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2022年 第52卷 第9期
2022, 52(9): 1-9.
doi: 10.13204/j.gyjzG22030410
摘要:
为了解决海水海沙混凝土在实际工程中的腐蚀问题,增强结构的抗震性能,提出了一种内置碳纤维增强复材(CFRP)管的双管海水海沙混凝土柱的新型结构,对12个内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱和4个普通钢管混凝土柱进行了轴向压缩试验,研究了钢管厚度和CFRP管层数对于其轴压性能的影响。试验结果表明,内部的CFRP管可以有效提高结构的承载力和延性,增强结构的抗压性能和变形能力。内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱的破坏往往伴随着其中1根CFRP管破坏,其余的CFRP管仍然可以提供约束,并在加载过程中依次破坏。基于面积等效和区域分割的理念,提出了内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱的轴压承载力计算式,并对预测精度和离散度进行了评估。
为了解决海水海沙混凝土在实际工程中的腐蚀问题,增强结构的抗震性能,提出了一种内置碳纤维增强复材(CFRP)管的双管海水海沙混凝土柱的新型结构,对12个内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱和4个普通钢管混凝土柱进行了轴向压缩试验,研究了钢管厚度和CFRP管层数对于其轴压性能的影响。试验结果表明,内部的CFRP管可以有效提高结构的承载力和延性,增强结构的抗压性能和变形能力。内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱的破坏往往伴随着其中1根CFRP管破坏,其余的CFRP管仍然可以提供约束,并在加载过程中依次破坏。基于面积等效和区域分割的理念,提出了内置CFRP管的双管海水海沙混凝土柱的轴压承载力计算式,并对预测精度和离散度进行了评估。
2022, 52(9): 10-17.
doi: 10.13204/j.gyjzg22011918
摘要:
为实现复合材料薄壁圆管快速纵向拼接,提出了一种全碳纤维复材法兰连接接头。对3个法兰管构件进行轴压试验,获得了荷载-轴向位移曲线,分析了螺栓-法兰连接的受力过程和损伤形态;对2个连接柱进行了同种边界条件下的轴压试验,观察了试件的破坏形态,分析了连接柱的失稳机制。结果表明:在圆管与法兰等厚度设计下,螺栓-法兰连接的抗弯性能显著小于薄壁圆管;与金属法兰相比,复材法兰连接不易发生螺栓屈服或管壁鼓曲的失效模式,法兰与圆管的交界部位是复材法兰连接的薄弱环节,容易发生材料损伤,且会对法兰连接的转动刚度造成较大影响;复材法兰连接柱可视为一个中部带有半刚性连接节点的压杆,节点的转动刚度会随着材料损伤而变小;采用带侧移压杆失稳模型能够较好描述连接柱的失稳机制。
为实现复合材料薄壁圆管快速纵向拼接,提出了一种全碳纤维复材法兰连接接头。对3个法兰管构件进行轴压试验,获得了荷载-轴向位移曲线,分析了螺栓-法兰连接的受力过程和损伤形态;对2个连接柱进行了同种边界条件下的轴压试验,观察了试件的破坏形态,分析了连接柱的失稳机制。结果表明:在圆管与法兰等厚度设计下,螺栓-法兰连接的抗弯性能显著小于薄壁圆管;与金属法兰相比,复材法兰连接不易发生螺栓屈服或管壁鼓曲的失效模式,法兰与圆管的交界部位是复材法兰连接的薄弱环节,容易发生材料损伤,且会对法兰连接的转动刚度造成较大影响;复材法兰连接柱可视为一个中部带有半刚性连接节点的压杆,节点的转动刚度会随着材料损伤而变小;采用带侧移压杆失稳模型能够较好描述连接柱的失稳机制。
2022, 52(9): 18-27.
doi: 10.13204/j.gyjzG22022314
摘要:
碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料相较于钢绞线具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等优异性能,用于土木工程结构,可以减轻结构自重,延长结构寿命。单向CFRP材料具有典型正交各向异性特征,其抗剪及横向抗压性能较差,导致CFRP材料的锚固成为难题。本文采用试验与有限元模拟的方法,对多束平行碳纤维增强树脂复合材料拉索锚固系统的静载性能及应力分布进行了研究。研究结果表明:当采用多锥形锚具锚固多束CFRP平行拉索时,锚具导致的应力集中会损伤荷载端CFRP筋表面,导致CFRP拉索承载力下降;提出以黏结滑移本构表征CFRP筋与环氧树脂界面行为的有限元模拟方法,研究了CFRP拉索的破坏模式和应力分布情况,揭示了锚具挤压对CFRP拉索损伤的影响机制,预测了CFRP拉索的极限锚固承载力;最后,通过对锚具系统优化发现,增加CFRP拉索的锚固长度,可将锚固系统的锚固效率由70%提升至90%以上。
碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料相较于钢绞线具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等优异性能,用于土木工程结构,可以减轻结构自重,延长结构寿命。单向CFRP材料具有典型正交各向异性特征,其抗剪及横向抗压性能较差,导致CFRP材料的锚固成为难题。本文采用试验与有限元模拟的方法,对多束平行碳纤维增强树脂复合材料拉索锚固系统的静载性能及应力分布进行了研究。研究结果表明:当采用多锥形锚具锚固多束CFRP平行拉索时,锚具导致的应力集中会损伤荷载端CFRP筋表面,导致CFRP拉索承载力下降;提出以黏结滑移本构表征CFRP筋与环氧树脂界面行为的有限元模拟方法,研究了CFRP拉索的破坏模式和应力分布情况,揭示了锚具挤压对CFRP拉索损伤的影响机制,预测了CFRP拉索的极限锚固承载力;最后,通过对锚具系统优化发现,增加CFRP拉索的锚固长度,可将锚固系统的锚固效率由70%提升至90%以上。
2022, 52(9): 28-34.
doi: 10.13204/j.gyjzG21060603
摘要:
提出了一种流动性能大于255mm的钢纤维自密实活性粉末混凝土,以钢纤维掺量、GFRP管缠绕角度和长细比为设计参数,设计了7根玻璃纤维增强复材(GFRP)管约束纤维增强自密实活性粉末(RPC)长柱,并对其轴向受力性能进行试验研究。试验结果表明:虽然钢纤维改善了混凝土材料的抗压和抗剪切性能,但其对组合柱的破坏特性影响较小;与±45°GFRP缠绕管相比,±80°GFRP缠绕管对组合长柱的极限承载力和变形性能提升显著;长细比与试件极限承载力呈负相关,长细比越大,曲线的初始刚度及峰值荷载越小。在GFRP约束自密实RPC短柱计算模型的基础上,基于长细比关系的折减系数,提出GFRP约束自密实RPC长柱的极限承载力计算式,计算结果与试验结果均吻合较好,与过往的试验研究误差较小。
提出了一种流动性能大于255mm的钢纤维自密实活性粉末混凝土,以钢纤维掺量、GFRP管缠绕角度和长细比为设计参数,设计了7根玻璃纤维增强复材(GFRP)管约束纤维增强自密实活性粉末(RPC)长柱,并对其轴向受力性能进行试验研究。试验结果表明:虽然钢纤维改善了混凝土材料的抗压和抗剪切性能,但其对组合柱的破坏特性影响较小;与±45°GFRP缠绕管相比,±80°GFRP缠绕管对组合长柱的极限承载力和变形性能提升显著;长细比与试件极限承载力呈负相关,长细比越大,曲线的初始刚度及峰值荷载越小。在GFRP约束自密实RPC短柱计算模型的基础上,基于长细比关系的折减系数,提出GFRP约束自密实RPC长柱的极限承载力计算式,计算结果与试验结果均吻合较好,与过往的试验研究误差较小。
2022, 52(9): 35-41,9.
doi: 10.13204/j.gyjzG21080406
摘要:
将玄武岩纤维作为增强材料掺入到混凝土基材中形成水泥复合材料,即为玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)。以玄武岩纤维长径比为试验变量,开展了BFRC梁的四点弯曲静力加载试验,研究其在受弯过程中的力学行为以及玄武岩纤维的增强效果;基于所收集的纤维混凝土材料力学性能试验数据,建立纤维混凝土抗拉、抗压强度与基体混凝土抗压强度、纤维掺量、纤维长径比之间的关系,并基于既有RC梁的特征承载力计算模型,提出适用于BFRC梁的特征承载力预测模型。研究结果表明:BFRC梁均满足平截面假定,玄武岩纤维的加入对BFRC梁开裂和极限承载力有提高作用,其中长径比为1200的BFRC梁特征承载力提高最为明显;同时玄武岩纤维的掺入增加了裂缝条数,抵抗裂缝向高度方向发展,并使其截面弯曲刚度增大;提出的BFRC梁改良特征承载力预测模型的计算结果与试验结果拟合程度良好,能较好地预测BFRC梁的开裂、极限承载力,并能反映纤维在混凝土梁中的增益作用。
将玄武岩纤维作为增强材料掺入到混凝土基材中形成水泥复合材料,即为玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)。以玄武岩纤维长径比为试验变量,开展了BFRC梁的四点弯曲静力加载试验,研究其在受弯过程中的力学行为以及玄武岩纤维的增强效果;基于所收集的纤维混凝土材料力学性能试验数据,建立纤维混凝土抗拉、抗压强度与基体混凝土抗压强度、纤维掺量、纤维长径比之间的关系,并基于既有RC梁的特征承载力计算模型,提出适用于BFRC梁的特征承载力预测模型。研究结果表明:BFRC梁均满足平截面假定,玄武岩纤维的加入对BFRC梁开裂和极限承载力有提高作用,其中长径比为1200的BFRC梁特征承载力提高最为明显;同时玄武岩纤维的掺入增加了裂缝条数,抵抗裂缝向高度方向发展,并使其截面弯曲刚度增大;提出的BFRC梁改良特征承载力预测模型的计算结果与试验结果拟合程度良好,能较好地预测BFRC梁的开裂、极限承载力,并能反映纤维在混凝土梁中的增益作用。
2022, 52(9): 42-47,128.
doi: 10.13204/j.gyjzG22031210
摘要:
为研究玄武岩纤维(BF)对针状橡胶混凝土抗冲击性能的影响,通过落锤冲击试验,分析不同BF掺量和长度的针状橡胶混凝土抗冲击性能,结合扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构并讨论增强机理,最后运用Weibull分布模型对抗冲击试验结果进行拟合。结果表明:BF可提高针状橡胶混凝土的抗冲击性能,当BF长为12mm、掺量为0.1%时,针状橡胶混凝土的冲击耗能提升率最大,为54%,此时相较于普通混凝土,玄武岩纤维橡胶混凝土(BFRC)的冲击耗能提高了516%;冲击动能作用下,针状橡胶通过变形耗散部分动能,BF通过与基体间的黏结力和摩擦力耗散部分动能用于纤维的拉拔形变破坏,两种材料减小了冲击动能对混凝土基体的损伤,达到增韧阻裂的目的;BFRC的抗冲击次数可用双参数Weibull分布统计分析。
为研究玄武岩纤维(BF)对针状橡胶混凝土抗冲击性能的影响,通过落锤冲击试验,分析不同BF掺量和长度的针状橡胶混凝土抗冲击性能,结合扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构并讨论增强机理,最后运用Weibull分布模型对抗冲击试验结果进行拟合。结果表明:BF可提高针状橡胶混凝土的抗冲击性能,当BF长为12mm、掺量为0.1%时,针状橡胶混凝土的冲击耗能提升率最大,为54%,此时相较于普通混凝土,玄武岩纤维橡胶混凝土(BFRC)的冲击耗能提高了516%;冲击动能作用下,针状橡胶通过变形耗散部分动能,BF通过与基体间的黏结力和摩擦力耗散部分动能用于纤维的拉拔形变破坏,两种材料减小了冲击动能对混凝土基体的损伤,达到增韧阻裂的目的;BFRC的抗冲击次数可用双参数Weibull分布统计分析。
2022, 52(9): 48-52,66.
doi: 10.13204/j.gyjzg21112207
摘要:
通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)来测定氯离子在混凝土内部的非稳态迁移系数,从而评定混凝土抗氯离子渗透性能,研究了不同体积率的玄武岩纤维、不同质量掺量的硫酸钙晶须以及复掺不同掺量的玄武岩纤维和硫酸钙晶须对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,单掺玄武岩纤维对混凝土的抗氯离子渗透性能影响规律不明显,这与混凝土基体组成成分有关。单掺硫酸钙晶须可以提高混凝土抗氯离子渗透性能,随着掺量增加,混凝土的抗氯离子渗透性能先升后降,但均高于普通混凝土,最佳掺量为2%,此时抗氯离子渗透性能较普通混凝土提高36.8%。适量复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须能够提高混凝土的抗氯离子渗透性能,最大提高率为33.7%;复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须混凝土的抗氯离子渗透性能提高主要贡献来自硫酸钙晶须。
通过快速氯离子迁移系数法(RCM法)来测定氯离子在混凝土内部的非稳态迁移系数,从而评定混凝土抗氯离子渗透性能,研究了不同体积率的玄武岩纤维、不同质量掺量的硫酸钙晶须以及复掺不同掺量的玄武岩纤维和硫酸钙晶须对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,单掺玄武岩纤维对混凝土的抗氯离子渗透性能影响规律不明显,这与混凝土基体组成成分有关。单掺硫酸钙晶须可以提高混凝土抗氯离子渗透性能,随着掺量增加,混凝土的抗氯离子渗透性能先升后降,但均高于普通混凝土,最佳掺量为2%,此时抗氯离子渗透性能较普通混凝土提高36.8%。适量复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须能够提高混凝土的抗氯离子渗透性能,最大提高率为33.7%;复掺玄武岩纤维和硫酸钙晶须混凝土的抗氯离子渗透性能提高主要贡献来自硫酸钙晶须。
2022, 52(9): 53-59,79.
doi: 10.13204/j.gyjzG21090209
摘要:
极小曲面由数学公式及计算机算法生成,具有特别的数学美感和艺术状态,为建筑空间提供了新颖而丰富的创作题材。然而由于其形态复杂和极致轻薄,对结构设计以及曲面制作技术构成了高难度的挑战。从力学的角度切入,在分析力与形关系的基础上,采用定性分析与定量计算相结合,重点探讨和论证如何将数学模型向力学模型转换的概念和方法。并基于经济性考量,探讨如何通过参数化设计与计算机数字控制机床技术的结合,实现对极小曲面的分解、拟合、制作和拼装。作为一种量化试验的演示和技术路线初探,可为建筑参数化设计与力学协同生形的研究提供实证参考和理论线索。
极小曲面由数学公式及计算机算法生成,具有特别的数学美感和艺术状态,为建筑空间提供了新颖而丰富的创作题材。然而由于其形态复杂和极致轻薄,对结构设计以及曲面制作技术构成了高难度的挑战。从力学的角度切入,在分析力与形关系的基础上,采用定性分析与定量计算相结合,重点探讨和论证如何将数学模型向力学模型转换的概念和方法。并基于经济性考量,探讨如何通过参数化设计与计算机数字控制机床技术的结合,实现对极小曲面的分解、拟合、制作和拼装。作为一种量化试验的演示和技术路线初探,可为建筑参数化设计与力学协同生形的研究提供实证参考和理论线索。
2022, 52(9): 60-66.
doi: 10.13204/j.gyjzG21090603
摘要:
针对当下体育建筑使用率较低,可达性较差的问题,从建筑的存量角度出发,比对旧工业建筑与体育大跨度空间的形式、结构选择等方面,结合现代社会生活模式的转变和新兴产业的展露,探讨利用旧工业建筑与体育及其他功能结合的可能性。从而增强城市的活力,唤醒并保留旧工业建筑的记忆。
针对当下体育建筑使用率较低,可达性较差的问题,从建筑的存量角度出发,比对旧工业建筑与体育大跨度空间的形式、结构选择等方面,结合现代社会生活模式的转变和新兴产业的展露,探讨利用旧工业建筑与体育及其他功能结合的可能性。从而增强城市的活力,唤醒并保留旧工业建筑的记忆。
2022, 52(9): 67-73,93.
doi: 10.13204/j.gyjzG22032906
摘要:
将大宗工业固废煤矸石破碎后替代混凝土中的天然骨料可实现固废资源的再利用。为研究钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板的受弯性能,采用ABAQUS软件建立钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能有限元模型,利用8组足尺试件的荷载-挠度和荷载-刚度结果验证模型的可靠性;通过参数分析量化自燃煤矸石骨料取代率对钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能(受弯承载力和抗弯刚度)的影响;基于参数分析结果对现有的规范设计方法的适用性进行评述。结果表明:随自燃煤矸石骨料的掺入,钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能有所降低,取代率为100%时抗弯承载力降低0.15%~0.69%,抗弯刚度较普通混凝土组合板降低30.65%~30.99%;GB50010—2017《混凝土结构设计规范》可用于钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板抗弯刚度的预测。
将大宗工业固废煤矸石破碎后替代混凝土中的天然骨料可实现固废资源的再利用。为研究钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板的受弯性能,采用ABAQUS软件建立钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能有限元模型,利用8组足尺试件的荷载-挠度和荷载-刚度结果验证模型的可靠性;通过参数分析量化自燃煤矸石骨料取代率对钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能(受弯承载力和抗弯刚度)的影响;基于参数分析结果对现有的规范设计方法的适用性进行评述。结果表明:随自燃煤矸石骨料的掺入,钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板受弯性能有所降低,取代率为100%时抗弯承载力降低0.15%~0.69%,抗弯刚度较普通混凝土组合板降低30.65%~30.99%;GB50010—2017《混凝土结构设计规范》可用于钢筋桁架-自燃煤矸石混凝土组合板抗弯刚度的预测。
2022, 52(9): 74-79.
doi: 10.13204/j.gyjzg21093002
摘要:
为研究墙身竖向混合布筋的灌芯装配式混凝土剪力墙的抗震性能,设计并足尺制作了1个现浇混凝土剪力墙试件和2个预制剪力墙试件。两个预制试件的墙身分别采用竖向对称布筋和竖向混合布筋的方式,按轴压比0.3进行低周反复荷载试验。试验结果表明:混合布筋的剪力墙试件和对称布筋的剪力墙试件的破坏形态相似,均发生压弯破坏;预制构件和灌芯混凝土之间无明显的滑移现象;对称布筋的剪力墙试件的抗震性能略高于混合布筋的剪力墙试件;墙身竖向混合布筋的灌芯装配式混凝土剪力墙满足GB50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求。
为研究墙身竖向混合布筋的灌芯装配式混凝土剪力墙的抗震性能,设计并足尺制作了1个现浇混凝土剪力墙试件和2个预制剪力墙试件。两个预制试件的墙身分别采用竖向对称布筋和竖向混合布筋的方式,按轴压比0.3进行低周反复荷载试验。试验结果表明:混合布筋的剪力墙试件和对称布筋的剪力墙试件的破坏形态相似,均发生压弯破坏;预制构件和灌芯混凝土之间无明显的滑移现象;对称布筋的剪力墙试件的抗震性能略高于混合布筋的剪力墙试件;墙身竖向混合布筋的灌芯装配式混凝土剪力墙满足GB50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求。
2022, 52(9): 80-86.
doi: 10.13204/j.gyjzg21040102
摘要:
巨型柱设计是中信大厦结构设计的重点之一。采用建筑结构一体化设计方法,对巨型柱几何精确控制,实现建筑效果与结构传力的统一。通过合理地分腔构造设计,解决巨型柱复杂截面变化的同时,确保其传力可靠、施工可行。楼板刚度对巨型柱计算长度的影响显著,通过分析不同楼板刚度与计算长度之间的变化规律,确定经济合理的计算长度。通过有限元分析验证巨型柱分叉节点、巨型柱与转换桁架连接节点等关键节点设计的安全性。本工程中巨型柱采用非埋入式柱脚,并设置翼墙扩散柱脚内力,通过有限元验证该柱脚在罕遇地震不屈服控制工况下的可靠性。
巨型柱设计是中信大厦结构设计的重点之一。采用建筑结构一体化设计方法,对巨型柱几何精确控制,实现建筑效果与结构传力的统一。通过合理地分腔构造设计,解决巨型柱复杂截面变化的同时,确保其传力可靠、施工可行。楼板刚度对巨型柱计算长度的影响显著,通过分析不同楼板刚度与计算长度之间的变化规律,确定经济合理的计算长度。通过有限元分析验证巨型柱分叉节点、巨型柱与转换桁架连接节点等关键节点设计的安全性。本工程中巨型柱采用非埋入式柱脚,并设置翼墙扩散柱脚内力,通过有限元验证该柱脚在罕遇地震不屈服控制工况下的可靠性。
2022, 52(9): 87-93.
doi: 10.13204/j.gyjzg22031516
摘要:
提出一种新的钢筋与不同种类骨料混凝土间黏结强度的计算方法。结合748组试验数据,引入神经网络动态更新理论,建立了基于神经网络方法的黏结强度多参数预测模型,通过对黏结强度影响因素显著性的分析,利用神经网络参数剔除法简化了预测模型,并提出了临界锚固长度计算式。结果表明:钢筋与混凝土黏结强度主要受混凝土抗拉强度、锚固长度、钢筋直径和混凝土保护层厚度等因素的影响;建议模型具有较高预测精度,模型预测值与试验值比值的平均值和变异系数分别为1.052和0.337,为预测钢筋与混凝土黏结强度提供了新思路。
提出一种新的钢筋与不同种类骨料混凝土间黏结强度的计算方法。结合748组试验数据,引入神经网络动态更新理论,建立了基于神经网络方法的黏结强度多参数预测模型,通过对黏结强度影响因素显著性的分析,利用神经网络参数剔除法简化了预测模型,并提出了临界锚固长度计算式。结果表明:钢筋与混凝土黏结强度主要受混凝土抗拉强度、锚固长度、钢筋直径和混凝土保护层厚度等因素的影响;建议模型具有较高预测精度,模型预测值与试验值比值的平均值和变异系数分别为1.052和0.337,为预测钢筋与混凝土黏结强度提供了新思路。
2022, 52(9): 94-100,107.
doi: 10.13204/j.gyjzg21052302
摘要:
对高烈度区的高层建筑采用不同隔震方案的减震效果进行了对比分析,包括单一铅芯橡胶支座隔震、单一天然橡胶支座隔震、铅芯和天然橡胶支座混合隔震,以及上述方案分别与黏滞阻尼器组合的混合减隔震共6个方案。采用黏滞阻尼器和天然橡胶支座混合减隔震方案,并以分析得到的最优阻尼指数和阻尼系数为基础,分析了降低隔震上部结构的自振周期对减震效果的影响。通过对比分析可知,隔震层增设黏滞阻尼器,可以明显提高减震效果,降低水平向减震系数,减少支座拉应力和位移。对上部结构较柔的高层隔震建筑,仅依靠调整橡胶支座和黏滞阻尼器的布置或参数较难实现预期的减震目标,较为有效的方法是提高上部结构的刚度,降低上部结构的自振周期。阻尼器出力增加并不一定能减小水平向减震系数、支座拉应力。阻尼系数和阻尼指数对水平向减震系数和支座拉应力的影响有一个最优值。
对高烈度区的高层建筑采用不同隔震方案的减震效果进行了对比分析,包括单一铅芯橡胶支座隔震、单一天然橡胶支座隔震、铅芯和天然橡胶支座混合隔震,以及上述方案分别与黏滞阻尼器组合的混合减隔震共6个方案。采用黏滞阻尼器和天然橡胶支座混合减隔震方案,并以分析得到的最优阻尼指数和阻尼系数为基础,分析了降低隔震上部结构的自振周期对减震效果的影响。通过对比分析可知,隔震层增设黏滞阻尼器,可以明显提高减震效果,降低水平向减震系数,减少支座拉应力和位移。对上部结构较柔的高层隔震建筑,仅依靠调整橡胶支座和黏滞阻尼器的布置或参数较难实现预期的减震目标,较为有效的方法是提高上部结构的刚度,降低上部结构的自振周期。阻尼器出力增加并不一定能减小水平向减震系数、支座拉应力。阻尼系数和阻尼指数对水平向减震系数和支座拉应力的影响有一个最优值。
2022, 52(9): 101-107.
doi: 10.13204/j.gyjzg21060914
摘要:
为了研究预应力混凝土连续梁桥在采用悬臂施工方法进行施工过程中的徐变效应,对海安新通扬大运河施工过程进行了监控。推出任意时刻桥梁徐变效应的近似计算公式,提出影响系数概念,并线性回归出徐变系数公式。研究表明,回归获得的单一加载龄期徐变系数,可以利用老化理论扩展到任意加载龄期,且与我国现行桥梁规范和美国规范相比,其计算所得结果与实测结果仅存在15%范围内的误差,吻合度好,而我国现行桥梁规范和美国规范计算所得结果应变偏差均超过15%,挠度偏差均整体偏大,因而得到的计算方式具有良好的计算精度。
为了研究预应力混凝土连续梁桥在采用悬臂施工方法进行施工过程中的徐变效应,对海安新通扬大运河施工过程进行了监控。推出任意时刻桥梁徐变效应的近似计算公式,提出影响系数概念,并线性回归出徐变系数公式。研究表明,回归获得的单一加载龄期徐变系数,可以利用老化理论扩展到任意加载龄期,且与我国现行桥梁规范和美国规范相比,其计算所得结果与实测结果仅存在15%范围内的误差,吻合度好,而我国现行桥梁规范和美国规范计算所得结果应变偏差均超过15%,挠度偏差均整体偏大,因而得到的计算方式具有良好的计算精度。
2022, 52(9): 108-114.
doi: 10.13204/j.gyjzG20121908
摘要:
为研究复合材料空间桁架结构用铝合金螺栓球节点的轴向受力性能,开展了使用高强不锈钢螺栓和高强铝合金螺栓的铝合金球节点拉伸与压缩试验。针对不同螺栓材质、不同封板及套筒尺寸的铝合金螺栓球节点试件,分别开展了节点轴向拉伸和压缩试验,获得了不同节点尺寸参数情况下铝合金螺栓球节点的轴向拉压承载响应规律及破坏模式。试验结果表明:S51740高强不锈钢在弹性模量、强度及延性方面均优于7075-T6高强铝合金;因螺栓材质和封板厚度不同,铝合金螺栓球节点在拉伸荷载作用下发生螺栓拉断破坏、封板剪切破坏及球内螺纹剪切破坏,选用高强不锈钢且增加封板厚度能显著提高节点初始刚度;因套筒大小和封板厚度不同,铝合金螺栓球节点在压缩荷载作用下发生套筒压缩破坏和封板剪切破坏,套筒承压面积是节点承压设计的主要控制参数;当铝合金螺栓球节点部件进入塑性后,节点拉伸刚度和压缩刚度均显著降低。
为研究复合材料空间桁架结构用铝合金螺栓球节点的轴向受力性能,开展了使用高强不锈钢螺栓和高强铝合金螺栓的铝合金球节点拉伸与压缩试验。针对不同螺栓材质、不同封板及套筒尺寸的铝合金螺栓球节点试件,分别开展了节点轴向拉伸和压缩试验,获得了不同节点尺寸参数情况下铝合金螺栓球节点的轴向拉压承载响应规律及破坏模式。试验结果表明:S51740高强不锈钢在弹性模量、强度及延性方面均优于7075-T6高强铝合金;因螺栓材质和封板厚度不同,铝合金螺栓球节点在拉伸荷载作用下发生螺栓拉断破坏、封板剪切破坏及球内螺纹剪切破坏,选用高强不锈钢且增加封板厚度能显著提高节点初始刚度;因套筒大小和封板厚度不同,铝合金螺栓球节点在压缩荷载作用下发生套筒压缩破坏和封板剪切破坏,套筒承压面积是节点承压设计的主要控制参数;当铝合金螺栓球节点部件进入塑性后,节点拉伸刚度和压缩刚度均显著降低。
2022, 52(9): 115-120.
doi: 10.13204/j.gyjzG22041108
摘要:
LNG不锈钢储罐建造工期一般为6~8个月,施工过程中钢材表面受到太阳辐射作用引起温度效应会对结构产生影响。通过有限元模拟,研究储罐罐壁在太阳辐射下的非均匀温度场分布规律。结果表明:纬度每增加10°,最高温度增加约3%;考虑太阳辐射作用与仅考虑重力作用工况相比,罐壁的最大应力和最大径向位移分别增加了96%和832%;在进行保冷层施工时,需要预留30mm的间隙,以保证结构完整性。
LNG不锈钢储罐建造工期一般为6~8个月,施工过程中钢材表面受到太阳辐射作用引起温度效应会对结构产生影响。通过有限元模拟,研究储罐罐壁在太阳辐射下的非均匀温度场分布规律。结果表明:纬度每增加10°,最高温度增加约3%;考虑太阳辐射作用与仅考虑重力作用工况相比,罐壁的最大应力和最大径向位移分别增加了96%和832%;在进行保冷层施工时,需要预留30mm的间隙,以保证结构完整性。
2022, 52(9): 121-128.
doi: 10.13204/j.gyjzg22030601
摘要:
为研究新型装配式钢-混组合梁的抗剪连接性能,设计了四类抗剪连接构造,包括局部叠合式连接、UHPC矩形后浇带连接、UHPC齿槽形后浇带连接、带后置抗剪钢筋的齿槽形后浇带连接,制作了10个试件并进行静力推出试验;通过试验现象与数据结果,分析了栓钉直径、后浇混凝土强度、抗剪槽、后置抗剪钢筋等不同构造对组合梁破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性和极限承载力的影响。研究结果表明:装配式组合梁的抗剪连接承载力随着栓钉直径和后浇混凝土强度的增大而提高;后浇部分采用UHPC齿槽形剪力键和齿槽内放置抗剪钢筋可极大提高试件的抗剪承载力;后浇带连接UHPC组合梁的纵向抗剪机理和破坏形态不同于传统组合梁,在界面剪力作用下,预制-后浇界面成为薄弱区域并先于栓钉和栓钉周围混凝土发生破坏。
为研究新型装配式钢-混组合梁的抗剪连接性能,设计了四类抗剪连接构造,包括局部叠合式连接、UHPC矩形后浇带连接、UHPC齿槽形后浇带连接、带后置抗剪钢筋的齿槽形后浇带连接,制作了10个试件并进行静力推出试验;通过试验现象与数据结果,分析了栓钉直径、后浇混凝土强度、抗剪槽、后置抗剪钢筋等不同构造对组合梁破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性和极限承载力的影响。研究结果表明:装配式组合梁的抗剪连接承载力随着栓钉直径和后浇混凝土强度的增大而提高;后浇部分采用UHPC齿槽形剪力键和齿槽内放置抗剪钢筋可极大提高试件的抗剪承载力;后浇带连接UHPC组合梁的纵向抗剪机理和破坏形态不同于传统组合梁,在界面剪力作用下,预制-后浇界面成为薄弱区域并先于栓钉和栓钉周围混凝土发生破坏。
2022, 52(9): 129-137.
doi: 10.13204/j.gyjzg21081705
摘要:
为了研究负弯矩及剪力共同作用下钢-混凝土蜂窝组合梁腹板屈曲性能,在对两根蜂窝组合梁和一根蜂窝钢梁试件进行静力加载试验的基础上,建立了含初始几何缺陷的蜂窝组合梁的非线性有限元模型,对经过验证的有限元模型进行参数研究,分析开孔率、腹板高厚比对蜂窝组合梁腹板屈曲性能的影响。研究表明:蜂窝梁上设置混凝土板可以提高试件屈服荷载和极限荷载,对腹板抗屈曲能力有一定提升;腹板高厚比对腹板屈曲性能影响较为显著,减小腹板高厚比可以提高组合梁的屈曲荷载,增强试件腹板抗屈曲性能;开孔率对腹板屈曲性能影响较大,减小开孔率可以提高组合梁的屈曲荷载;当高厚比在58以下时蜂窝组合梁强度破坏先于稳定破坏发生。
为了研究负弯矩及剪力共同作用下钢-混凝土蜂窝组合梁腹板屈曲性能,在对两根蜂窝组合梁和一根蜂窝钢梁试件进行静力加载试验的基础上,建立了含初始几何缺陷的蜂窝组合梁的非线性有限元模型,对经过验证的有限元模型进行参数研究,分析开孔率、腹板高厚比对蜂窝组合梁腹板屈曲性能的影响。研究表明:蜂窝梁上设置混凝土板可以提高试件屈服荷载和极限荷载,对腹板抗屈曲能力有一定提升;腹板高厚比对腹板屈曲性能影响较为显著,减小腹板高厚比可以提高组合梁的屈曲荷载,增强试件腹板抗屈曲性能;开孔率对腹板屈曲性能影响较大,减小开孔率可以提高组合梁的屈曲荷载;当高厚比在58以下时蜂窝组合梁强度破坏先于稳定破坏发生。
2022, 52(9): 138-146.
doi: 10.13204/j.gyjzg21072201
摘要:
提出一种新型的柱柱连接方式,其由上下方钢管柱、吊钩和弯板组成,上下柱之间无需焊接,能有效提高施工效率,缩短施工周期。对9个试件分别进行了抗拉试验研究,分析了荷载-位移和荷载-应变变化规律,得到了试件的破坏模式、延性性能和极限承载力。通过参数分析,得到了柱柱连接节点弯板厚度、弯板宽度、弯板长度、吊钩长度、钢筋直径、有无螺栓和弯板因素对柱柱连接节点承载力的影响。根据试验结果,针对所研究的柱柱连接节点提出了在实际工程中使用的合理化建议。
提出一种新型的柱柱连接方式,其由上下方钢管柱、吊钩和弯板组成,上下柱之间无需焊接,能有效提高施工效率,缩短施工周期。对9个试件分别进行了抗拉试验研究,分析了荷载-位移和荷载-应变变化规律,得到了试件的破坏模式、延性性能和极限承载力。通过参数分析,得到了柱柱连接节点弯板厚度、弯板宽度、弯板长度、吊钩长度、钢筋直径、有无螺栓和弯板因素对柱柱连接节点承载力的影响。根据试验结果,针对所研究的柱柱连接节点提出了在实际工程中使用的合理化建议。
2022, 52(9): 147-152,120.
doi: 10.13204/j.gyjzg22010519
摘要:
根据轴心受压和偏心受压的钢管约束型钢混凝土(TSRC)圆柱承载力现有计算公式,提出了轴压和偏压TSRC圆柱承载力的神经网络分析模型。选取10个影响承载力的敏感参数来确定输入层的节点个数,以轴压或偏压TSRC圆柱承载力作为输出层;隐含层节点数采用试凑法,根据均方误差MSE与相关系数R确定为12,由此建立了N10-12-1神经网络分析模型。该神经网络分析模型对承载力的预测结果显示,最大误差仅为6.08%,说明建立的轴压和偏压TSRC圆柱承载力神经网络分析模型是一种较好的方法。最后基于Garson算法进行敏感性分析,得到了各输入参数对TSRC圆柱承载力的影响程度,可供工程设计参考。
根据轴心受压和偏心受压的钢管约束型钢混凝土(TSRC)圆柱承载力现有计算公式,提出了轴压和偏压TSRC圆柱承载力的神经网络分析模型。选取10个影响承载力的敏感参数来确定输入层的节点个数,以轴压或偏压TSRC圆柱承载力作为输出层;隐含层节点数采用试凑法,根据均方误差MSE与相关系数R确定为12,由此建立了N10-12-1神经网络分析模型。该神经网络分析模型对承载力的预测结果显示,最大误差仅为6.08%,说明建立的轴压和偏压TSRC圆柱承载力神经网络分析模型是一种较好的方法。最后基于Garson算法进行敏感性分析,得到了各输入参数对TSRC圆柱承载力的影响程度,可供工程设计参考。
2022, 52(9): 153-160.
doi: 10.13204/j.gyjzG22030702
摘要:
通过对6组火灾后梁端约束H型钢梁-柱节点(JD2-2未经过受火试验)进行拟静力试验,得到节点滞回曲线及骨架曲线,分析了试件的承载力、刚度退化、延性及耗能能力的变化情况。研究结果表明:两端外伸端板连接节点具有良好的变形及耗能能力,一端外伸端板连接节点耗能能力较弱,适用于非抗震区;火灾作用使节点的强度、刚度及延性均有所下降,对耗能能力无影响;增加端板厚度可以提高火灾后节点的承载力和耗能能力,但对改善火灾后节点的延性作用不大;梁端设置加劲肋和端板下部设置抗剪支托可以提高火灾后节点的延性及耗能能力,但对火灾后节点承载力的提高不明显。
通过对6组火灾后梁端约束H型钢梁-柱节点(JD2-2未经过受火试验)进行拟静力试验,得到节点滞回曲线及骨架曲线,分析了试件的承载力、刚度退化、延性及耗能能力的变化情况。研究结果表明:两端外伸端板连接节点具有良好的变形及耗能能力,一端外伸端板连接节点耗能能力较弱,适用于非抗震区;火灾作用使节点的强度、刚度及延性均有所下降,对耗能能力无影响;增加端板厚度可以提高火灾后节点的承载力和耗能能力,但对改善火灾后节点的延性作用不大;梁端设置加劲肋和端板下部设置抗剪支托可以提高火灾后节点的延性及耗能能力,但对火灾后节点承载力的提高不明显。
2022, 52(9): 161-169.
doi: 10.13204/j.gyjzg20112911
摘要:
为了简化型钢混凝土异形柱空间框架地震反应分析模型,以双向2跨8层型钢混凝土异形柱空间框架为分析原型,基于OpenSeesNavigator有限元软件平台,建立了双向地震作用下的空间框架、单向地震作用下的空间框架、单向地震作用下的平面框架作为研究对象,其中平面框架通过调整其从属面积宽度达到与空间框架周期相等的目的。对比分析三者在不同地震作用下的加速度反应、位移反应、基底剪力-顶层位移滞回曲线、耗能能力等地震反应验证了简化方法的合理性。结果表明,三者在不同地震作用下的动力反应相似,型钢混凝土异形柱平面框架分析模型经过质量调整后用于替代空间框架进行地震反应分析是可行的。
为了简化型钢混凝土异形柱空间框架地震反应分析模型,以双向2跨8层型钢混凝土异形柱空间框架为分析原型,基于OpenSeesNavigator有限元软件平台,建立了双向地震作用下的空间框架、单向地震作用下的空间框架、单向地震作用下的平面框架作为研究对象,其中平面框架通过调整其从属面积宽度达到与空间框架周期相等的目的。对比分析三者在不同地震作用下的加速度反应、位移反应、基底剪力-顶层位移滞回曲线、耗能能力等地震反应验证了简化方法的合理性。结果表明,三者在不同地震作用下的动力反应相似,型钢混凝土异形柱平面框架分析模型经过质量调整后用于替代空间框架进行地震反应分析是可行的。
2022, 52(9): 170-177,185.
doi: 10.13204/j.gyjzG21090615
摘要:
为解决外环板节点施工困难、装配化程度低等问题,提出一种新型外环盖板式梁柱节点。采用有限元分析软件ABAQUS对其进行数值模拟,研究典型试件的传力机理、屈服机制、破坏模态、刚度和耗能能力。在此基础上,深入分析盖板尺寸、钢管径厚比和CFRP配置率对节点抗震性能的影响。结果表明:节点屈服始于塑性铰区钢梁翼缘中部,经由翼缘扩展至腹板,继而全截面屈服。节点的极限转角为0.053rad,其转动性能良好,表现为半刚性连接。增加盖板尺寸和钢管径厚比均可提高节点承载力,其最优配比:盖板宽度为0.7~0.9倍钢梁高度;盖板厚度为0.7~1.2倍钢梁翼缘厚度;钢管径厚比取30~50;CFRP配置率满足柱自身承载能力和变形能力即可。
为解决外环板节点施工困难、装配化程度低等问题,提出一种新型外环盖板式梁柱节点。采用有限元分析软件ABAQUS对其进行数值模拟,研究典型试件的传力机理、屈服机制、破坏模态、刚度和耗能能力。在此基础上,深入分析盖板尺寸、钢管径厚比和CFRP配置率对节点抗震性能的影响。结果表明:节点屈服始于塑性铰区钢梁翼缘中部,经由翼缘扩展至腹板,继而全截面屈服。节点的极限转角为0.053rad,其转动性能良好,表现为半刚性连接。增加盖板尺寸和钢管径厚比均可提高节点承载力,其最优配比:盖板宽度为0.7~0.9倍钢梁高度;盖板厚度为0.7~1.2倍钢梁翼缘厚度;钢管径厚比取30~50;CFRP配置率满足柱自身承载能力和变形能力即可。
2022, 52(9): 178-185.
doi: 10.13204/j.gyjzg21091006
摘要:
烟囱的风致效应是设计中不可忽略的控制因素之一。位于武汉市的某矩形截面烟囱（高约100m）采用鱼鳞状覆面装饰,既可以起到装饰的效果,也可能会抑制其风荷载,此外,邻近的厂房（高约50m）也会对烟囱产生显著的气动干扰效应。因此,以刚性模型测压风洞试验为手段,对其风荷载（体型系数）和风振响应（等效静力风荷载）进行研究。研究表明:烟囱覆面的鱼鳞状处理可以明显减小矩形烟囱的迎风面风荷载（体型系数）和横向漩涡脱落效应;临近厂房对烟囱的气动干扰效应非常明显:位于上游时使烟囱迎风面的正压变成负压,位于下游时使烟囱一侧侧风面的负压变成正压,位于一侧时使烟囱靠近的侧风面的负压值变大,甚至因受到厂房的分离流和漩涡脱落的影响使迎风面变成了负压;基于CQC-反演法的顺风向等效静力风荷载与GB5009—2012《建筑结构荷载规范》的方法较接近,而横风向和扭转等效静力风荷载则差别较大。
烟囱的风致效应是设计中不可忽略的控制因素之一。位于武汉市的某矩形截面烟囱（高约100m）采用鱼鳞状覆面装饰,既可以起到装饰的效果,也可能会抑制其风荷载,此外,邻近的厂房（高约50m）也会对烟囱产生显著的气动干扰效应。因此,以刚性模型测压风洞试验为手段,对其风荷载（体型系数）和风振响应（等效静力风荷载）进行研究。研究表明:烟囱覆面的鱼鳞状处理可以明显减小矩形烟囱的迎风面风荷载（体型系数）和横向漩涡脱落效应;临近厂房对烟囱的气动干扰效应非常明显:位于上游时使烟囱迎风面的正压变成负压,位于下游时使烟囱一侧侧风面的负压变成正压,位于一侧时使烟囱靠近的侧风面的负压值变大,甚至因受到厂房的分离流和漩涡脱落的影响使迎风面变成了负压;基于CQC-反演法的顺风向等效静力风荷载与GB5009—2012《建筑结构荷载规范》的方法较接近,而横风向和扭转等效静力风荷载则差别较大。
2022, 52(9): 186-192,213.
doi: 10.13204/j.gyjzG22012005
摘要:
随着西部大开发和振兴东北战略进一步深化,各种寒区工程得以大规模修建。为了保证建、构筑物的寿命,使其在服役期内能够保持正常的工作状态,要求冻土和结构物具有良好的冻结强度和稳定性,冻土-结构接触面特性是冻土力学特性最直接的反映,而接触面粗糙度是影响这一特性的重要因素。因此主要从粗糙度出发,根据国内外现有冻土-结构接触面剪切试验研究成果,从粗糙度的评定、粗糙度对力学特性的影响及其微观机理等方面进行了系统的分析;最后基于Gompertz模型构建了可考虑粗糙度影响的接触面剪应力-剪切位移本构模型,验证表明,该模型能够较好地描述接触面的剪应力-剪切位移发展规律。
随着西部大开发和振兴东北战略进一步深化,各种寒区工程得以大规模修建。为了保证建、构筑物的寿命,使其在服役期内能够保持正常的工作状态,要求冻土和结构物具有良好的冻结强度和稳定性,冻土-结构接触面特性是冻土力学特性最直接的反映,而接触面粗糙度是影响这一特性的重要因素。因此主要从粗糙度出发,根据国内外现有冻土-结构接触面剪切试验研究成果,从粗糙度的评定、粗糙度对力学特性的影响及其微观机理等方面进行了系统的分析;最后基于Gompertz模型构建了可考虑粗糙度影响的接触面剪应力-剪切位移本构模型,验证表明,该模型能够较好地描述接触面的剪应力-剪切位移发展规律。
2022, 52(9): 193-197.
doi: 10.13204/j.gyjzg21082515
摘要:
为研究洞桩法地下车站施工过程中节理因素对导洞围岩稳定性的影响,以长春市亚泰大街站为工程背景,建立了导洞遍布节理模型,针对部分节理参数建立6因素5水平正交方案,进行参数敏感性分析。研究表明:影响导洞围岩稳定性的节理因素从大到小排序依次是节理内摩擦角、节理黏聚力、节理倾角、节理剪胀角、节理抗拉强度、节理倾向;且随着节理内摩擦角和节理黏聚力的增大,导洞围岩稳定性逐渐增加。
为研究洞桩法地下车站施工过程中节理因素对导洞围岩稳定性的影响,以长春市亚泰大街站为工程背景,建立了导洞遍布节理模型,针对部分节理参数建立6因素5水平正交方案,进行参数敏感性分析。研究表明:影响导洞围岩稳定性的节理因素从大到小排序依次是节理内摩擦角、节理黏聚力、节理倾角、节理剪胀角、节理抗拉强度、节理倾向;且随着节理内摩擦角和节理黏聚力的增大,导洞围岩稳定性逐渐增加。
2022, 52(9): 198-205.
doi: 10.13204/j.gyjzG21082101
摘要:
以能源桩为研究对象,结合土壤分层渗流的实际工程地质情况,根据能量守恒原理建立能源桩传热微分方程,采用分离变量和拉普拉斯变换求得了分层渗流土壤能源桩传热的过余温度表达式。通过计算,验证了传热模型的正确性。基于该模型讨论了土壤热物理性质、渗流速度等因素对过余温度分布的影响。结果表明:桩体上、下相邻土层热物理性质变化会对桩顶和桩底范围内的过余温度分布产生影响,且对桩的总换热量有一定影响;渗流会显著影响土层内过余温度的分布,离能源桩中心相同距离处,上游土层过余温度低于下游土层;渗流速度越大,土层内过余温度等温线偏移越显著;热输运效应越明显,能源桩的换热效率越高。
以能源桩为研究对象,结合土壤分层渗流的实际工程地质情况,根据能量守恒原理建立能源桩传热微分方程,采用分离变量和拉普拉斯变换求得了分层渗流土壤能源桩传热的过余温度表达式。通过计算,验证了传热模型的正确性。基于该模型讨论了土壤热物理性质、渗流速度等因素对过余温度分布的影响。结果表明:桩体上、下相邻土层热物理性质变化会对桩顶和桩底范围内的过余温度分布产生影响,且对桩的总换热量有一定影响;渗流会显著影响土层内过余温度的分布,离能源桩中心相同距离处,上游土层过余温度低于下游土层;渗流速度越大,土层内过余温度等温线偏移越显著;热输运效应越明显,能源桩的换热效率越高。
2022, 52(9): 206-213.
doi: 10.13204/j.gyjzG21082505
摘要:
结合大直径超长灌注桩锚桩-堆载联合法静载试验工程实例,探讨锚桩和堆载对试桩沉降的影响。通过建立三维数值模型,分析了采用锚桩-堆载联合法时,支墩和锚桩承、卸荷过程对试桩的影响,包括桩土沉降、桩身轴力、监测点位移及试桩承载性能。研究结果表明:对于大直径超长桩锚桩-堆载联合法静载试验,锚桩受拉上拔会明显带动桩周土上移,促使试桩桩侧正摩阻力提前发挥;应重视锚桩受荷上拔对试桩竖向位移的减小效应,严格控制锚桩与试桩的间距,确保锚桩与试桩的间距满足技术标准的要求,条件允许时宜采用较大的锚桩-试桩间距;建议采用高精度水准仪或全站仪对试桩桩顶竖向位移进行监测和校核,以便剔除支墩及锚桩承、卸荷过程对基准点位移的影响,避免误判。
结合大直径超长灌注桩锚桩-堆载联合法静载试验工程实例,探讨锚桩和堆载对试桩沉降的影响。通过建立三维数值模型,分析了采用锚桩-堆载联合法时,支墩和锚桩承、卸荷过程对试桩的影响,包括桩土沉降、桩身轴力、监测点位移及试桩承载性能。研究结果表明:对于大直径超长桩锚桩-堆载联合法静载试验,锚桩受拉上拔会明显带动桩周土上移,促使试桩桩侧正摩阻力提前发挥;应重视锚桩受荷上拔对试桩竖向位移的减小效应,严格控制锚桩与试桩的间距,确保锚桩与试桩的间距满足技术标准的要求,条件允许时宜采用较大的锚桩-试桩间距;建议采用高精度水准仪或全站仪对试桩桩顶竖向位移进行监测和校核,以便剔除支墩及锚桩承、卸荷过程对基准点位移的影响,避免误判。
2022, 52(9): 214-218,160.
doi: 10.13204/j.gyjzg21062506
摘要:
地下结构地震反应分析需要考虑结构-地基的动力相互作用,其中场地土层的自由场反应分析是确定地震输入的关键。通过对竖向纵波与水平向横波联合作用下土层自由场反应的研究,发现与仅考虑水平向横波相比,联合考虑水平与竖向输入波时地表土体的短周期谐波含量更丰富,地表水平向响应增大。因此,对于抗震安全等级要求较高的复杂地下结构,其地震输入应考虑竖向纵波的影响。此外,分析了水位变化及加载强度对土层动力反应的影响。分析显示:随输入地震波强度的增大,土层的应力状态改变,地表放大系数沿竖向逐渐增大,而在水平向逐步降低;由于水位变化,地表振动的频率响应曲线发生了改变,水位下降引起地表水平向振动减小,而竖向地震响应增大。
地下结构地震反应分析需要考虑结构-地基的动力相互作用,其中场地土层的自由场反应分析是确定地震输入的关键。通过对竖向纵波与水平向横波联合作用下土层自由场反应的研究,发现与仅考虑水平向横波相比,联合考虑水平与竖向输入波时地表土体的短周期谐波含量更丰富,地表水平向响应增大。因此,对于抗震安全等级要求较高的复杂地下结构,其地震输入应考虑竖向纵波的影响。此外,分析了水位变化及加载强度对土层动力反应的影响。分析显示:随输入地震波强度的增大,土层的应力状态改变,地表放大系数沿竖向逐渐增大,而在水平向逐步降低;由于水位变化,地表振动的频率响应曲线发生了改变,水位下降引起地表水平向振动减小,而竖向地震响应增大。
2022, 52(9): 219-223,146.
doi: 10.13204/j.gyjzG22062508
摘要:
依托苏州地铁3号线现代大道站～娄江大道站区间重叠盾构隧道下穿给水管段,采用数值方法分析不同施工顺序（先下后上、先上后下）对新建结构-既有结构-地表力学性能的影响,综合考虑地表沉降、给水管与隧道衬砌结构力学性能,给出重叠隧道下穿给水管施工顺序建议。结合现场监测结果,分析施工对给水管变形的影响,得到以下结论:1)重叠隧道两次施工均会对给水管产生两次扰动,且不利影响会叠加;2)下部隧道施工对地表沉降与给水管变形影响小于上部隧道施工产生的影响;3)综合考虑,推荐采用先下后上的施工顺序;4)重叠隧道的施工引起给水管的变形不影响给水管的正常使用。
依托苏州地铁3号线现代大道站～娄江大道站区间重叠盾构隧道下穿给水管段,采用数值方法分析不同施工顺序（先下后上、先上后下）对新建结构-既有结构-地表力学性能的影响,综合考虑地表沉降、给水管与隧道衬砌结构力学性能,给出重叠隧道下穿给水管施工顺序建议。结合现场监测结果,分析施工对给水管变形的影响,得到以下结论:1)重叠隧道两次施工均会对给水管产生两次扰动,且不利影响会叠加;2)下部隧道施工对地表沉降与给水管变形影响小于上部隧道施工产生的影响;3)综合考虑,推荐采用先下后上的施工顺序;4)重叠隧道的施工引起给水管的变形不影响给水管的正常使用。
2022, 52(9): 224-228.
doi: 10.13204/j.gyjzG22062006
摘要:
核电安全壳结构承受双向预压应力作用,已有的单轴应力状态徐变计算方法无法计算双向应力下的混凝土徐变变形。考虑双轴应力状态对徐变泊松效应及徐变函数的影响,首先构建了以应力比为参数的双轴徐变泊松比矩阵,基于B4单轴徐变理论模型发展了以Dirichlet级数为表达的双轴受压徐变函数。综合考虑泊松效应及材料黏弹性特性,提出了双轴受压应力下混凝土徐变非线性理论模型。通过计算与试验结果的对比,验证了模型的准确性。最后将该模型应用于预应力损失分析,为服役核电安全壳预应力时变性损失分析及结构延寿性态评估提供了参考。
核电安全壳结构承受双向预压应力作用,已有的单轴应力状态徐变计算方法无法计算双向应力下的混凝土徐变变形。考虑双轴应力状态对徐变泊松效应及徐变函数的影响,首先构建了以应力比为参数的双轴徐变泊松比矩阵,基于B4单轴徐变理论模型发展了以Dirichlet级数为表达的双轴受压徐变函数。综合考虑泊松效应及材料黏弹性特性,提出了双轴受压应力下混凝土徐变非线性理论模型。通过计算与试验结果的对比,验证了模型的准确性。最后将该模型应用于预应力损失分析,为服役核电安全壳预应力时变性损失分析及结构延寿性态评估提供了参考。
2022, 52(9): 229-233.
doi: 10.13204/j.gyjzG22041823
摘要:
为研究不同掺量的偏高岭土和硅灰对聚苯乙烯泡沫(EPS)混凝土物理力学性能的影响,以不同掺量的偏高岭土和硅灰作为辅助胶凝材料,分别以0%、5%、10%和15%的掺量代替部分水泥,制备了16组不同配合比的EPS混凝土试件,对其吸水率、抗压强度、抗折强度以及劈裂抗拉强度进行了测量。结果表明:一定量的硅灰和偏高岭土的掺入能降低EPS混凝土的吸水率,并能提高其抗压、抗折和劈裂抗拉强度,但当掺量过高时,又会使吸水率增加,强度下降,且二者掺量均为10%时,EPS混凝土的吸水率最低且力学性能最优;虽然偏高岭土的颗粒尺寸大于硅灰,但其“火山灰效应”更强,因而对EPS混凝土力学性能的提高优于硅灰;偏高岭土的硅灰可以改善EPS颗粒与胶凝基体的黏结作用。
为研究不同掺量的偏高岭土和硅灰对聚苯乙烯泡沫(EPS)混凝土物理力学性能的影响,以不同掺量的偏高岭土和硅灰作为辅助胶凝材料,分别以0%、5%、10%和15%的掺量代替部分水泥,制备了16组不同配合比的EPS混凝土试件,对其吸水率、抗压强度、抗折强度以及劈裂抗拉强度进行了测量。结果表明:一定量的硅灰和偏高岭土的掺入能降低EPS混凝土的吸水率,并能提高其抗压、抗折和劈裂抗拉强度,但当掺量过高时,又会使吸水率增加,强度下降,且二者掺量均为10%时,EPS混凝土的吸水率最低且力学性能最优;虽然偏高岭土的颗粒尺寸大于硅灰,但其“火山灰效应”更强,因而对EPS混凝土力学性能的提高优于硅灰;偏高岭土的硅灰可以改善EPS颗粒与胶凝基体的黏结作用。
2022, 52(9): 234-240.
doi: 10.13204/j.gyjzG22070207
摘要:
为推动废弃黏土砖的资源化利用,设计了45个含不同砖骨料取代率(0%,30%,50%,70%,100%)的地聚物再生混凝土试块(15个立方体试块和30个棱柱体试块),并对其力学性能进行试验研究。通过单调受压试验,研究砖骨料地聚物再生混凝土试块抗压强度与砖骨料取代率的关系,得到了棱柱体试块的应力-应变曲线,并对其峰值应力、弹性模量、峰值应变和极限应变等进行分析。结果表明:砖骨料地聚物再生混凝土呈现碎块慢慢剥落,最终在纵截面出现一条斜向贯穿裂缝而引起斜向剪切裂缝破坏;随着砖骨料取代率的升高,试件的抗压强度呈下降趋势,但延性有所提高;当σ≤0.35 fck时,表面并无细微裂纹,试块处于弹性受压状态;当0.35fck≤σ≤0.85 fck,试件表面微裂缝开展,试块在由弹性向弹塑性过渡的阶段;当0.85 fck≤σ≤1.0fck,试件表面破坏加剧,内部有声响及裂缝扩展;峰值荷载过后,试件破坏并丧失承载力。随着砖骨料取代率的增大,试块弹性模量明显降低,棱柱体混凝土试块的峰值应力呈梯度化下降,而峰值应变与极限应变均随着取代率的增加而增大。基于混凝土单轴受压本构模型得到了不同砖骨料取代率下的应力-应变本构模型,且通过模型得到的拟合结果与试验结果吻合良好。
为推动废弃黏土砖的资源化利用,设计了45个含不同砖骨料取代率(0%,30%,50%,70%,100%)的地聚物再生混凝土试块(15个立方体试块和30个棱柱体试块),并对其力学性能进行试验研究。通过单调受压试验,研究砖骨料地聚物再生混凝土试块抗压强度与砖骨料取代率的关系,得到了棱柱体试块的应力-应变曲线,并对其峰值应力、弹性模量、峰值应变和极限应变等进行分析。结果表明:砖骨料地聚物再生混凝土呈现碎块慢慢剥落,最终在纵截面出现一条斜向贯穿裂缝而引起斜向剪切裂缝破坏;随着砖骨料取代率的升高,试件的抗压强度呈下降趋势,但延性有所提高;当σ≤0.35 fck时,表面并无细微裂纹,试块处于弹性受压状态;当0.35fck≤σ≤0.85 fck,试件表面微裂缝开展,试块在由弹性向弹塑性过渡的阶段;当0.85 fck≤σ≤1.0fck,试件表面破坏加剧,内部有声响及裂缝扩展;峰值荷载过后,试件破坏并丧失承载力。随着砖骨料取代率的增大,试块弹性模量明显降低,棱柱体混凝土试块的峰值应力呈梯度化下降,而峰值应变与极限应变均随着取代率的增加而增大。基于混凝土单轴受压本构模型得到了不同砖骨料取代率下的应力-应变本构模型,且通过模型得到的拟合结果与试验结果吻合良好。
