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2023年  第53卷  第12期

城市更新视野下的工业遗产保护与再利用
关系重构与空间变迁——一个工业遗产更新转型案例
逯百慧, 边兰春, 王康
2023, 53(12): 1-10. doi: 10.13204/j.gyjzG23083144
摘要:
从工业时代的前沿先锋,到后工业时代的艺术时尚守望者,798艺术区不仅是工业遗产转型的典范,更是见证时代机遇和社会发展的浓重缩影,被称为首都不断发酵的"群体情绪多棱镜"。探究798艺术区的变迁历程有助于理解工业遗产更新的客观规律:798艺术区大体经过工业基地崛起、化身艺术区、转型为文化创意街区三个阶段,利益相关者之间的关系转变是助推其更新转型的根本动力。因此,引入利益相关者视角,剖析798艺术区两次转型过程中核心利益主体之间达成不稳定联盟-联盟断裂-新联盟形成的过程,构建"关系重构-空间变迁"的作用机制模型,绘制利益主体网络关系地图,选取适当指标表征其空间特征变迁,为探讨建立以人为本的可持续工业遗产更新机制奠定基础。
新中国计划经济初期工人住宅设计标准演变及其遗产价值研究(1949—1962)
孟璠磊, 赵春燕, 杜仕成
2023, 53(12): 11-18,10. doi: 10.13204/j.gyjzG23081612
摘要:
工人住宅是新中国计划经济时期颇具代表性的居住建筑形式之一,也是1949年以来国家快速工业化进程中不可或缺的组成部分,更是我国居住建筑现代化演变的重要物质见证。工人住宅的发展演变与现代工业化建设、建筑技术发展等方面密不可分,对其发展历史的回溯和价值研究具有重要的理论意义。文章尝试从建筑标准和建造材料的两个维度,深入回溯工人住宅在计划经济初期的历史发展轨迹,通过建筑标准与规范的制定和调整、建筑材料的运用、建造方式革新等的系统剖析,结合特定历史条件下的社会需要和物质技术条件等方面的佐证,凝练出新中国计划经济初期工人住宅的历史脉络、建筑特征和遗产价值,以期为我国工业建筑遗产的精细化、纵深化研究提供学理基础和依据。
船舶工业遗产再生研究综述与展望
戚欢月, 杜晓蕙, 黄献明, 赵朝瑞, 王婷
2023, 53(12): 19-28. doi: 10.13204/j.gyjzG23083017
摘要:
船舶工业遗产是现代工业的缩影,见证了近现代中国社会的变革。在传统工业模式地块退让、生产功能转化、城市步入存量发展的时代背景下,梳理船舶工业遗产当前再生研究内容并推演未来的重要发展方向,能够为船舶类工业遗产的保护再生、良好转型和文化遗产传承提供理论参考与未来指引。通过对船舶工业遗产再生相关研究成果进行综述与分析发现:第一,船舶工业遗产再生研究热点为景观设计、价值评估、城市更新、保护再生、可持续发展等,学科背景呈现出多学科交叉特点。第二,国内外发展研究方向及趋势不同。国外研究较我国研究发展更快,在生态修复、环境治理、绿色可持续和循环设计方向较为突出,为我国未来发展提出指引。第三,新时代下船舶工业遗产再生研究应进一步挖掘循环经济大趋势下的环境品质提升和可持续发展方向,引入智能建造、碳中和、数字技术等新趋势进行研究。
协作更新视角下的老旧厂房改造模式探索——以合柴·1972文创园项目为例
杨福海, 王华石, 何晓洪, 何冰
2023, 53(12): 29-36. doi: 10.13204/j.gyjzG23072604
摘要:
老旧厂房改造在保留物质及非物质遗产的基础上,最大程度提升品质、低成本维护运营,较短时间从中获益,才能真正帮助低效存量用地实现华丽转身,使更多的有志企业愿意长期投入到城市更新中来。因上位政策、土地性质、产权问题等复杂原因,成功的老旧厂房改造不仅看重改造空间的设计方案,对政府上位规划、建设方运营、设计方全周期服务都有更为全面的要求,是对每一个从业者新的能力挑战。在协作更新视角下对合柴·1972文创园工业遗产的保护和活化利用,为老旧厂房的实践模式实现了进一步有效探索。
工业遗存改造激发触媒效应的时空特征研究——以上海市杨浦区为例
孙淼, 鲍欣慧
2023, 53(12): 37-44,181. doi: 10.13204/j.gyjzG23080811
摘要:

工业遗存改造的目标包括其自身的转型以及催化本地的可持续更新。本研究建立了基于时空特征的触媒效应评价框架,并以上海市杨浦区为例,分析工业遗存改造项目及其周边地区的时空演变过程,发现了圈层式、聚合式、链式、点式4类触媒效应;通过总结工业遗存改造激发触媒效应的3点必要条件:本地化产业、充足的空间载体、连续的更新区,和3点补充条件:政策连贯性、工业遗产的意义、高品质公共空间,指出了激发触媒效应的内在动因是工业遗存改造和创新创意产业发展的时空协同,以期为老工业城镇的转型提供借鉴。

基于可供性理论的工业遗存社区化更新策略研究——以武汉市为例
张霞, 赵雪, 廖子翔
2023, 53(12): 45-53. doi: 10.13204/j.gyjzG23083006
摘要:
随着城市更新进程的推进,城市中的工业遗存正经历着多元化改造,这一转变标志着城市更新由增量向存量转变。本研究以可供性理论为基础,从物质空间可供性、功能特征可供性、场所氛围可供性和社交活动可供性4个维度,构建工业遗存社区化更新的可供性理论模型;同时,对武汉市现有工业遗存的周边环境进行兴趣点(POI)分析,总结社区化更新的不同模式工业遗存影响半径内的功能特征与活力度;通过案例研究与实地调研,对武汉市工业遗存社区化改造的实际案例进行分析,总结其在物质空间、功能特征、场所氛围以及社交活动方面的可供性表征,分析工业遗存在社区化更新过程中产生的问题,并从4个维度提出工业遗存社区化更新的策略。
广州市珠江啤酒厂旧址工业遗产适应性再利用研究
尹新, 戴伟, 段泽坤, 江海涛, 盖磊, 钟冠球
2023, 53(12): 54-61. doi: 10.13204/j.gyjzG23090709
摘要:
在简要概述珠江啤酒厂发展历程的基础上,基于文献整理和现场调研,对珠江啤酒厂旧址及其主体建筑的现状和遗产价值进行阐释,对厂区整体适应性再利用的对策进行归纳总结。然后,以珠江啤酒厂旧址工业遗产核心物项——锅炉汽机间为研究对象,在立面保护、建筑空间、工艺流程展示等方面提出了适应性再利用设计策略,以期实现文脉保护和经济效益的双赢。
工业遗产游憩化更新利用空间体验感知分析——以阳朔糖舍酒店为例
樊亚明, 李康明, 孙正阳
2023, 53(12): 62-69. doi: 10.13204/j.gyjzG23031707
摘要:
工业遗产是工业文明和城市记忆的重要组成部分,以工业遗产游憩化利用为导向的产业空间更新,是传承工业文化、重振工业衰退区域发展的重要途径。基于网络文本和图片数据,对阳朔老糖厂更新利用项目进行认知体验、情感体验和整体空间体验三个层次的体验感知特征研究分析,从"原真性""设计感"和"整体性"三方面得出结论,并在空间本底、空间记忆、空间功能和空间体验四个方面提出保护空间肌理、挖掘文化内涵、推进价值共创、丰富体验内容,以期为其他中小型工业遗产游憩化更新利用提供借鉴。
城市既有水塔可持续再生设计探索——以2022第二届全国绿色建筑设计竞赛获奖作品为例
吴国栋, 李宇珊, 朱志红, 郑文婷, 曹瑞文
2023, 53(12): 70-76. doi: 10.13204/j.gyjzG23053008
摘要:
水塔是东北地区数量众多、建筑艺术价值突出的典型工业遗存。以2022第二届全国绿色建筑设计竞赛获奖作品为例,分析地域气候、场地条件和水塔形体特征,为水塔植入城市公共服务职能,引入钢木轻质结构和双层表皮、太阳能烟囱等低碳技术进行整合设计。通过再生设计的材料选择和技术整合彰显中东铁路沿线水塔的建筑文化价值,探索木结构在工业建筑有机更新中的应用,为寒冷地区城市既有高塔状工业建(构)筑物的可持续再生提供可借鉴的范例。
九江市近现代工业遗存的地方性特征研究
邓元媛, 李晗
2023, 53(12): 77-84,69. doi: 10.13204/j.gyjzG23083136
摘要:
九江市自古是江西的工业重镇,工业历史源远流长,历经不同发展阶段,其工业发展融入我国工业发展一体化进程。随着城市产业结构的调整,城市用地的更新,工业遗存亟待保护。文章通过对九江市近现代以来的社会、经济、工业发展脉络梳理,挖掘九江市近现代工业发展历史、过程及其地方性特征,研究发现九江市近现代工业发展呈现以船舶、军工、纺织等工业门类为主,沿长江、交通干线聚集分布的地方性特征,并依据地方性特征提出整体性保护再利用策略,为九江市工业遗存的整体性保护与再利用提供依据与建议。
存量发展背景下工业遗产价值评价体系研究
李世杰, 樊德良, 曾晓悦, 吕传廷, 周春山
2023, 53(12): 85-91,174. doi: 10.13204/j.gyjzG23031704
摘要:
存量发展背景下,工业遗产成为城市发展重要的历史文化资源,工业遗产的价值评价及认定工作是工业遗产保护与利用的基础性环节。本研究从历史价值、社会文化价值、技术价值、美学价值和经济价值五个方面构建工业遗产的价值评价体系;在分析梳理广州市潜在工业遗产的基础上,通过资料分析与实地调研相结合的方法,对潜在工业遗产的价值进行定量评价,从而为工业遗产的认定提供参考借鉴。
城乡规划和建筑理论
从共享指数视角解读共享居住创新模式
羊烨, 李振宇
2023, 53(12): 92-98. doi: 10.13204/j.gyjzG23030118
摘要:
提出共享空间的面积占比-共享空间单位面积的服务人数(Y-L)评价体系,基于数据解读共享居住的创新模式。通过10个共享居住建筑案例,提取其中的共享空间的数值,分析它们之间的关系,寻找共享空间的设计规律。首先,文章归纳了共享空间的组织模式;其次,从共享空间的供给和使用两个角度分析空间资源的利用效率,结合绿色建筑评价对居住建筑的设计指标提出建议;最后,提出共享指数应用于绿色评价时的打分方式。使用Y-L体系可以辅助评价绿色建筑性能,引导建筑创新和绿色设计。
胶济、津浦(北)段铁路建筑遗产及价值探析
陈雳, 刘娟
2023, 53(12): 99-104,126. doi: 10.13204/j.gyjzG23083113
摘要:
中国早期的铁路建设是在饱受西方列强侵略和压迫的背景下展开的,同时列强的参与也在客观上带来了现代的技术和理念,推动了近代铁路的发展,其中胶济铁路和津浦铁路北段由德国的资金和技术修建而成,至今仍然保留了许多独具特色的建筑遗产,具有重要的价值。采用文献查阅、实地勘察等方法对两段铁路沿线重要的建筑遗产进行分析研究,并对历史价值、科学价值、文化价值等方面的价值内涵进行提炼和总结,阐释了对其研究和保护的重要意义。
工程结构和结构防灾
基于尺度不变特征变换算法(SIFT)立体匹配的结构三维振动位移监测
杜永峰, 马天军, 韩博, 李虎
2023, 53(12): 105-112,134. doi: 10.13204/j.gyjzG23061302
摘要:
为解决传统单目视觉位移测量方法无法获得结构三维运动信息的不足,将双目立体视觉应用于结构的三维位移监测中。使用Python语言,在Pycharm平台上进行算法编译,采用Shi-Tomasi角点检测算法与尺度不变特征变换算法相结合,实现左右两幅图像特征点的立体匹配。通过图像预处理,提取匹配的目标特征点坐标,进而实现结构三维位移监测,并将该方法应用在五层框架模型的振动台试验中,获得地震动作用下结构的三维位移时程。试验结果表明:该方法测得的位移时程曲线与拉线式位移计数据吻合较好,Z向最大峰值位移相差1.29 mm,误差绝对值在8%以内,在频域也有较好的表现。并通过改变基线距离和相机的偏转角度来验证该方法的鲁棒性,表明了该方法用作结构三维位移全过程监测的可行性。
疲劳荷载下双开洞钢筋混凝土梁性能演变和变形预测
梁莹, 许瑞天, 陈宗平, 张士前, 莫凡
2023, 53(12): 113-119,163. doi: 10.13204/j.gyjzG23033010
摘要:
在复杂的交通枢纽结构设计中因管道线路的铺设需要在钢筋混凝土(RC)梁腹板进行开洞,为研究双开洞RC梁的疲劳性能,以荷载水平比、荷载作用洞口位置、疲劳次数为变化参数设计了6根双开洞RC梁,并对其进行反复荷载作用下的疲劳试验。研究了疲劳加载过程中双开洞RC梁内的受力状态和破坏模式,讨论了各变化参数对双开洞RC梁疲劳性能的影响规律,提出了变形协调模型,并基于该模型揭示了双开洞RC梁在疲劳荷载作用下的损伤演化规律和破坏机理。研究表明:循环荷载作用下,双开洞RC梁疲劳破坏形态为洞口的上下梁斜向裂缝和洞口角部裂缝;荷载上限为0.7Pu和荷载位置作用在洞口中部的试件发生疲劳破坏,双开洞RC梁在0.5Pu荷载水平下具有至少41万次的疲劳寿命;疲劳试验后剩余极限承载力、抗弯刚度和延性随着荷载水平的增大发生退化;当荷载位于洞口中部时试件疲劳后的剩余性能更差;疲劳周期增大至41万次对剩余极限弯矩影响在7%左右,剩余抗弯刚度和延性退化25%左右。基于CEB-FIP 2010提出了适用于双开洞RC梁的疲劳变形预测方法,误差在7%以内。
直锚段钢筋黏结作用对锚固板下混凝土局压承载力影响
杨剑, 苗天鸣, 赵闪, 王勃, 战美秋, 冯光泽
2023, 53(12): 120-126. doi: 10.13204/j.gyjzG23031903
摘要:
为了研究直锚段钢筋与混凝土之间的黏结作用对锚固板下混凝土局压承载力的影响,完成了30个端板钢筋混凝土拉拔试件的拉拔试验。试验用锚固板尺寸分别为50 mm×50 mm×20 mm、60 mm×60 mm×20 mm,混凝土保护层厚度c分别为84 mm和62.5 mm,混凝土强度等级介于C30~C50,拉拔钢筋直径d分别为25 mm和32 mm,试验中将其锚固长度lad分为5种类型。分析结果表明:锚固板下混凝土局压承载力Fl与混凝土轴心抗压强度fc、拉拔钢筋相对锚固长度lad/d和相对保护层厚度c/d有关;Fllad/d的增大而近似线性增大(较初始值增加约69%),随fc的增大而线性增大(较初始值增加约80%),随c/d的增加而减小,降幅最大可达34%。基于分析结果,拟合得到了以lad/dc/d为自变量的锚固板下混凝土局压承载力Fl计算式。
弯曲荷载及酸-碱干湿循环耦合作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能研究
陈祺荣, 袁嘉明, 陈庆军, 徐哲, 李朋原, 左志亮, 蔡健
2023, 53(12): 127-134. doi: 10.13204/j.gyjzG22101921
摘要:
为了得到养殖场环境下混凝土结构抗弯性能的影响规律,通过模拟真实养殖场环境,以腐蚀环境类型、腐蚀循环时间和初始裂缝宽度作为变量,开展弯曲荷载及酸-碱干湿循环耦合作用下钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能试验研究。通过四点弯曲试验得到试验现象、裂缝分布情况和荷载-跨中挠度曲线,对比分析得到各试验变量对抗弯性能的影响规律。研究结果表明:所有试件都呈延性破坏;酸性干湿循环对试件极限承载能力有一定增强,但削弱了其变形能力,碱性干湿循环对试件抗弯能力的影响不大,酸-碱干湿循环轻微降低了试件的极限荷载,但较大降低了试件的变形能力;初始裂缝的存在对试件屈服荷载和极限荷载有一定降低,对试件的变形能力有一定影响;酸-碱干湿循环时间的增长降低了试件的变形能力,并对45 mm保护层厚度试件的刚度和变形能力影响较大。
新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪性能研究
彭志威, 匡亚川, 陈煜杰, 王少华, 莫小飞
2023, 53(12): 135-142,210. doi: 10.13204/j.gyjzG22101829
摘要:
为解决装配式剪力墙安装定位困难、施工速度慢等问题,提出了一种采用齿槽和U型套箍连接相结合的新型装配式剪力墙结构,通过分析该剪力墙水平接缝的抗剪机理初步提出了相应的抗剪承载力计算模型。然后在验证有限元建模方法有效性的基础上,对新型装配式剪力墙抗剪性能进行了分析,分析结果表明新型装配式剪力墙结构受力性能良好,其抗剪承载力略高于现浇剪力墙;对于新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪性能,齿槽和后浇暗梁起主要作用,随着后浇混凝土强度的增加,其抗剪性能显著提升,而齿槽高宽比和暗梁高度变化对其影响较小。最后对比了新型含齿槽式连接装配式剪力墙抗剪承载力理论计算值与有限元分析值,发现两者吻合较好,最大相对误差不超过10%。
悬挂吊车作用下网架结构的疲劳载荷谱研究
邱斌, 雷宏刚, 申彧, 吉轩喆
2023, 53(12): 143-151. doi: 10.13204/j.gyjzG21102408
摘要:
悬挂吊车荷载作用下网架结构的疲劳问题在工业建筑领域备受关注。为研究网架结构在吊车荷载作用下的疲劳载荷特性,采用动态应变计对网架结构的杆件应力进行现场测试,得到实测的样本载荷数据。通过数据对比选择疲劳损伤严重的腹杆作为网架疲劳载荷谱的研究对象,综合运用数据处理、雨流计数及数理统计等方法,对设置悬挂吊车网架结构的疲劳载荷谱进行编制。在此基础上,根据悬挂吊车吊重及其频次的现场统计结果,拟合得到吊重服从对数正态概率分布模型,并给出了网架结构疲劳应力频值谱的简化分析方法,得到了网架结构在不同荷重分布参数下的疲劳应力频值谱,为设置悬挂吊车的网架结构疲劳寿命研究提供参考。
杭绍台铁路站房金属屋面抗风揭试验研究
杨诗文, 刘爽, 余洋, 张天明
2023, 53(12): 152-156. doi: 10.13204/j.gyjzG22112104
摘要:
以杭绍台铁路站房金属屋面为研究对象,通过抗风揭试验,明确其失效模式和抗风揭承载力,并探讨不同参数对直立锁边金属屋面抗风揭性能的影响。研究结果表明:直立锁边金属屋面在风吸力作用下主要的破坏模式是锁边处屋面板与支座的脱扣破坏;改变支座高度、檩条间距、布置抗风夹均能提高直立锁边金属屋面的抗风揭性能,其中布置抗风夹效果最为显著;高强抗风夹能转变金属屋面系统的失效模式,较常规抗风夹而言,能大幅提高屋面板抗风承载力;动态循环加载对直立锁边金属屋面的极限承载力存在着明显的影响,在实际工程中进行动态循环抗风揭试验是十分有必要的。
预埋型钢的装配式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架力学性能试验和有限元分析
黄文雄, 王俊辉, 梅宏洁, 秦响, 刘永航
2023, 53(12): 157-163. doi: 10.13204/j.gyjzG22062711
摘要:
为了研究预埋型钢的装配式钢管混凝土柱-RC梁框架的整体力学性能与破坏形式,以实际工程为依据,设计并制作了单层两跨装配式框架结构进行静载试验和数值模拟,试验结果表明:结构呈现典型的三阶段破坏特征,破坏截面出现在靠近中柱两侧的梁上,距离框架节点核心区域有一定距离;结构破坏时,型钢和钢管柱均处于弹性阶段,结构具有较高的安全储备;节点传力性能良好,各部分构件可以协调变形,装配式框架具有良好的整体性。在验证了有限元模型的精度和可靠性后,使用有限元法进行参数化拓展分析,分别研究了梁混凝土强度、梁宽、纵筋强度、纵筋配筋率和钢混结合段长度对结构承载能力的影响,计算结果表明:在本参数范围内,增加梁混凝土强度、梁宽、纵筋强度、配筋率和结合段长度均可以提高结构的承载能力;其中梁宽、配筋率对承载能力的提升比较明显,但数值较大时增幅变小;预埋型钢可以控制临界裂缝的出现部位。
装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁大直径群钉连接件抗剪性能数值分析
陈阳, 宁建, 任重, 杨勇
2023, 53(12): 164-174. doi: 10.13204/j.gyjzG23070905
摘要:
为研究大直径群钉连接件在装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥中的抗剪性能,通过有限元软件ABAQUS建立了19个推出试件模型。着重分析了浇筑方式、栓钉间距、键群间距和键群数量对试件抗剪承载力、抗剪刚度和荷载-滑移曲线的影响规律。研究结果表明:试件破坏模式主要表现为栓钉根部的剪断以及混凝土的局部压碎;使用预制超高性能混凝土板推出试件的抗剪承载力比现浇试件降低10%以内;栓钉间距小于2.5倍栓钉直径时,试件抗剪承载力明显下降;随着键群间距和数量的增加,键群中单个栓钉的抗剪承载力以及抗剪刚度减小。针对装配式钢-薄层超高性能混凝土大直径群钉连接件提出了预测其荷载-滑移关系的理论模型,并将抗剪承载力试验结果与规范计算结果进行了比较,得到了适用于装配式钢-薄层超高性能混凝土组合梁桥大直径群钉连接件的计算方法。
变电站配电装置室新型装配式复合材料架空结构体系及其设计分析
施毅, 易孝会, 尤建洲, 陈剑锋, 金建乐, 陈力, 许贤
2023, 53(12): 175-181. doi: 10.13204/j.gyjzG22102513
摘要:
变电站的建设模式正向模块化设计和装配式施工转变。对于沉降敏感地区,变电站配电装置室一般采用现浇混凝土架空结构,其室内电力设备安装在现浇混凝土架空结构上。而现浇混凝土的架空结构方案已无法满足变电站"标准化设计、工厂化加工、装配式建设"的要求。为此提出了一种新型复合材料架空结构体系,可用于变电站配电装置室室内电力设备基础。该结构体系由模块化的纵梁、横梁、立柱、面板等构件组成,除横梁采用型钢外,其他构件采用模压和拉挤的复合材料制造,具有建设周期短、开洞方便、易于更新改造等优点。通过系统介绍该新型结构体系的整体方案与设计,初步论证了工程实际荷载条件下的可行性。
岩土和地下工程
粉粒含量对高吸力作用下非饱和土力学行为的影响
崔宏环, 胡淑旗, 訾亚丹
2023, 53(12): 182-189,197. doi: 10.13204/j.gyjzG22080108
摘要:
常年处于寒-旱交替、蒸发远大于降水地区的路基边坡土体,大多数时期呈现高吸力非饱和状态。为研究粉粒含量对高吸力非饱和土的土-水特性及强度的影响规律,利用饱和盐溶液蒸汽平衡法对不同粉粒含量土样施加高吸力并进行非饱和土三轴试验和劈裂抗拉试验。结果表明:粉粒含量对非饱和土进水值影响显著,两者呈负相关,粉粒含量升高,土样持水能力下降;粉粒含量和吸力均对抗拉强度具有劣化作用,双因素同时作用引起土体的开裂深度增大。吸力对土样变形具有抑制作用,吸力越高,吸力提供的黏聚力越大。粉粒含量升高对土体弹性模量劣化作用显著,从模量角度定义脆性指数,对粉粒含量影响下高吸力非饱和土的脆性特征进行评价,发现粉粒含量主要通过影响峰后割线模量改变高吸力非饱和土的脆性。
掺砂水泥固化华南滨海软土的强度和干湿循环特性试验研究
宋树祥, 郑超, 杨昆, 冯德銮
2023, 53(12): 190-197. doi: 10.13204/j.gyjzG22072006
摘要:
为探索砂粒对水泥固化华南滨海软土强度和干湿循环特性的影响规律,制备了一系列不同掺砂量和掺砂粒径的水泥固化华南滨海软土试样,分别进行无侧限抗压强度试验和海水及淡水条件下的干湿循环试验,同时对加载完毕的试样进行扫描电镜(SEM)测试和X射线衍射(XRD)试验。试验结果表明:掺砂水泥土试样的第7,14,28天无侧限抗压强度随掺砂量的提高而增大,其第28天强度随掺砂粒径的减小而增大;掺砂水泥土试样经历两轮干湿循环后的强度损失率最大达61%,干湿循环导致的强度劣化特性随砂粒径的减小和掺砂量的增大而得到更好的改善,并且,掺砂水泥土试样在淡水条件下的抗干湿循环能力明显优于海水条件。SEM和XRD的测试结果表明:掺砂水泥固化华南滨海软土的作用主要表现在:1)模量替换作用(高模量的砂粒替换小模量的软土);2)砂粒-水泥土界面胶结作用;3)裂纹扩展阻隔作用。
非线性压密效应下砂土劈裂注浆机理研究
秦鹏飞
2023, 53(12): 198-203,61. doi: 10.13204/j.gyjzG22072408
摘要:
砂土中劈裂注浆是浆液与土体耦合作用的动态过程,浆液扩散具有隐蔽性、复杂性和随机性特征,劈裂注浆机理的研究目前仍亟待加强。通过侧限压缩试验对砂土的宏、微观结构特征、应力传递方式进行了探讨。结果发现:颗粒破碎度和黏粒含量是影响砂土压密效应的主要因素,颗粒破碎度与压密效应正相关,黏粒含量则与压密效应负相关。黏粒含量超过临界值后,砂土宏微观结构发生质变,非线性压密效应显著增强。基于二次函数模型对砂土非线性压密过程进行描述,模型采用砂土初始压缩模量Et和终级荷载下的极限应变εu进行表征,物理概念清晰且参数易于测定。砂土压密效应对浆液扩散距离、劈裂宽度及浆液压力分布均有显著影响,考虑砂土自身压密特性的劈裂注浆分析方法,可进一步深化对砂土劈裂注浆机理的认知。
粉土中螺旋锚循环上拔承载特性原位试验研究
张博, 屈讼昭, 刘光辉, 张斌, 马政伟, 孙清
2023, 53(12): 204-210. doi: 10.13204/j.gyjzG22082002
摘要:
螺旋锚因具有较大的抗拔承载力而被广泛应用于杆塔、风轮发电机其等受循环荷载作用结构物的基础。近年来随着极端强风灾害的增多,螺旋锚已被推广应用于输电线路导线防舞动拉索的锚固设备。然而,目前关于循环荷载作用下螺旋锚承载特性的研究较少,没有关于其承载力计算方法的标准。为此,通过对粉土中螺旋锚开展原位单调及循环加载试验研究,探究螺旋锚循环上拔承载性能。结果表明:螺旋锚在50%静态极限承载力循环作用下,土体达到变形稳定时的累计位移均不大于25 mm;双盘螺旋锚在循环上拔荷载作用下的累计位移最小,约为其他单盘螺旋锚累计位移的一半;当螺旋锚承载力不足时,基础变形急剧增大,并伴随地面出现以螺旋锚为中心的辐射状裂纹;在整个试验过程中,循环荷载作用下的螺旋锚荷载-位移骨架曲线始终低于试验锚静载曲线,循环结束后在静载作用下,两者荷载-位移曲线基本重合;螺旋锚的上拔承载力主要由锚杆侧阻和锚盘端阻两部分组成,螺旋锚在循环上拔荷载作用下,锚杆接触界面的剪切带内土体的累积收缩导致法向应力降低,螺旋锚基础的上拔承载力全部由锚盘提供。
水泥搅拌桩复合地基垫层效应研究
王啟铜, 宋神友, 陈伟乐, 夏丰勇, 陈卓杰
2023, 53(12): 211-215. doi: 10.13204/j.gyjzG22082308
摘要:
深中通道为国内首次大规模采用深层水泥搅拌桩(DCM桩)处理沉管隧道地基的超级工程。由于碎石垫层+块石振密垫层+DCM桩复合地基的沉降变形规律尚不明确,为研究垫层效应对水泥搅拌桩复合地基沉降的影响规律,在现场荷载板试验的基础上,应用数值模拟的方法分析碎石垫层厚度、模量以及块石振密厚度对复合地基桩顶沉降和总沉降的影响。研究结果表明:在刚性基础下设置柔性垫层能使基础由"刚"变"柔",垫层能调节桩、土所承担的荷载,使桩体承担的荷载变小,土体承担的荷载荷载变大,以致桩顶沉降减小,复合地基总沉降增大。随着垫层刚度的减小(厚度增大或者模量变小),其调节桩土所承担荷载的效果并不会一直变大,在复合地基承载力不变的同时,总沉降继续增大。从提高复合地基承载力和控制沉降考虑,结合工程实际情况,建议碎石垫层的厚度取0.4~0.8 m,模量取10~20 MPa,块石振密的厚度取0.7~1.1 m。
高性能建筑材料
钢纤维-玻璃纤维橡胶混凝土断裂性能研究
卢利, 何明理, 李海燕, 陈苇, 李华伟, 熊哲, 冯攀登, 刘锋
2023, 53(12): 216-221. doi: 10.13204/j.gyjzG23092609
摘要:
为改善橡胶混凝土的断裂性能,通过三点弯曲断裂试验,研究了钢纤维-玻璃纤维对橡胶混凝土断裂性能的影响变化规律及其增强机理。结果表明:在混凝土中掺入橡胶粉会削弱混凝土的抗折性能,但有利于改善混凝土的韧性与抗变形能力;钢纤维-玻璃纤维组成的混掺纤维对橡胶混凝土断裂性能具有显著作用,当混掺纤维总量为8%,且钢纤维与玻璃纤维的使用比例为3:1时,混掺纤维橡胶混凝土的抗折强度最高达到7.87 MPa,并具有4 681.60 J/m2的断裂能;基于双K断裂模型分析,混掺纤维能够显著提升橡胶混凝土的断裂韧性,且在混掺纤维总掺量超过6%时最为显著。同时,由于混掺纤维的多尺度协同作用,橡胶混凝土的应力、应变行为得到改善,其抗荷载能力与韧性实现了显著的增强。