量被楼盖吸收,使结构呈现出一种随机动力响应。
2022, 52(3): 132-140.
doi: 10.13204/j.gyjzG21082001
摘要:
为研究N形主方支圆钢管间隙节点的静力性能及其与搭接节点受力性能的关系,对2个N形主方支圆钢管间隙节点和2个对应的搭接节点进行了节点承载力试验研究。试验表明:间隙节点的承载力低于相同管径的搭接节点,4个节点的主管均出现了明显的塑性变形,支管较小的2个节点其支管也发生了局部屈曲,试件破坏时间隙节点的主管壁相对变形比相应的搭接节点要大。以试验为基础,建立了N形主方支圆钢管间隙节点的有限元分析模型,对不同支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力及支管间隙的节点进行了有限元分析。研究表明:支管全截面屈服破坏(BMF)、主管壁局部塑性破坏(CP)和支管局部屈曲与主管壁局部塑性破坏的联合破坏(BLB+CP)是N形主方支圆钢管间隙节点的主要破坏模式;支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响与对搭接节点的影响具有类似的规律;支管间隙大小对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响不容忽视。利用线性回归方法,在GB 50017—2017《钢结构设计标准》现有承载力计算公式基础上,拟合出了考虑相关影响因素的承载力修正计算式。
为研究N形主方支圆钢管间隙节点的静力性能及其与搭接节点受力性能的关系,对2个N形主方支圆钢管间隙节点和2个对应的搭接节点进行了节点承载力试验研究。试验表明:间隙节点的承载力低于相同管径的搭接节点,4个节点的主管均出现了明显的塑性变形,支管较小的2个节点其支管也发生了局部屈曲,试件破坏时间隙节点的主管壁相对变形比相应的搭接节点要大。以试验为基础,建立了N形主方支圆钢管间隙节点的有限元分析模型,对不同支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力及支管间隙的节点进行了有限元分析。研究表明:支管全截面屈服破坏(BMF)、主管壁局部塑性破坏(CP)和支管局部屈曲与主管壁局部塑性破坏的联合破坏(BLB+CP)是N形主方支圆钢管间隙节点的主要破坏模式;支管直径与主管宽度比、主管宽度与壁厚比、支管与主管的壁厚比、主管轴力对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响与对搭接节点的影响具有类似的规律;支管间隙大小对N形主方支圆钢管间隙节点承载力的影响不容忽视。利用线性回归方法,在GB 50017—2017《钢结构设计标准》现有承载力计算公式基础上,拟合出了考虑相关影响因素的承载力修正计算式。
2022, 52(3): 141-145.
doi: 10.13204/j.gyjzG20103102
摘要:
钢结构球型铰支座在不同荷载组合作用下具有复杂的受力状态,为了研究支座的力学性能以及其对整体结构受力的影响,以广州白云国际机场T2航站楼大型支座为对象,对其在轴压荷载下的剪切性能进行了数值模拟分析及足尺模型试验研究。结果表明:应力及变形的试验曲线与数值模拟结果基本一致,且处于较低应力水平;支座水平位移与水平剪力之间基本呈线性关系,其剪切性能满足GB/T 17955—2009《桥梁球支座》和设计要求。在此基础上,根据试验及模拟结果,提出了在轴压荷载下的拟合支座剪切刚度模型,以用于整体结构的精细化受力分析。
钢结构球型铰支座在不同荷载组合作用下具有复杂的受力状态,为了研究支座的力学性能以及其对整体结构受力的影响,以广州白云国际机场T2航站楼大型支座为对象,对其在轴压荷载下的剪切性能进行了数值模拟分析及足尺模型试验研究。结果表明:应力及变形的试验曲线与数值模拟结果基本一致,且处于较低应力水平;支座水平位移与水平剪力之间基本呈线性关系,其剪切性能满足GB/T 17955—2009《桥梁球支座》和设计要求。在此基础上,根据试验及模拟结果,提出了在轴压荷载下的拟合支座剪切刚度模型,以用于整体结构的精细化受力分析。
2022, 52(3): 146-149,190.
doi: 10.13204/j.gyjzG20041009
摘要:
为了验证耐候冷弯型钢应用于转角塔的安全性,以安徽某设计有限公司设计的220 kV电压等级的SJ2-18型转角塔为例,展开耐候冷弯型钢转角塔真型试验研究。采用耐候冷弯型钢制造的SJ2-18型转角塔通过了8个工况的100%设计载荷测试,当荷载达到140%时,转角塔支腿与塔脚连接螺栓发生剪切破坏。结果表明:SJ2-18型转角塔结构设计合理,强度安全可靠,能够满足DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》的要求。研究结论为耐候冷弯型钢在转角塔中的应用提供了试验依据,对耐候冷弯型钢转角塔的推广提供了技术支持。
为了验证耐候冷弯型钢应用于转角塔的安全性,以安徽某设计有限公司设计的220 kV电压等级的SJ2-18型转角塔为例,展开耐候冷弯型钢转角塔真型试验研究。采用耐候冷弯型钢制造的SJ2-18型转角塔通过了8个工况的100%设计载荷测试,当荷载达到140%时,转角塔支腿与塔脚连接螺栓发生剪切破坏。结果表明:SJ2-18型转角塔结构设计合理,强度安全可靠,能够满足DL/T 5154—2012《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》的要求。研究结论为耐候冷弯型钢在转角塔中的应用提供了试验依据,对耐候冷弯型钢转角塔的推广提供了技术支持。
2022, 52(3): 150-157.
doi: 10.13204/j.gyjzG21081911
摘要:
为研究附着升降脚手架不同步升降性能,采用全钢型集成式附着升降脚手架作为试验架体,测量升降过程中主要受力构件的应力变化。在ABAQUS中建立架体的有限元模型,根据试验结果验证有限元分析的正确性。在此基础上,进行了32个工况下的不同步运动性能分析。研究结果表明:相邻机位位移差超过30 mm、机位超载和机位失载任何一种工况发生时,机位的不同步系数最大值为2.33,最小值为1.16,平均值为1.82。目前JGJ 202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》中规定的荷载不均匀系数为2.0,基于分析,建议提高荷载不均匀系数至2.35或者降低允许的机位位移差,以保证升降脚手架的安全使用。
为研究附着升降脚手架不同步升降性能,采用全钢型集成式附着升降脚手架作为试验架体,测量升降过程中主要受力构件的应力变化。在ABAQUS中建立架体的有限元模型,根据试验结果验证有限元分析的正确性。在此基础上,进行了32个工况下的不同步运动性能分析。研究结果表明:相邻机位位移差超过30 mm、机位超载和机位失载任何一种工况发生时,机位的不同步系数最大值为2.33,最小值为1.16,平均值为1.82。目前JGJ 202—2010《建筑施工工具式脚手架安全技术规范》中规定的荷载不均匀系数为2.0,基于分析,建议提高荷载不均匀系数至2.35或者降低允许的机位位移差,以保证升降脚手架的安全使用。
2022, 52(3): 158-163,131.
doi: 10.13204/j.gyjzG21042009
摘要:
为解决普通钢筋混凝土电力管道的电磁屏蔽问题,提出一种新型正弦波纹钢骨混凝土圆管。将圆管顶部受弯段作为研究对象,设计并制作了12根梁试件,开展了三点受弯加载试验。通过试验得到了梁试件的弯矩-挠度关系和破坏形态,试验结果表明梁受弯承载力与波纹钢骨的波长和波高呈反比,且与波纹钢骨的位置有关。采用ABAQUS建立了考虑波纹钢骨材料力学性能和混凝土损伤的精细数值模型,对波纹钢骨混凝土梁的受弯性能进行模拟,有限元分析得到的梁破坏形态和受弯承载力与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。
为解决普通钢筋混凝土电力管道的电磁屏蔽问题,提出一种新型正弦波纹钢骨混凝土圆管。将圆管顶部受弯段作为研究对象,设计并制作了12根梁试件,开展了三点受弯加载试验。通过试验得到了梁试件的弯矩-挠度关系和破坏形态,试验结果表明梁受弯承载力与波纹钢骨的波长和波高呈反比,且与波纹钢骨的位置有关。采用ABAQUS建立了考虑波纹钢骨材料力学性能和混凝土损伤的精细数值模型,对波纹钢骨混凝土梁的受弯性能进行模拟,有限元分析得到的梁破坏形态和受弯承载力与试验结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性。
2022, 52(3): 164-170,226.
doi: 10.13204/j.gyjzG21061808
摘要:
为探究春夏季平均相对湿度80%、日间平均气温30℃以上的华南地区湿热环境下工程水泥基复合材料(ECC)的合理使用配比及抗压尺寸效应,以粉煤灰、聚乙烯醇(PVA)纤维、养护环境和试件尺寸为基本参数,对2类9组共108个ECC材性试件进行破坏试验。通过分析不同因素对ECC抗压、抗折和劈裂抗拉强度的影响规律,得到适于华南湿热环境的ECC合理使用配合比及其抗压尺寸效应系数。结果表明:华南自然湿热养护环境下,ECC的抗压、抗折和劈裂抗拉强度主要由PVA纤维控制,增加胶凝材料中粉煤灰掺量有利于改善ECC的抗折性能,但不利于提高其抗拉强度,粉煤灰掺量为35%、PVA纤维掺量为1.0%的ECC抗压、抗折和劈裂抗拉性能综合最;标准养护、湿热养护、温水养护条件下立方体抗压强度尺寸效应的平均系数为fcu70.7∶fcu100∶fcu150=0.93∶1.00∶0.78,轴心抗压强度尺寸效应的平均系数为fc70.7∶fc100∶fc150=0.96∶1.00∶0.93;温湿度对横截面边长为70.7 mm的立方体和棱柱体试块的ECC抗压强度尺寸效应影响较大。
为探究春夏季平均相对湿度80%、日间平均气温30℃以上的华南地区湿热环境下工程水泥基复合材料(ECC)的合理使用配比及抗压尺寸效应,以粉煤灰、聚乙烯醇(PVA)纤维、养护环境和试件尺寸为基本参数,对2类9组共108个ECC材性试件进行破坏试验。通过分析不同因素对ECC抗压、抗折和劈裂抗拉强度的影响规律,得到适于华南湿热环境的ECC合理使用配合比及其抗压尺寸效应系数。结果表明:华南自然湿热养护环境下,ECC的抗压、抗折和劈裂抗拉强度主要由PVA纤维控制,增加胶凝材料中粉煤灰掺量有利于改善ECC的抗折性能,但不利于提高其抗拉强度,粉煤灰掺量为35%、PVA纤维掺量为1.0%的ECC抗压、抗折和劈裂抗拉性能综合最;标准养护、湿热养护、温水养护条件下立方体抗压强度尺寸效应的平均系数为fcu70.7∶fcu100∶fcu150=0.93∶1.00∶0.78,轴心抗压强度尺寸效应的平均系数为fc70.7∶fc100∶fc150=0.96∶1.00∶0.93;温湿度对横截面边长为70.7 mm的立方体和棱柱体试块的ECC抗压强度尺寸效应影响较大。
2022, 52(3): 171-176,215.
doi: 10.13204/j.gyjzG20110912
摘要:
为了降低传统工程水泥基复合材料(ECC)的干燥收缩应变,减小混凝土与ECC之间的收缩差异,首先确定水胶比和砂胶比,使得ECC的尺寸变化率与混凝土变形协调;其次,基于正交法研究粉煤灰掺量、矿粉掺量和PVA纤维掺量对ECC干燥收缩率的影响,进一步优化干燥收缩值。最后,研究该配合比ECC的拉、压、弯性能,以保证结构构件的力学性能。结果表明:ECC的收缩应变随着水胶比和砂胶比的增加而增大,且水胶比对干燥收缩的影响远大于砂胶比;另外,随着粉煤灰掺量、矿粉掺量和PVA纤维掺量的增加而减小,其中粉煤灰对干燥收缩的抑制效果最佳,矿粉次之,PVA纤维对其影响最小。低干缩ECC的抗压强度达44.5 MPa以上,抗拉和抗弯强度分别超过2.5,10 MPa,极限拉应变稳定超过3%。
为了降低传统工程水泥基复合材料(ECC)的干燥收缩应变,减小混凝土与ECC之间的收缩差异,首先确定水胶比和砂胶比,使得ECC的尺寸变化率与混凝土变形协调;其次,基于正交法研究粉煤灰掺量、矿粉掺量和PVA纤维掺量对ECC干燥收缩率的影响,进一步优化干燥收缩值。最后,研究该配合比ECC的拉、压、弯性能,以保证结构构件的力学性能。结果表明:ECC的收缩应变随着水胶比和砂胶比的增加而增大,且水胶比对干燥收缩的影响远大于砂胶比;另外,随着粉煤灰掺量、矿粉掺量和PVA纤维掺量的增加而减小,其中粉煤灰对干燥收缩的抑制效果最佳,矿粉次之,PVA纤维对其影响最小。低干缩ECC的抗压强度达44.5 MPa以上,抗拉和抗弯强度分别超过2.5,10 MPa,极限拉应变稳定超过3%。
2022, 52(3): 177-182.
doi: 10.13204/j.gyjzG21052108
摘要:
为了研究矿渣和风积沙对混凝土强度的影响,设计制作了一批单掺矿渣(取代率为0%~30%)替代等质量的水泥、单掺风积沙(取代率为0%~30%)替代等质量的河沙和复掺矿渣(取代率为30%)、风积沙(取代率为0%~30%)替代等质量的水泥和河沙的混凝土试块,对其进行抗压强度、劈裂强度、抗折强度试验研究,以及通过拉拔试验对不同风积沙取代率的矿渣风积沙混凝土黏结强度进行对比研究,并采用扫描电镜(SEM)对混凝土微观结构形貌进行分析。结果表明:单掺矿渣和风积沙情况下,风积沙对混凝土抗压强度和劈裂强度提高的作用比矿渣更显著,但矿渣和风积沙取代率的提高会使混凝土抗折强度降低;复掺矿渣和风积沙能够有效提高混凝土的抗压强度、劈裂强度以及混凝土与钢筋间的黏结强度,其中,矿渣和风积沙的取代率均为30%时,混凝土的力学性能相对较好。
为了研究矿渣和风积沙对混凝土强度的影响,设计制作了一批单掺矿渣(取代率为0%~30%)替代等质量的水泥、单掺风积沙(取代率为0%~30%)替代等质量的河沙和复掺矿渣(取代率为30%)、风积沙(取代率为0%~30%)替代等质量的水泥和河沙的混凝土试块,对其进行抗压强度、劈裂强度、抗折强度试验研究,以及通过拉拔试验对不同风积沙取代率的矿渣风积沙混凝土黏结强度进行对比研究,并采用扫描电镜(SEM)对混凝土微观结构形貌进行分析。结果表明:单掺矿渣和风积沙情况下,风积沙对混凝土抗压强度和劈裂强度提高的作用比矿渣更显著,但矿渣和风积沙取代率的提高会使混凝土抗折强度降低;复掺矿渣和风积沙能够有效提高混凝土的抗压强度、劈裂强度以及混凝土与钢筋间的黏结强度,其中,矿渣和风积沙的取代率均为30%时,混凝土的力学性能相对较好。
2022, 52(3): 183-190.
doi: 10.13204/j.gyjzG21071908
摘要:
为研究持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下普通螺纹钢筋与陶粒混凝土之间黏结性能的变化规律。本研究通过拉拔试验分析陶粒混凝土强度、盐溶液浓度以及持荷水平3种因素的影响,共计66个拉拔试件,并提出持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下的极限黏结强度计算式。结果表明:持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下的试件发生劈裂破坏,与对照试件相同,但劈裂后产生的碎屑增多;持荷水平对极限黏结强度的影响作用不同,盐溶液浓度为5%~15%时,持荷水平20%的试件极限黏结强度较未持荷试件增大,但持荷水平40%时,试件极限黏结强度降低。提出的极限黏结强度计算式拟合结果较好。
为研究持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下普通螺纹钢筋与陶粒混凝土之间黏结性能的变化规律。本研究通过拉拔试验分析陶粒混凝土强度、盐溶液浓度以及持荷水平3种因素的影响,共计66个拉拔试件,并提出持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下的极限黏结强度计算式。结果表明:持续荷载和氯盐侵蚀共同作用下的试件发生劈裂破坏,与对照试件相同,但劈裂后产生的碎屑增多;持荷水平对极限黏结强度的影响作用不同,盐溶液浓度为5%~15%时,持荷水平20%的试件极限黏结强度较未持荷试件增大,但持荷水平40%时,试件极限黏结强度降低。提出的极限黏结强度计算式拟合结果较好。
2022, 52(3): 191-199.
doi: 10.13204/j.gyjzG21072305
摘要:
为了研究橡胶混凝土的单轴受压性能,以水胶比、橡胶替代率、橡胶粒径、粉煤灰替代率为影响因素,采用正交设计方法制作9组试件并进行单轴受压试验。利用极差法对峰值应力、峰值应变、弹性模量、极限应变、韧性指数、脆性指数等力学性能进行敏感性分析,重点分析了最敏感因素橡胶替代率对混凝土力学性能的影响规律,并得到了力学性能与橡胶替代率的无量纲函数关系。结合过镇海模型、Yang模型、Saenz模型,对试验结果进行拟合,确立了橡胶混凝土应力-应变全曲线模型。研究表明:与普通混凝土相比,橡胶颗粒的掺入使混凝土的强度有所降低,但提高了混凝土的延性、韧性和耗能能力;建议的应力-应变全曲线模型与试验结果吻合良好,能准确地描述橡胶混凝土在单轴受压作用下的应力-应变特征。
为了研究橡胶混凝土的单轴受压性能,以水胶比、橡胶替代率、橡胶粒径、粉煤灰替代率为影响因素,采用正交设计方法制作9组试件并进行单轴受压试验。利用极差法对峰值应力、峰值应变、弹性模量、极限应变、韧性指数、脆性指数等力学性能进行敏感性分析,重点分析了最敏感因素橡胶替代率对混凝土力学性能的影响规律,并得到了力学性能与橡胶替代率的无量纲函数关系。结合过镇海模型、Yang模型、Saenz模型,对试验结果进行拟合,确立了橡胶混凝土应力-应变全曲线模型。研究表明:与普通混凝土相比,橡胶颗粒的掺入使混凝土的强度有所降低,但提高了混凝土的延性、韧性和耗能能力;建议的应力-应变全曲线模型与试验结果吻合良好,能准确地描述橡胶混凝土在单轴受压作用下的应力-应变特征。
2022, 52(3): 200-207.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062304
摘要:
为比较高强钢筋与HRB400钢筋在疲劳特性方面的差异,通过应力疲劳试验,获得HRB600E、HRB500E钢筋的容许应力幅值,分析钢筋直径对容许应力幅的影响;研究高强钢筋在等幅应变疲劳过程中的应力-应变循环特性,给出Coffin-Manson和Hollomon模型的拟合式和三参数疲劳计算式。首次用耗能韧度评价钢筋在应变疲劳过程中(或地震反复作用)消耗地震能量的能力。结果表明:钒-氮微合金化生产的HRB500E钢筋,其低周应变疲劳寿命和循环韧度均优于钒-氮-铌方法生产的HRB500E钢筋;高强度钢筋有利于提高疲劳寿命、容许应力幅值和总耗能韧度等;总耗能韧度与应变幅有关,增加应变幅值,总耗能韧度减小;相同应变幅值,T63E高强钢筋疲劳寿命比HRB400钢筋更长。最终建立总应变幅与强度损失系数、塑性应变范围的关系。
为比较高强钢筋与HRB400钢筋在疲劳特性方面的差异,通过应力疲劳试验,获得HRB600E、HRB500E钢筋的容许应力幅值,分析钢筋直径对容许应力幅的影响;研究高强钢筋在等幅应变疲劳过程中的应力-应变循环特性,给出Coffin-Manson和Hollomon模型的拟合式和三参数疲劳计算式。首次用耗能韧度评价钢筋在应变疲劳过程中(或地震反复作用)消耗地震能量的能力。结果表明:钒-氮微合金化生产的HRB500E钢筋,其低周应变疲劳寿命和循环韧度均优于钒-氮-铌方法生产的HRB500E钢筋;高强度钢筋有利于提高疲劳寿命、容许应力幅值和总耗能韧度等;总耗能韧度与应变幅有关,增加应变幅值,总耗能韧度减小;相同应变幅值,T63E高强钢筋疲劳寿命比HRB400钢筋更长。最终建立总应变幅与强度损失系数、塑性应变范围的关系。
2022, 52(3): 208-215.
doi: 10.13204/j.gyjzG20101105
摘要:
承受交变荷载作用的钢结构构件在发生疲劳破坏时往往没有明显的征兆,极易造成巨大的经济损失和重大人员伤亡。因此,如何有效地提升钢材及钢结构构件的疲劳性能、延长其疲劳寿命,一直受到国内外学者的高度重视。在全面回顾国内外钢结构疲劳修复与延寿技术现状和进展的基础上,重点介绍了冷喷涂技术及其应用于钢结构疲劳修复与延寿的研究现状和最新进展,认为选择合适的冷喷涂工艺参数和冷喷涂粉末在钢构件表面制备性能优异的涂层可以有效地提高钢结构构件的疲劳性能。在总结现有成果的基础上,并结合在冷喷涂提升钢材疲劳性能方面的研究成果和经验,指出冷喷涂技术在应用于钢结构疲劳修复与延寿方面有较大的应用潜力,但当前冷喷涂层和钢基体的结合机理、二者的协同受力与变形行为以及疲劳断裂机制等相关理论亟待完善,挖掘适合于钢结构工程的冷喷涂技术的应用场景和技术体系是该技术在钢结构疲劳修复与延寿领域的主要发展方向。
承受交变荷载作用的钢结构构件在发生疲劳破坏时往往没有明显的征兆,极易造成巨大的经济损失和重大人员伤亡。因此,如何有效地提升钢材及钢结构构件的疲劳性能、延长其疲劳寿命,一直受到国内外学者的高度重视。在全面回顾国内外钢结构疲劳修复与延寿技术现状和进展的基础上,重点介绍了冷喷涂技术及其应用于钢结构疲劳修复与延寿的研究现状和最新进展,认为选择合适的冷喷涂工艺参数和冷喷涂粉末在钢构件表面制备性能优异的涂层可以有效地提高钢结构构件的疲劳性能。在总结现有成果的基础上,并结合在冷喷涂提升钢材疲劳性能方面的研究成果和经验,指出冷喷涂技术在应用于钢结构疲劳修复与延寿方面有较大的应用潜力,但当前冷喷涂层和钢基体的结合机理、二者的协同受力与变形行为以及疲劳断裂机制等相关理论亟待完善,挖掘适合于钢结构工程的冷喷涂技术的应用场景和技术体系是该技术在钢结构疲劳修复与延寿领域的主要发展方向。
2022, 52(3): 216-226.
doi: 10.13204/j.gyjzG21062512
摘要:
为深入研究纤维增强复材(FRP)网格-水泥基材复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对完成试验的5根梁试件进行有限元建模,并引入黏结滑移内聚力模型单元,重点分析了受弯破坏时复合层与RC梁的界面损伤演化机理。以FRP网格单位加固量和RC梁配筋率为导向,建立多个参数化有限元模型进行对比分析,最终提出基于黏结滑移内聚力模型的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型,并依据相关文献验证计算模型正确性和适用性。研究结果表明:基于黏结滑移内聚力模型单元建立的有限元模型能够有效拟合试验过程与试验结果;复合层与RC梁的界面损伤由剪跨段出现并沿着网格方向发展至支座处,最终同时损伤导致界面破坏;网格单位加固量与配筋率对RC梁弯曲承载力影响较大,网格单位加固量与发生剥离破坏时跨中网格应变呈负相关,配筋率对发生剥离破坏时跨中网格应变影响较小;提出的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型是正确并适用的,能够较好地预测加固试件的弯曲承载力和跨中网格应变。
为深入研究纤维增强复材(FRP)网格-水泥基材复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对完成试验的5根梁试件进行有限元建模,并引入黏结滑移内聚力模型单元,重点分析了受弯破坏时复合层与RC梁的界面损伤演化机理。以FRP网格单位加固量和RC梁配筋率为导向,建立多个参数化有限元模型进行对比分析,最终提出基于黏结滑移内聚力模型的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型,并依据相关文献验证计算模型正确性和适用性。研究结果表明:基于黏结滑移内聚力模型单元建立的有限元模型能够有效拟合试验过程与试验结果;复合层与RC梁的界面损伤由剪跨段出现并沿着网格方向发展至支座处,最终同时损伤导致界面破坏;网格单位加固量与配筋率对RC梁弯曲承载力影响较大,网格单位加固量与发生剥离破坏时跨中网格应变呈负相关,配筋率对发生剥离破坏时跨中网格应变影响较小;提出的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型是正确并适用的,能够较好地预测加固试件的弯曲承载力和跨中网格应变。
2022, 52(3): 227-232,240.
doi: 10.13204/j.gyjzG21031005
摘要:
老旧工业建筑的改造和功能更新已经成为现阶段城市发展的重点之一。以北京市通州区北方红旗机电有限公司老旧工业园区改造为例,从功能和形象的更新织补入手,归纳总结该项目的建筑手法及思路。从布局、建筑、空间三个方面对整个园区重新梳理改造,试着寻找一种适用于老旧工业园区的改造方法,探讨工业建筑更新与织补的可能性。
老旧工业建筑的改造和功能更新已经成为现阶段城市发展的重点之一。以北京市通州区北方红旗机电有限公司老旧工业园区改造为例,从功能和形象的更新织补入手,归纳总结该项目的建筑手法及思路。从布局、建筑、空间三个方面对整个园区重新梳理改造,试着寻找一种适用于老旧工业园区的改造方法,探讨工业建筑更新与织补的可能性。
