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2017年 第47卷 第7期
2017, 47(7): 1-5.
doi: 10.13204/j.gyjz201707001
摘要:
高强螺栓型钢连接节点是影响装配式混凝土梁柱节点抗震性能的关键连接部分。对高强螺栓型钢连接节点进行低周反复荷载试验以考察其受力特性,利用有限元软件ABAQUS建立数值分析模型并与试验结果进行验证对比,进而利用有限元模型进行参数分析,研究法兰板厚度、肋板长度、肋板厚度等参数对螺栓型钢连接节点的受力性能的影响,同时给出了针对这种连接节点的设计方法。
高强螺栓型钢连接节点是影响装配式混凝土梁柱节点抗震性能的关键连接部分。对高强螺栓型钢连接节点进行低周反复荷载试验以考察其受力特性,利用有限元软件ABAQUS建立数值分析模型并与试验结果进行验证对比,进而利用有限元模型进行参数分析,研究法兰板厚度、肋板长度、肋板厚度等参数对螺栓型钢连接节点的受力性能的影响,同时给出了针对这种连接节点的设计方法。
2017, 47(7): 6-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201707002
摘要:
提出了一种端板型装配式钢结构梁柱节点,其由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者之间的连接装置组成。通过调整翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,可控制翼缘连接盖板处连接刚度的变化,从而利用翼缘连接盖板的变形进行耗能,确保梁柱等主要构件保持弹性不发生破坏,实现节点的震后快速修复。通过对6个节点的数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力及螺栓拉力变化等,分析了悬臂梁段翼缘厚度、悬臂梁段端板与普通梁段端板之间间隙、中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度和翼缘连接盖板材料等参数对节点关键力学性能的影响规律。分析表明:通过合理设计螺栓及翼缘连接盖板相关参数可保证节点承载能力,确保梁柱等主要构件不发生破坏,实现节点的震后快速修复。
提出了一种端板型装配式钢结构梁柱节点,其由带悬臂梁段圆钢管柱、普通梁段及两者之间的连接装置组成。通过调整翼缘连接盖板的厚度、中间排螺栓间距等参数,可控制翼缘连接盖板处连接刚度的变化,从而利用翼缘连接盖板的变形进行耗能,确保梁柱等主要构件保持弹性不发生破坏,实现节点的震后快速修复。通过对6个节点的数值模拟研究,获得了节点的承载能力、破坏模式、构件应力及螺栓拉力变化等,分析了悬臂梁段翼缘厚度、悬臂梁段端板与普通梁段端板之间间隙、中间排螺栓间距、翼缘连接盖板厚度和翼缘连接盖板材料等参数对节点关键力学性能的影响规律。分析表明:通过合理设计螺栓及翼缘连接盖板相关参数可保证节点承载能力,确保梁柱等主要构件不发生破坏,实现节点的震后快速修复。
2017, 47(7): 13-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201707003
摘要:
为研究企口现浇装配预制梁正截面抗弯及斜截面抗剪性能,制作4根装配预制梁与2根整浇对比梁进行抗弯、抗剪承载力试验。分析装配梁企口形式、位置的不同对其承载力、裂缝开展情况、破坏过程、挠度曲线、钢筋及混凝土应变规律的影响。试验表明:裂缝在装配梁企口处发展较快,企口截面刚度有所降低,装配梁的破坏过程和变形能力与整浇梁相似,开裂荷载和极限荷载与整浇梁基本相同。
为研究企口现浇装配预制梁正截面抗弯及斜截面抗剪性能,制作4根装配预制梁与2根整浇对比梁进行抗弯、抗剪承载力试验。分析装配梁企口形式、位置的不同对其承载力、裂缝开展情况、破坏过程、挠度曲线、钢筋及混凝土应变规律的影响。试验表明:裂缝在装配梁企口处发展较快,企口截面刚度有所降低,装配梁的破坏过程和变形能力与整浇梁相似,开裂荷载和极限荷载与整浇梁基本相同。
2017, 47(7): 25-28.
doi: 10.13204/j.gyjz201707005
摘要:
为研究预制混凝土转角柱的承载力,对2根足尺的转角柱试件进行轴压试验研究和有限元分析。通过对转角柱承载力进行试验、有限元、规范计算的对比分析,得出规范计算值比有限元值和试验值小,表明按规范设计安全可靠。同时讨论转角柱承载力的影响因素,结果表明:柱顶小柱的尺寸精度对转角柱的承载力影响最大,初始偏心次之,初始弯曲的影响最小。
为研究预制混凝土转角柱的承载力,对2根足尺的转角柱试件进行轴压试验研究和有限元分析。通过对转角柱承载力进行试验、有限元、规范计算的对比分析,得出规范计算值比有限元值和试验值小,表明按规范设计安全可靠。同时讨论转角柱承载力的影响因素,结果表明:柱顶小柱的尺寸精度对转角柱的承载力影响最大,初始偏心次之,初始弯曲的影响最小。
2017, 47(7): 29-33.
doi: 10.13204/j.gyjz201707006
摘要:
为提高现有叠合楼板抗弯性能,满足大跨度结构要求,提出一种新型灌浆钢管桁架混凝土叠合板。通过对两块两端简支的叠合板进行均布荷载试验,研究了叠合板的变形性能、裂缝开展规律、承载力及破坏模态等,并对叠合板的抗弯承载力和变形性能进行了理论分析。试验结果表明:叠合板具有良好的延性,满足施工要求。
为提高现有叠合楼板抗弯性能,满足大跨度结构要求,提出一种新型灌浆钢管桁架混凝土叠合板。通过对两块两端简支的叠合板进行均布荷载试验,研究了叠合板的变形性能、裂缝开展规律、承载力及破坏模态等,并对叠合板的抗弯承载力和变形性能进行了理论分析。试验结果表明:叠合板具有良好的延性,满足施工要求。
2017, 47(7): 34-39.
doi: 10.13204/j.gyjz201707007
摘要:
提出两种新型节点——U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点,用于连接外挂预制墙板与钢框架主体结构,其中对用T型吊挂可控滑移节点的外挂预制墙板加设保温装饰层,实现墙体-保温-装饰一体化。为了研究地震作用下外挂预制墙板钢框架的抗震性能,设计加工3个单层单跨试验构件,即纯框架试件、采用U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点连接的外挂预制墙板钢框架试件,并进行低周往复加载试验,详细对比了3个试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、刚度退化规律及耗能能力等。研究结果表明:U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点都能有效保证外挂预制墙板在地震作用下不脱落,且变形较小;外挂预制墙板和钢框架结构整体表现出良好的抗震性能和变形能力。
提出两种新型节点——U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点,用于连接外挂预制墙板与钢框架主体结构,其中对用T型吊挂可控滑移节点的外挂预制墙板加设保温装饰层,实现墙体-保温-装饰一体化。为了研究地震作用下外挂预制墙板钢框架的抗震性能,设计加工3个单层单跨试验构件,即纯框架试件、采用U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点连接的外挂预制墙板钢框架试件,并进行低周往复加载试验,详细对比了3个试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、刚度退化规律及耗能能力等。研究结果表明:U型连接节点和T型吊挂可控滑移节点都能有效保证外挂预制墙板在地震作用下不脱落,且变形较小;外挂预制墙板和钢框架结构整体表现出良好的抗震性能和变形能力。
2017, 47(7): 40-45.
doi: 10.13204/j.gyjz201707008
摘要:
为研究采用玻璃纤维复材筋拉结制作的预制混凝土夹芯保温外墙板的平面外抗弯性能,采用7块夹芯保温墙板和4个现浇混凝土墙板作为对比进行平面外静力加载试验。试验研究表明:夹芯保温墙板具有一定的弱组合性,且随着保温板与混凝土板之间黏结力的破坏,组合程度逐渐降低;按照非组合板进行设计,仅考虑内叶板受力的夹芯保温墙板在设计荷载作用下有较大的安全储备,基本处于未开裂阶段;内叶板采用带肋板形式的夹芯保温墙板可以在满足承载力和变形要求的前提下,有效减轻构件质量,提高经济性。
为研究采用玻璃纤维复材筋拉结制作的预制混凝土夹芯保温外墙板的平面外抗弯性能,采用7块夹芯保温墙板和4个现浇混凝土墙板作为对比进行平面外静力加载试验。试验研究表明:夹芯保温墙板具有一定的弱组合性,且随着保温板与混凝土板之间黏结力的破坏,组合程度逐渐降低;按照非组合板进行设计,仅考虑内叶板受力的夹芯保温墙板在设计荷载作用下有较大的安全储备,基本处于未开裂阶段;内叶板采用带肋板形式的夹芯保温墙板可以在满足承载力和变形要求的前提下,有效减轻构件质量,提高经济性。
2017, 47(7): 46-51.
doi: 10.13204/j.gyjz201707009
摘要:
玄武岩纤维(BFRP)拉结件是连接混凝土夹芯墙板外墙板中内、外叶墙板的重要构件,在保温外墙板中主要承受拉拔荷载以及剪切荷载。为了研究BFRP拉结件的锚固和抗剪性能,对5组不同温度下的18个中心拔出试件和6个双剪试件分别进行拉拔试验和双剪试验。结果表明:中心拔出试件破坏形态为锥体-黏结复合破坏;常温25℃下,BFRP筋抗拉拔承载力为14.6 k N;低温时黏结强度提高12%~22%,高温时黏结强度下降19%~40%;双剪试件破坏形态为上端两个BFRP受拉锚固失效,下端两个BFRP拉结件断裂破坏;保温板的存在对试件受剪承载力影响不大,但可以减小破坏时内、外叶板的相对滑移值。
玄武岩纤维(BFRP)拉结件是连接混凝土夹芯墙板外墙板中内、外叶墙板的重要构件,在保温外墙板中主要承受拉拔荷载以及剪切荷载。为了研究BFRP拉结件的锚固和抗剪性能,对5组不同温度下的18个中心拔出试件和6个双剪试件分别进行拉拔试验和双剪试验。结果表明:中心拔出试件破坏形态为锥体-黏结复合破坏;常温25℃下,BFRP筋抗拉拔承载力为14.6 k N;低温时黏结强度提高12%~22%,高温时黏结强度下降19%~40%;双剪试件破坏形态为上端两个BFRP受拉锚固失效,下端两个BFRP拉结件断裂破坏;保温板的存在对试件受剪承载力影响不大,但可以减小破坏时内、外叶板的相对滑移值。
2017, 47(7): 52-57.
doi: 10.13204/j.gyjz201707010
摘要:
影响钢结构装配式建筑推广应用的因素之一是配套的围护体系,尤其是外墙体系。因夹芯保温混凝土复合墙板集节能、承重于一体,目前在钢结构建筑外墙中应用较多。但该复合墙板在实际工程应用中仍存在一些问题有待改进,如复合墙板的拆分设计和连接构造、复合墙板的生产质量和精度控制、复合墙板的安装顺序、安装精度和安装工艺等问题。基于此,以实际工程为背景,从复合墙板的设计、制作、安装三个方面分析复合墙板应用中存在的问题,并给出了相应的改进建议。
影响钢结构装配式建筑推广应用的因素之一是配套的围护体系,尤其是外墙体系。因夹芯保温混凝土复合墙板集节能、承重于一体,目前在钢结构建筑外墙中应用较多。但该复合墙板在实际工程应用中仍存在一些问题有待改进,如复合墙板的拆分设计和连接构造、复合墙板的生产质量和精度控制、复合墙板的安装顺序、安装精度和安装工艺等问题。基于此,以实际工程为背景,从复合墙板的设计、制作、安装三个方面分析复合墙板应用中存在的问题,并给出了相应的改进建议。
2017, 47(7): 58-62.
doi: 10.13204/j.gyjz201707011
摘要:
针对"资源节约型和环境友好型社会"建设要求和"再工业化"背景,结合实际建筑设计项目,利用"适宜技术"和"集约化设计策略",对传统工业厂区内建筑复合化设计策略进行探讨和具体分析,并为其日后的相关设计提供一定的指导意义。
针对"资源节约型和环境友好型社会"建设要求和"再工业化"背景,结合实际建筑设计项目,利用"适宜技术"和"集约化设计策略",对传统工业厂区内建筑复合化设计策略进行探讨和具体分析,并为其日后的相关设计提供一定的指导意义。
2017, 47(7): 63-67.
doi: 10.13204/j.gyjz201707012
摘要:
工业遗产呈现了工业历史的发展轨迹,展现了不同时期的科学技术,彰显了历史、技术、社会、艺术和经济等综合价值。作为一个城市历史文脉的见证,工业遗产也蕴藏着巨大的文脉价值内涵。现如今对工业遗产的保护和再利用大多停留在离散化、片段化保护的较为浅显层面行为,其所关联的复杂社会问题并没有得到解决。通过对枣庄中兴煤矿工业遗产的综合价值分析,运用场所精神营造理念,激发中兴煤矿工业遗产地段场所归属感及认同感,恢复场所活力,构建场所精神。
工业遗产呈现了工业历史的发展轨迹,展现了不同时期的科学技术,彰显了历史、技术、社会、艺术和经济等综合价值。作为一个城市历史文脉的见证,工业遗产也蕴藏着巨大的文脉价值内涵。现如今对工业遗产的保护和再利用大多停留在离散化、片段化保护的较为浅显层面行为,其所关联的复杂社会问题并没有得到解决。通过对枣庄中兴煤矿工业遗产的综合价值分析,运用场所精神营造理念,激发中兴煤矿工业遗产地段场所归属感及认同感,恢复场所活力,构建场所精神。
2017, 47(7): 68-72.
doi: 10.13204/j.gyjz201707013
摘要:
工业遗产作为世界遗产领域的重要专题,研究其保存与空间再利用的方法是非常必要的。青岛啤酒厂早期建筑历经德租、日占和国统时期,是同时期最具代表性的工业遗产。通过从建筑环境、建筑实体与细部、内部功能置换三方面对青岛啤酒厂早期建筑的保存与空间再利用进行分析,并对其进行价值评估,从而进一步总结工业遗产活化保存的方法。
工业遗产作为世界遗产领域的重要专题,研究其保存与空间再利用的方法是非常必要的。青岛啤酒厂早期建筑历经德租、日占和国统时期,是同时期最具代表性的工业遗产。通过从建筑环境、建筑实体与细部、内部功能置换三方面对青岛啤酒厂早期建筑的保存与空间再利用进行分析,并对其进行价值评估,从而进一步总结工业遗产活化保存的方法。
2017, 47(7): 73-77.
doi: 10.13204/j.gyjz201707014
摘要:
以某办公楼为例,对其设计目标、设计原则及具体的绿色设计策略作了全面分析,并针对当前绿色办公楼的发展现状,围绕绿色建筑设计的本质,从建筑设计策略制定及绿色技术选用方面提出了相关建议,以期为今后的绿色办公楼设计提供有益参考。
以某办公楼为例,对其设计目标、设计原则及具体的绿色设计策略作了全面分析,并针对当前绿色办公楼的发展现状,围绕绿色建筑设计的本质,从建筑设计策略制定及绿色技术选用方面提出了相关建议,以期为今后的绿色办公楼设计提供有益参考。
2017, 47(7): 78-82.
doi: 10.13204/j.gyjz201707015
摘要:
通过对国内夏热冬冷地区不同城市、不同类型建筑的现场实地调查,总结了目前夏热冬冷地区自保温体系中常用的墙体材料;对烧结页岩空心砌块以及蒸压砂加气混凝土砌块进行了热工性能试验研究。结果表明:烧结页岩空心砌块的热工性能优良,能局部作为夏热冬冷地区居住建筑的自保温墙体材料;烧结页岩空心砌块的热工性能与其孔型、孔洞排布方式以及孔内填充材料相关,通过改变其孔型,增加孔洞排列数或者在其内填充可发性聚苯乙烯板,可以显著提高页岩烧结空心砌块的热工性能;蒸压砂加气混凝土砌块热工性能明显优于其他墙体材料,是一种特别适合于夏热冬冷地区的外墙自保温材料。
通过对国内夏热冬冷地区不同城市、不同类型建筑的现场实地调查,总结了目前夏热冬冷地区自保温体系中常用的墙体材料;对烧结页岩空心砌块以及蒸压砂加气混凝土砌块进行了热工性能试验研究。结果表明:烧结页岩空心砌块的热工性能优良,能局部作为夏热冬冷地区居住建筑的自保温墙体材料;烧结页岩空心砌块的热工性能与其孔型、孔洞排布方式以及孔内填充材料相关,通过改变其孔型,增加孔洞排列数或者在其内填充可发性聚苯乙烯板,可以显著提高页岩烧结空心砌块的热工性能;蒸压砂加气混凝土砌块热工性能明显优于其他墙体材料,是一种特别适合于夏热冬冷地区的外墙自保温材料。
2017, 47(7): 83-88.
doi: 10.13204/j.gyjz201707016
摘要:
为了探究活性粉末混凝土材料(RPC)在隧道管片方面的应用,通过对RPC梁进行抗弯试验,研究了厚度和配筋对RPC梁抗弯性能的影响,对比分析了不同参数下RPC试验梁的破坏特性、承载力、弯矩-挠度和弯矩-应变关系的变化规律,进而探究RPC作为衬砌管片材料的优越性。研究结果表明:在常温下配制养护RPC构件,其立方体抗压强度可达到130 MPa;少量配筋能够增加RPC构件的变形,提高延性;适量配筋能够显著提高RPC构件的抗弯承载力和变形,但减小厚度对适量配筋RPC构件的变形和抗弯承载力影响较小;掺加的钢纤维承载部分荷载,使得RPC应用于管片中可减少钢筋用量和厚度。
为了探究活性粉末混凝土材料(RPC)在隧道管片方面的应用,通过对RPC梁进行抗弯试验,研究了厚度和配筋对RPC梁抗弯性能的影响,对比分析了不同参数下RPC试验梁的破坏特性、承载力、弯矩-挠度和弯矩-应变关系的变化规律,进而探究RPC作为衬砌管片材料的优越性。研究结果表明:在常温下配制养护RPC构件,其立方体抗压强度可达到130 MPa;少量配筋能够增加RPC构件的变形,提高延性;适量配筋能够显著提高RPC构件的抗弯承载力和变形,但减小厚度对适量配筋RPC构件的变形和抗弯承载力影响较小;掺加的钢纤维承载部分荷载,使得RPC应用于管片中可减少钢筋用量和厚度。
2017, 47(7): 89-95.
doi: 10.13204/j.gyjz201707017
摘要:
根据型钢混凝土(SRC)异形柱框架的特点,确定出结构的目标位移,并将其多自由度体系转化为等效单自由度体系,推导出相应的等效参数。在此基础上,提出SRC异形柱框架基于位移的抗震设计步骤,并通过算例对结构进行承载力设计,用静力弹塑性分析方法对所设计的SRC异形柱框架进行静力推覆分析,比较结构的侧移形状与初始设计曲线的异同,验证结构是否满足不同性能水平的要求。分析表明,该法操作方便,结果合理,能够控制SRC异形柱框架在不同水准地震作用下的性能,达到基于位移抗震设计的目的。
根据型钢混凝土(SRC)异形柱框架的特点,确定出结构的目标位移,并将其多自由度体系转化为等效单自由度体系,推导出相应的等效参数。在此基础上,提出SRC异形柱框架基于位移的抗震设计步骤,并通过算例对结构进行承载力设计,用静力弹塑性分析方法对所设计的SRC异形柱框架进行静力推覆分析,比较结构的侧移形状与初始设计曲线的异同,验证结构是否满足不同性能水平的要求。分析表明,该法操作方便,结果合理,能够控制SRC异形柱框架在不同水准地震作用下的性能,达到基于位移抗震设计的目的。
2017, 47(7): 96-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201707018
摘要:
为研究石灰对膨胀土高铁路堤的改良效果,以膨胀土和石灰改良膨胀土为原材料,设计两组路堤模型,对其开展3次干湿循环条件下坡体响应离心模型试验研究,重点分析二者作为高铁路堤填料的工程特性差异。结果表明:随深度增加,路堤受大气影响减弱,改良土路堤的大气影响深度为20 cm,较之未改良土路堤深度小,石灰改良膨胀土可以作为高铁路堤填料;膨胀土和未改良土路堤浅部饱和含水率均在40%左右,其深部含水率都小于40%,但未改良土路堤中含水率变化较改良土路堤更为敏感;干湿循环条件下,5%的石灰掺入量可以有效抑制膨胀土变形,较好地遏制其膨胀潜势、渗透性、导热性、透水性等特性参数。
为研究石灰对膨胀土高铁路堤的改良效果,以膨胀土和石灰改良膨胀土为原材料,设计两组路堤模型,对其开展3次干湿循环条件下坡体响应离心模型试验研究,重点分析二者作为高铁路堤填料的工程特性差异。结果表明:随深度增加,路堤受大气影响减弱,改良土路堤的大气影响深度为20 cm,较之未改良土路堤深度小,石灰改良膨胀土可以作为高铁路堤填料;膨胀土和未改良土路堤浅部饱和含水率均在40%左右,其深部含水率都小于40%,但未改良土路堤中含水率变化较改良土路堤更为敏感;干湿循环条件下,5%的石灰掺入量可以有效抑制膨胀土变形,较好地遏制其膨胀潜势、渗透性、导热性、透水性等特性参数。
2017, 47(7): 102-108.
doi: 10.13204/j.gyjz201707019
摘要:
创新研发了复合配筋混凝土预制方桩,通过施加预应力提高桩身的抗裂性能,配置非预应力钢筋增强桩身的抗弯承载力和延性,采用实心而非空心截面且合理配置箍筋提高桩身的抗剪性能。对3种常用规格共9根方桩试件进行足尺度抗剪性能试验,对比研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗剪承载力、变形性能及破坏特征等方面的差异。结果表明:施加预应力可显著提高混凝土预制方桩试件斜截面的开裂剪力,限制并延缓桩身裂缝的发展,提高方桩的极限抗剪承载力,降低斜截面抗剪破坏的变形能力;方桩试件的极限抗剪承载力试验值较GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》推荐算式的计算值大50%以上;试件破坏形式有两种:斜截面抗剪破坏和正截面抗弯破坏。因此,此新型预制方桩能够有效解决预应力混凝土管桩水平承载力低、普通混凝土预制方桩抗裂性能差的问题。
创新研发了复合配筋混凝土预制方桩,通过施加预应力提高桩身的抗裂性能,配置非预应力钢筋增强桩身的抗弯承载力和延性,采用实心而非空心截面且合理配置箍筋提高桩身的抗剪性能。对3种常用规格共9根方桩试件进行足尺度抗剪性能试验,对比研究预应力和非预应力混凝土预制方桩在抗裂性能、抗剪承载力、变形性能及破坏特征等方面的差异。结果表明:施加预应力可显著提高混凝土预制方桩试件斜截面的开裂剪力,限制并延缓桩身裂缝的发展,提高方桩的极限抗剪承载力,降低斜截面抗剪破坏的变形能力;方桩试件的极限抗剪承载力试验值较GB 13476—2009《先张法预应力混凝土管桩》推荐算式的计算值大50%以上;试件破坏形式有两种:斜截面抗剪破坏和正截面抗弯破坏。因此,此新型预制方桩能够有效解决预应力混凝土管桩水平承载力低、普通混凝土预制方桩抗裂性能差的问题。
2017, 47(7): 109-113.
doi: 10.13204/j.gyjz201707020
摘要:
土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。由于原状土的取土及试验过程较为繁琐,所以现有非饱和土分析大多用重塑土,而重塑土的土-水特征曲线与原状土的特征曲线的对比研究还不充分。通过对石家庄地区非饱和原状土与同条件下的重塑土土-水特征曲线的测定,分析抽气饱和过程对SWCC的影响,对比原状土与重塑土的进气值、排水速率、排水量大小、残余饱和度对应的基质吸力、固结时间的量化差异。研究结果表明:抽气饱和对SWCC影响不大;原状非饱和土的进气值要低于重塑土的进气值;试验中由于原状土中有历史形成的大孔隙,土-水特征曲线的斜率比重塑土大,排水速率在试验前期大于重塑土;但原状土的排水量没有因这些大孔隙而比重塑土大;原状土达到残余饱和状态时的基质吸力比重塑土小;原状土比重塑土达到残余状态早、达到残余饱和度所需时间短。在此基础上,得到了更适合于石家庄地区区域性非饱和土土-水特征曲线的三参数拟合方程。
土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。由于原状土的取土及试验过程较为繁琐,所以现有非饱和土分析大多用重塑土,而重塑土的土-水特征曲线与原状土的特征曲线的对比研究还不充分。通过对石家庄地区非饱和原状土与同条件下的重塑土土-水特征曲线的测定,分析抽气饱和过程对SWCC的影响,对比原状土与重塑土的进气值、排水速率、排水量大小、残余饱和度对应的基质吸力、固结时间的量化差异。研究结果表明:抽气饱和对SWCC影响不大;原状非饱和土的进气值要低于重塑土的进气值;试验中由于原状土中有历史形成的大孔隙,土-水特征曲线的斜率比重塑土大,排水速率在试验前期大于重塑土;但原状土的排水量没有因这些大孔隙而比重塑土大;原状土达到残余饱和状态时的基质吸力比重塑土小;原状土比重塑土达到残余状态早、达到残余饱和度所需时间短。在此基础上,得到了更适合于石家庄地区区域性非饱和土土-水特征曲线的三参数拟合方程。
2017, 47(7): 114-116.
doi: 10.13204/j.gyjz201707021
摘要:
盾构隧道施工引起地表沉降的传统计算方法已较为成熟,但为了合理描述盾构隧道施工引起地表沉降的多种不确定性,应同时考虑随机和模糊两种因素所带来的影响。基于Peck算式,并考虑影响地表沉降因素的随机性和模糊性,利用一次二阶矩法建立隧道施工引起地表沉降的可靠度算式,并针对工程实例,对盾构隧道地表沉降模糊随机可靠度进行计算分析。计算结果表明:对于同一允许最大沉降量,在不考虑变量随机性和模糊性的情况下,中心点法计算得到的可靠指标较验算点法偏大;随着允许沉降量的递增,中心点法和验算点法计算所得的可靠指标均呈现增大趋势,这与工程实际是一致的;而考虑随机性和模糊性因素影响的验算点法所得可靠指标呈下降趋势。通过与传统随机可靠度计算结果进行对比,得到了更为合理的结果。
盾构隧道施工引起地表沉降的传统计算方法已较为成熟,但为了合理描述盾构隧道施工引起地表沉降的多种不确定性,应同时考虑随机和模糊两种因素所带来的影响。基于Peck算式,并考虑影响地表沉降因素的随机性和模糊性,利用一次二阶矩法建立隧道施工引起地表沉降的可靠度算式,并针对工程实例,对盾构隧道地表沉降模糊随机可靠度进行计算分析。计算结果表明:对于同一允许最大沉降量,在不考虑变量随机性和模糊性的情况下,中心点法计算得到的可靠指标较验算点法偏大;随着允许沉降量的递增,中心点法和验算点法计算所得的可靠指标均呈现增大趋势,这与工程实际是一致的;而考虑随机性和模糊性因素影响的验算点法所得可靠指标呈下降趋势。通过与传统随机可靠度计算结果进行对比,得到了更为合理的结果。
2017, 47(7): 117-121.
doi: 10.13204/j.gyjz201707022
摘要:
以常州地铁1号线为工程背景,建立了某一区间段双向盾构隧道的三维有限元计算模型。根据沿线Ⅲ类场地类别,基于随机地震动模型合成输入所需的多点随机地震动。计算双向盾构隧道在非一致随机地震动作用下的反应,与一致地震动激励的结果进行对比分析,得出该类场地条件下地震反应的一般特征。结果表明:非一致地震动激励增大了隧道的地震响应,沿隧道轴向方向各点地震反应存在差异,这种差异会影响轴向方向上的应力、应变,对隧道安全存在不可忽略的影响。
以常州地铁1号线为工程背景,建立了某一区间段双向盾构隧道的三维有限元计算模型。根据沿线Ⅲ类场地类别,基于随机地震动模型合成输入所需的多点随机地震动。计算双向盾构隧道在非一致随机地震动作用下的反应,与一致地震动激励的结果进行对比分析,得出该类场地条件下地震反应的一般特征。结果表明:非一致地震动激励增大了隧道的地震响应,沿隧道轴向方向各点地震反应存在差异,这种差异会影响轴向方向上的应力、应变,对隧道安全存在不可忽略的影响。
2017, 47(7): 122-126.
doi: 10.13204/j.gyjz201707023
摘要:
通过实验室加速腐蚀方式和三点弯曲试验研究酸雨腐蚀对混凝土断裂韧度的影响,得到在酸雨腐蚀条件下混凝土裂尖的劣化样貌以及断裂韧度的劣化情况。在模拟酸环境下,腐蚀深度随着浸泡时间的延长而增加,混凝土裂尖腐蚀层材料发生物理化学变化,并随着腐蚀时间的延长而变得松弛并产生微裂隙,导致混凝土裂纹尖端抵抗开裂的能力降低。三点弯曲试验结果表明:相比未腐蚀试件,腐蚀试件断裂韧度发生了明显改变,并且随腐蚀时间呈现出先增加后减小的趋势。断裂韧度的劣化过程受p H值的影响,溶液p H值越小,则腐蚀初期的性能强化时间越短,断裂韧度劣化越快。腐蚀层混凝土材料的劣化是导致混凝土力学性能下降的主要因素,通过试验得到了腐蚀混凝土断裂韧度和腐蚀深度间的关系曲线。
通过实验室加速腐蚀方式和三点弯曲试验研究酸雨腐蚀对混凝土断裂韧度的影响,得到在酸雨腐蚀条件下混凝土裂尖的劣化样貌以及断裂韧度的劣化情况。在模拟酸环境下,腐蚀深度随着浸泡时间的延长而增加,混凝土裂尖腐蚀层材料发生物理化学变化,并随着腐蚀时间的延长而变得松弛并产生微裂隙,导致混凝土裂纹尖端抵抗开裂的能力降低。三点弯曲试验结果表明:相比未腐蚀试件,腐蚀试件断裂韧度发生了明显改变,并且随腐蚀时间呈现出先增加后减小的趋势。断裂韧度的劣化过程受p H值的影响,溶液p H值越小,则腐蚀初期的性能强化时间越短,断裂韧度劣化越快。腐蚀层混凝土材料的劣化是导致混凝土力学性能下降的主要因素,通过试验得到了腐蚀混凝土断裂韧度和腐蚀深度间的关系曲线。
2017, 47(7): 127-130.
doi: 10.13204/j.gyjz201707024
摘要:
将C35强度等级混凝土试件在常温20℃及高温加热(200,400,600,800℃)后分别经自然冷却和浸水冷却处理后,利用波形整形器改进后的直径100 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对其进行不同加载率(冲击速度8.2,14.56,18.78 m/s)下的冲击压缩试验。研究表明:在同一加热温度下,随着加载率的增大,混凝土试件的峰值应力增大,相应破碎程度明显增加;而随着加热温度的提高,试件破碎由劈裂破坏向压酥破坏转变。对比分析自然冷却和水冷却处理试件的试验结果,表明:经过水冷却的试件强度在加热温度为400℃之前,等于或略高于相同加载率下自然冷却的试件强度,而加热温度高于400℃后则明显低于自然冷却的试件,因此可近似取400℃是高温水冷却损伤的阈值。通过物理化学分析得出其动力学特性影响的内在机理,主要体现在内外温差产生的内应力、二次水化反应、化学作用产生的分解和膨胀作用等。
将C35强度等级混凝土试件在常温20℃及高温加热(200,400,600,800℃)后分别经自然冷却和浸水冷却处理后,利用波形整形器改进后的直径100 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对其进行不同加载率(冲击速度8.2,14.56,18.78 m/s)下的冲击压缩试验。研究表明:在同一加热温度下,随着加载率的增大,混凝土试件的峰值应力增大,相应破碎程度明显增加;而随着加热温度的提高,试件破碎由劈裂破坏向压酥破坏转变。对比分析自然冷却和水冷却处理试件的试验结果,表明:经过水冷却的试件强度在加热温度为400℃之前,等于或略高于相同加载率下自然冷却的试件强度,而加热温度高于400℃后则明显低于自然冷却的试件,因此可近似取400℃是高温水冷却损伤的阈值。通过物理化学分析得出其动力学特性影响的内在机理,主要体现在内外温差产生的内应力、二次水化反应、化学作用产生的分解和膨胀作用等。
2017, 47(7): 131-134.
doi: 10.13204/j.gyjz201707025
摘要:
结合在建的白浪河大桥及摩天轮工程,研究了超大直径变截面无轴式摩天轮与桥梁施工的关键技术,介绍了摩天轮施工的安装过程;采用MIDAS/Gen软件对无轴式摩天轮支撑体系进行模拟,结果表明:在考虑不同工况下,支撑结构杆件应力比控制在0.85以内;节点最大位移均小于H/500(H为高度),满足GB50017—2003《钢结构设计规范》的要求。通过现场施工与计算模拟研究,分析大直径无轴式摩天轮的施工安装的变形,保证桥梁施工的安全。
结合在建的白浪河大桥及摩天轮工程,研究了超大直径变截面无轴式摩天轮与桥梁施工的关键技术,介绍了摩天轮施工的安装过程;采用MIDAS/Gen软件对无轴式摩天轮支撑体系进行模拟,结果表明:在考虑不同工况下,支撑结构杆件应力比控制在0.85以内;节点最大位移均小于H/500(H为高度),满足GB50017—2003《钢结构设计规范》的要求。通过现场施工与计算模拟研究,分析大直径无轴式摩天轮的施工安装的变形,保证桥梁施工的安全。
2017, 47(7): 135-140.
doi: 10.13204/j.gyjz201707026
摘要:
针对常规钢管混凝土柱-钢梁节点核心区混凝土常发生斜压破坏引起钢管柱损坏的问题,研究了在梁柱结合部位设置槽钢过渡段的节点形式,考虑到该类节点刚度与承载力有限,在钢管柱与钢梁间设置隅撑并进行相关研究。通过对5个钢管柱-钢梁槽钢节点、两个钢管混凝土柱-钢梁槽钢节点与一个设置隅撑的钢管混凝土柱-钢梁槽钢节点的试验与有限元模拟,分析了该类节点的受力性能与破坏形态。结果表明:节点失效时,钢管柱钢梁节点柱壁与槽钢腹板均发生较大变形,钢管混凝土柱钢梁节点破坏则主要发生在槽钢腹板上,槽钢腹板厚度对节点承载力影响明显;槽钢节点具有较好的转动能力与承载力,为半刚性节点;设置隅撑后,破坏主要发生在隅撑上,结构刚度显著提高,降低了节点处的受力,槽钢翼缘所受剪力减小;通过对所设置隅撑进行局部削弱处理,可以实现预选塑性区,控制结构破坏顺序,保护梁柱结合部位并简化节点设计。
针对常规钢管混凝土柱-钢梁节点核心区混凝土常发生斜压破坏引起钢管柱损坏的问题,研究了在梁柱结合部位设置槽钢过渡段的节点形式,考虑到该类节点刚度与承载力有限,在钢管柱与钢梁间设置隅撑并进行相关研究。通过对5个钢管柱-钢梁槽钢节点、两个钢管混凝土柱-钢梁槽钢节点与一个设置隅撑的钢管混凝土柱-钢梁槽钢节点的试验与有限元模拟,分析了该类节点的受力性能与破坏形态。结果表明:节点失效时,钢管柱钢梁节点柱壁与槽钢腹板均发生较大变形,钢管混凝土柱钢梁节点破坏则主要发生在槽钢腹板上,槽钢腹板厚度对节点承载力影响明显;槽钢节点具有较好的转动能力与承载力,为半刚性节点;设置隅撑后,破坏主要发生在隅撑上,结构刚度显著提高,降低了节点处的受力,槽钢翼缘所受剪力减小;通过对所设置隅撑进行局部削弱处理,可以实现预选塑性区,控制结构破坏顺序,保护梁柱结合部位并简化节点设计。
2017, 47(7): 149-154.
doi: 10.13204/j.gyjz201707028
摘要:
短肢钢管束组合墙由U型钢及混凝土组成,肢长较短,介于钢管束组合柱与剪力墙之间。对此种新型短肢钢管束组合墙受力性能进行研究,建立了短肢钢管束组合墙的有限元模型,将结果与短肢钢管束组合墙在反复荷载作用下试验所得的结果进行比较,验证了该模型的准确性。在此基础上,通过改变构件的钢板厚度、混凝土强度、钢板强度、轴压比、剪跨比、U型钢尺寸(加劲肋板数)参数,进行有限元模拟。分析结果表明:短肢钢管束组合墙荷载-位移滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;钢板厚度、剪跨比对构件承载力影响很大,混凝土强度、钢板强度、轴压比对构件承载力有一定影响;短肢钢管束组合墙延性受混凝土强度、钢材强度、轴压比的影响,在轴压比增大到0.5以上时短肢组合墙延性显著降低。
短肢钢管束组合墙由U型钢及混凝土组成,肢长较短,介于钢管束组合柱与剪力墙之间。对此种新型短肢钢管束组合墙受力性能进行研究,建立了短肢钢管束组合墙的有限元模型,将结果与短肢钢管束组合墙在反复荷载作用下试验所得的结果进行比较,验证了该模型的准确性。在此基础上,通过改变构件的钢板厚度、混凝土强度、钢板强度、轴压比、剪跨比、U型钢尺寸(加劲肋板数)参数,进行有限元模拟。分析结果表明:短肢钢管束组合墙荷载-位移滞回曲线饱满,没有明显的捏缩现象;钢板厚度、剪跨比对构件承载力影响很大,混凝土强度、钢板强度、轴压比对构件承载力有一定影响;短肢钢管束组合墙延性受混凝土强度、钢材强度、轴压比的影响,在轴压比增大到0.5以上时短肢组合墙延性显著降低。
2017, 47(7): 155-159.
doi: 10.13204/j.gyjz201707029
摘要:
弯曲封板直角突变式钢吊车梁,在2001年推广使用,至今已出现疲劳断裂工程实例。但针对此类钢吊车梁的研究较少,尤其缺乏疲劳试验研究,基于相似性原理,设计并开展了缩尺模型疲劳试验,基于试验数据及结构应力概念,统计回归该连接类型的疲劳强度S-疲劳寿命N曲线,对比总结缩尺模型与原型疲劳裂纹扩展模式,验证试验与工程实际的相似性。最后,通过工程实例验证了试验结果的可靠性、实用性。
弯曲封板直角突变式钢吊车梁,在2001年推广使用,至今已出现疲劳断裂工程实例。但针对此类钢吊车梁的研究较少,尤其缺乏疲劳试验研究,基于相似性原理,设计并开展了缩尺模型疲劳试验,基于试验数据及结构应力概念,统计回归该连接类型的疲劳强度S-疲劳寿命N曲线,对比总结缩尺模型与原型疲劳裂纹扩展模式,验证试验与工程实际的相似性。最后,通过工程实例验证了试验结果的可靠性、实用性。
2017, 47(7): 160-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201707030
摘要:
采用四点弯曲加载的方式研究冻融循环作用下冻融循环次数、纤维编织网增强混凝土(TRC)黏结剂、TRC型式和弯曲应力水平等因素对TRC加固梁性能的影响。结果表明:冻融次数越多,承载力下降幅度越大,梁越容易发生剪切破坏;用细粒混凝土将预制TRC板粘贴到梁底,在限制裂缝、承载力及挠度变形方面所表现出来的性能与现浇TRC加固很接近,而用结构胶粘结预制TRC板在各方面性能的表现不甚理想;弯曲应力水平越大,试验梁经过冻融循环的极限承载力下降越多,梁的变形越大。冻融循环对TRC加固梁有较大影响,使得梁的破坏模式、极限承载力和挠度有所改变,但在整个试验过程中,TRC对梁的加固保持较好的作用,使梁的裂缝发展得到了较好的控制。
采用四点弯曲加载的方式研究冻融循环作用下冻融循环次数、纤维编织网增强混凝土(TRC)黏结剂、TRC型式和弯曲应力水平等因素对TRC加固梁性能的影响。结果表明:冻融次数越多,承载力下降幅度越大,梁越容易发生剪切破坏;用细粒混凝土将预制TRC板粘贴到梁底,在限制裂缝、承载力及挠度变形方面所表现出来的性能与现浇TRC加固很接近,而用结构胶粘结预制TRC板在各方面性能的表现不甚理想;弯曲应力水平越大,试验梁经过冻融循环的极限承载力下降越多,梁的变形越大。冻融循环对TRC加固梁有较大影响,使得梁的破坏模式、极限承载力和挠度有所改变,但在整个试验过程中,TRC对梁的加固保持较好的作用,使梁的裂缝发展得到了较好的控制。
2017, 47(7): 166-169.
doi: 10.13204/j.gyjz201707031
摘要:
超声波作为检测钢管混凝土内部密实度和缺陷的重要手段,在国内工程行业得到广泛的应用。以1∶1足尺圆形钢管混凝土试件为研究对象,对自密实混凝土的脱空缺陷采用超声波进行测试,提出较为准确的脱空缺陷声速判断方法。采用压力灌浆对缺陷进行处理并进行效果验证,最终提出有效的处理方法。
超声波作为检测钢管混凝土内部密实度和缺陷的重要手段,在国内工程行业得到广泛的应用。以1∶1足尺圆形钢管混凝土试件为研究对象,对自密实混凝土的脱空缺陷采用超声波进行测试,提出较为准确的脱空缺陷声速判断方法。采用压力灌浆对缺陷进行处理并进行效果验证,最终提出有效的处理方法。
2017, 47(7): 170-174.
doi: 10.13204/j.gyjz201707032
摘要:
以一榀单层单跨混凝土结构为模型,对承载状态下的混凝土设备框架经型钢加固后的受力性能采用ABAQUS进行分析,研究混凝土框架构件的应力、应变特点。理论分析结果表明:型钢加固混凝土框架可以大幅提高结构构件的承载力。通过有限元数值分析可知加固型钢等与原混凝土框架结构协同工作良好,框架梁承载力提高了约1.36倍,说明该加固方法可行。
以一榀单层单跨混凝土结构为模型,对承载状态下的混凝土设备框架经型钢加固后的受力性能采用ABAQUS进行分析,研究混凝土框架构件的应力、应变特点。理论分析结果表明:型钢加固混凝土框架可以大幅提高结构构件的承载力。通过有限元数值分析可知加固型钢等与原混凝土框架结构协同工作良好,框架梁承载力提高了约1.36倍,说明该加固方法可行。
2017, 47(7): 175-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201707033
摘要:
城市滨水地带的更新和开发被看做城市发展进步的重要标志。区别于传统的城市河流建设,新的城市河流设计策略重视水路交错带的防洪功能、生态功能以及人的使用需求。通过对里昂罗纳河东岸改造实例的解析,重点探索在城市不同功能地段中,所采用的有效设计方法,力求在尊重河流自然规律的基础上,最大化地发挥河流本身的生态价值。
城市滨水地带的更新和开发被看做城市发展进步的重要标志。区别于传统的城市河流建设,新的城市河流设计策略重视水路交错带的防洪功能、生态功能以及人的使用需求。通过对里昂罗纳河东岸改造实例的解析,重点探索在城市不同功能地段中,所采用的有效设计方法,力求在尊重河流自然规律的基础上,最大化地发挥河流本身的生态价值。
2017, 47(7): 180-184.
doi: 10.13204/j.gyjz201707034
摘要:
带筋高压旋喷桩支护是一种强有效的土体支护新技术,适用于多种土层中的基坑支护。与传统支护方式相比,在保证施工安全、降低施工成本、增加支护体系的可靠程度、加快工程进度上有较为明显的优势,便于土方开挖及地下室结构施工。通过主要对带筋高压旋喷桩在深基坑支护工程中的应用进行探讨,并利用PLAXIS有限元软件对比分析了不同类型排桩、排桩排数等因素对控制基坑变形的作用。工程实践及数值模拟结果表明:带筋旋喷桩既有止水帷幕的效果,起到止水作用,也能控制基坑变形、稳固坡脚,有益于基坑整体稳定。
带筋高压旋喷桩支护是一种强有效的土体支护新技术,适用于多种土层中的基坑支护。与传统支护方式相比,在保证施工安全、降低施工成本、增加支护体系的可靠程度、加快工程进度上有较为明显的优势,便于土方开挖及地下室结构施工。通过主要对带筋高压旋喷桩在深基坑支护工程中的应用进行探讨,并利用PLAXIS有限元软件对比分析了不同类型排桩、排桩排数等因素对控制基坑变形的作用。工程实践及数值模拟结果表明:带筋旋喷桩既有止水帷幕的效果,起到止水作用,也能控制基坑变形、稳固坡脚,有益于基坑整体稳定。
2017, 47(7): 185-189.
doi: 10.13204/j.gyjz201707035
摘要:
天津神州通科技广场项目体量大,结构造型复杂。通过Revit,Navisworks,3Dmax,Tekla,Lumion等软件先后实现了企业BIM族库建立、管线碰撞、管线综合、高支模施工方案与优化、施工技术交底及工艺模拟、项目进度管理等BIM技术在该项目上的应用。解决了项目在质量、安全、进度等方面的难题,大大降低了施工成本、提高了经济效益。
天津神州通科技广场项目体量大,结构造型复杂。通过Revit,Navisworks,3Dmax,Tekla,Lumion等软件先后实现了企业BIM族库建立、管线碰撞、管线综合、高支模施工方案与优化、施工技术交底及工艺模拟、项目进度管理等BIM技术在该项目上的应用。解决了项目在质量、安全、进度等方面的难题,大大降低了施工成本、提高了经济效益。
