经PS材料加固后遗址土体热传导性能的试验研究

 PS材料对西北干旱区土遗址具有良好的加固效果,能够大大提高遗址土体的力学强度和抗风蚀能力。为了探讨PS材料对土遗址土体热传导性能的影响作用,研制可测定土遗址土体热传导率的装置,使用新疆交河故城遗址现场的扰动土制做成土样,进行PS材料加固土样的热传导率测定试验及室内模型试验。结果表明,经PS材料加固后的土遗址土体具有热传导率减小的趋势,并且PS材料浓度越大,加固土体的热传导率越小。室内模型试验发现,当外界温度变化时,PS材料加固土体对温度变化的反应比未加固土体缓慢。这表明经PS材料加固后的土体,由于热传导率的降低,阻碍土体的热传导过程,具有能减缓温差所引起的物理风化作用,对研究西北干旱区土遗址的加固保护具有重要的意义。      

PS材料模数、浓度对干旱区土建筑遗址加固效果的影响

PS材料对干旱区古遗址防风化加固具有良好的加固效果。20a的试验研究和现场加固表明，PS材料模数、浓度对加固效果的影响比较显著。通过试验分析表明：PS材料加固土的强度普遍提高，加固土强度随浓度的增加而递增，随PS材料模数的增大而递减；随着PS材料浓度的增大，加固土的抗风蚀、雨蚀能力显著提高，随模数的增大而有所降低；加固土的抗冻融能力显著提高，利于遗址在寒旱环境中保存，模数和浓度对加固土的耐冻性贡献均较大，以模数3．84、浓度5％时抗冻融性能最优；经PS材料加固后土密度及孔隙率变化不大，说明了土体经PS材料加固后仍具有良好的透气、透水性。综合考虑PS材料模数、浓度对加固效果的作用，优选加固液浓度为5％、模数为3．84。     

榆林明长城遗址保护加固室内试验研究

土遗址是人类宝贵的文化遗产,我国土遗址保护面临严峻的形势.本文以榆林明长城遗址土样为研究对象,以有机硅改性丙烯酸酯树脂为加固剂,通过试样加固前后无侧限抗压强度试验、湿化试验、耐盐腐蚀试验、自然状态下颜色观察试验以及在紫外线照射状态下颜色观察试验的分析,探讨了不同浓度加固剂加固前后试样的物理、力学以及水解性能等变化特征.试验表明,有机硅改性丙烯酸酯树脂对西北干旱地区土遗址是一种优良的加固材料.     

干旱地区土建筑遗址加固保护试验

 结合新疆高昌故城加固保护工程,采用有机硅改性丙烯酸树脂乳液,以高昌故城遗址土体试样为加固对象,对试样进行化学成分和易溶盐分析,并进行加固液渗透深度、透气性、耐盐腐蚀、无侧限抗压强度、耐冻融、抗风蚀和电镜扫描分析试验。研究结果表明,有机硅改性丙烯酸树脂乳液对土体有很好的加固效果,使土体具有很好的耐水性、抗冻融能力,耐盐破坏和抗风蚀能力也有明显提高,且不影响土体的外观和透气性;无侧限抗压强度提高有限,不会在土体表面形成硬壳,避免土体内外强度相差较大而剥落。对于西北干旱地区而言,有机硅改性丙烯酸树脂乳液是一类优良的土建筑遗址防风化加固保护材料。     

中国丝绸之路土遗址的病害及PS加固

 中国丝绸之路土遗址遗存种类多、类型全、赋存环境复杂,其主要病害按保存环境分为两类：露天土遗址,主要有风蚀、雨蚀和裂隙;室内土遗址,主要有污染、风化和裂隙。以吐鲁番交河故城为例,研究保护加固技术,通过对PS处理前后遗址土样的X–衍射分析、结晶度测定、扫描电镜和透射电镜等方法的分析测试,探讨PS加固土遗址的机制,提出以PS为加固材料,对土遗址防风蚀、雨蚀的化学加固方法;对裂隙和危土体提出锚固和裂隙灌浆联合使用的加固技术,尤其是楠竹加筋复合锚杆解决了大体量松软危土体的锚固问题;对掏蚀缺损部分提出夯补及土坯砌补等加固工艺和方法。这些加固措施,基本解决了干旱土遗址的主要问题,提出的加固措施具有较好的适用性和应用价值。     

改性钠羧甲基纤维素加固土冻融性能及损伤机制研究

以改性钠羧甲基纤维素加固土法在季冻区边坡水土流失的治理和应用推广为研究背景,基于室内试验,研究冻融循环次数和冻融低温温度对加固黄土和粉砂土体积、抗剪强度、渗透系数和耐久性的影响规律及加固土颗粒及结构在冻融循环过程中的变化。发现在反复冻融循环过程中,加固黄土和粉砂土的体积和渗透系数随循环次数增加而增大,抗剪强度和耐久性随冻融次数的增加而减小;加固黄土和粉砂土12次冻融循环后试样冻胀体积和抗剪强度随冻结温度降低而减小,渗透系数随温度降低而增大,耐久性随温度降低而减小,但减小幅度随温度降低越来越小;加固黄土作为相对细的土冻胀变形更显著,渗透系数变化更明显,而加固粉砂土作为相对粗的土颗粒间胶结作用更弱,黏聚力变化更显著,两者耐久性受冻融循环影响变化规律相似;M-CMC与颗粒间的包裹吸附胶结增强了土壤结构稳定性,使得黄土和粉砂土随水融次数增加试样含水率不断提高,试样体内液态水凝结成冰晶体时的冻胀作用增强,这是加固土团聚粒发生塑性变形甚至断裂变形的主要原因,导致加固土结构损伤劣化,改良性能受到影响;与此同时,由于M-CMC材料的延展性,使得材料与颗粒间胶结具有"弹性"减缓了冻胀损伤,提高加固土的冻融耐久性。     

烧料礓石改性浆体–遗址土体界面抗剪性能试验

为研究土遗址锚固系统中浆体–土体界面抗剪性能,揭示锚固系统内部受力机制。试验选择目前土遗址锚固工程中常用的烧料礓石、粉煤灰、石英砂及遗址土作为主要浆体材料,同原状遗址土制成黏结试样。根据实际工作条件,对试样进行室外土体掩埋养护。通过浆体–土体界面直接剪切试验,得到不同配比浆体–土体界面的剪应力–位移关系曲线、抗剪强度参数及浆体–土体界面剪应力–位移拟合曲线。试验结果表明,浆体–土体界面未能有效黏结,界面抗剪强度主要依靠滑动摩擦及咬合摩擦承担;烧料礓石改性遗址土浆体与遗址土体黏结试样内摩擦角最大,浆体材料兼容性对界面抗剪强度的提高具有重要意义。室外掩埋养护土体温湿度的频繁波动和PS溶液的固化作用对界面黏结能力影响显著。因此,土遗址锚固工艺是保证锚固质量的关键因素之一。     

硅丙乳液加固土遗址的试验研究

用新型建筑材料-硅丙乳液加固榆林明长城和汉长安城两处遗址的试样,对加固试样的物理力学性能进行室内试验研究。结果表明硅丙乳液加固土体的无侧限抗压强度适当提高,耐水性能和耐盐腐蚀性能明显改善,可直接用于土遗址加固保护。     

土水特征曲线在非饱和粘性土强度中应用的试验

实际工程中遇到的土大多是非饱和土,抗剪强度是土的重要力学指标。先通过试验量测粘性土的土水特征曲线,后利用土水特征曲线预测土的抗剪强度,并将预测值与等吸力直剪抗剪强度值进行对比分析。试验表明土水特征曲线预测土的抗剪强度值比直接通过等吸力直剪试验得到的强度值小,因为土水特征曲线是反映的含水量对基质吸力的影响,而忽略了其它因素对吸力的影响。     

高强钢绞线网加固混凝土粘结性能试验研究

通过高强钢绞线网聚合物砂浆加固层与混凝土结构的剥离破坏试验,对加固层与混凝土界面的剥离破坏特征进行了研究。探讨了单侧加固、植筋加固及U型加固等不同的加固方式对加固层抗剪承载力及抗剪强度的影响。试验结果表明,采用U型加固等增加粘结面积的方式能有效提高加固层粘结面抗剪承载力,但同时会削弱加固层的抗剪强度,而在界面上植入抗剪钢筋后,能同时提高聚合物砂浆加固层的抗剪承载力及抗剪强度。根据试验结果,提出了最小植筋率的建议值。     

钢板混凝土剪力墙抗剪性能试验研究

完成了2个内嵌钢板混凝土墙试件和3个外包钢板混凝土墙试件在恒定轴压力和往复剪切作用下的拟静力试验,用以研究钢板混凝土剪力墙的抗剪性能。墙试件采用工字形截面,剪跨比为1.2,腹板墙截面含钢率约6%。试验结果表明：试件腹板墙发生剪切破坏;当设计轴压比由0.3提高至0.6时,试件的受剪承载力略有提高,极限位移角减小约20%;在轴压比相同和腹板墙含钢率相近的情况下,外包钢板混凝土墙的变形能力比内嵌钢板混凝土墙大约20%;采用竖向加劲肋-缀条拉结代替栓钉-对拉螺栓连接,外包钢板混凝土墙的受剪承载力差异不大,但变形能力显著增大。对国内外46个钢板混凝土墙试验数据的分析表明,按中国规程 JGJ 3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》计算得到的受剪承载力平均为试验值的78%,计算公式偏于安全;而美国规范AISC 341-10和欧洲规范Eurocode 8的计算公式仅考虑钢板的抗剪贡献,计算值仅为试验值的51%,严重低估了钢板混凝土墙的受剪承载力。对大量剪力墙试验数据的分析表明,钢板混凝土墙的剪切变形能力显著优于钢筋混凝土墙和钢骨混凝土墙。     

循环荷载作用下型钢高强高性能混凝土短柱抗剪承载力研究

基于循环荷载作用下的型钢高强高性能混凝土短柱的试验结果,对影响型钢高强高性能混凝土柱剪切破坏的剪跨比、轴压比、混凝土强度、含钢率以及配箍率等主要因素进行分析。通过单独考虑钢筋混凝土部分、型钢部分、轴压力部分对柱抗剪承载力的贡献,根据叠加原理,并考虑位移延性需求的影响,分别给出型钢高强高性能混凝土短柱剪切黏结破坏以及剪切斜压破坏两种情况下的抗剪承载力计算公式。通过与试验结果的对比发现,所建立的公式能较好地反映型钢高强高性能混凝土短柱的抗剪承载力,研究结果可为型钢组合结构规范的修订以及工程设计提供理论依据和参考。     

Shear strength characteristics of geosynthetic reinforced rubber-sand mixtures

Shear strength characteristics of the geosynthetic-reinforced rubber-sand mixture (RSM) has been investigated by conducting Unconsolidated Undrained (UU) triaxial test. In the first part, a series of UU triaxial tests have been carried out to know the size effect of granulated rubber/tyre chips from seven different rubber sizes. RSM sample that provides higher strength, energy absorption capacity and stiffness is considered as the optimal size and has been used in the investigation on geosynthetic-reinforced RSM. In the second part, shear strength characteristics of geosynthetic-reinforced RSM has been investigated by varying proportions of rubber content (50% and 75% rubber by volume), type of geosynthetic (geotextile, geogrid and geonets), number of geosynthetics (1–4) layers, geosynthetic arrangement and confining pressure. The results demonstrate that RSM reinforced with geosynthetic has enhanced peak strength, failure strength and corresponding axial strain at failure. Fifty percent RSM reinforced by geotextile and 75% RSM reinforced by geonets with 4 layers of reinforcement, led to a maximum increase in shear strength. The strength and energy absorption capacity are doubled for the reinforced RSM's, and reduced the brittleness index values as close to zero, which depends on the type, number of layers and arrangement of geosynthetic.     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能，对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5，尺寸和配筋均相同，仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏；轴拉力致使RC墙的水平承载力降低，竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时，RC墙峰值荷载降低了约55%；中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显，墙底部截面弯曲屈服后，塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性；轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长，引起墙体受剪承载力退化，竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙，其受力由弯曲机制向剪切机制转变，出现了弯曲-剪切破坏，基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据，定量计算了该类墙体的受剪承载力退化，揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后，验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

中等剪跨比RC剪力墙拉-弯-剪受力性能试验研究

为研究中等剪跨比钢筋混凝土(RC)剪力墙的拉-弯-剪受力性能,对4个RC剪力墙开展了在恒定轴拉力和往复水平力作用下的拟静力试验。RC墙剪跨比为1.5,尺寸和配筋均相同,仅轴拉力变化。结果表明：RC墙分别发生了剪切破坏、弯曲-剪切破坏和弯曲破坏;轴拉力致使RC墙的水平承载力降低,竖向钢筋平均拉应力比ns从0.20增大到0.80时,RC墙峰值荷载降低了约55%;中等剪跨比RC墙弯曲-剪切耦合效应明显,墙底部截面弯曲屈服后,塑性铰区的剪切变形也表现出显著的非线性;轴拉力和往复水平力作用下墙体发生显著的轴向伸长,引起墙体受剪承载力退化,竖向钢筋平均拉应力比ns=0.40的RC墙,其受力由弯曲机制向剪切机制转变,出现了弯曲-剪切破坏,基于转动角软化桁架模型和轴向伸长的实测数据,定量计算了该类墙体的受剪承载力退化,揭示了弯曲-剪切破坏机理。最后,验证了美国ACI 318—14和中国JGJ 3—2010中RC墙正截面拉弯承载力计算方法和公式的适用性。     

钢筋混凝土开裂面剪力传递性能试验研究

通过对12个Z形推开式试件的试验研究,分析了配筋率、销栓作用和开裂面尺寸对钢筋混凝土开裂面剪力传递性能的影响。在试验范围内剪切面的配筋率、高度和宽度的增加都有助于提高试件的抗剪强度,钢筋的销栓作用对未预裂试件剪切面处的抗剪强度影响不大,对于预裂试件剪切面处的剪力传递性能影响比较明显。试验中量测了预裂和未预裂试件剪切面的剪切滑移和裂缝宽度,并根据试验结果和依据已有文献试验对提出的开裂面受剪强度计算式进行了对比分析。研究表明：Mansur的单曲线和三线段式的计算精度较好。图11表2参10     

加筋红砂岩风化土强度和变形特性

红砂岩风化土是湖南公路路堤工程中应用较多的填筑材料,采用直剪试验研究了不同压实度的红砂岩风化土的强度和变形特性,以及加筋对其工程性质的影响。试验表明,随压实度增大,红砂岩风化土的峰值抗剪强度明显提高,但主要由粘聚力的增大引起,随剪切位移增大,粘聚力减小,抗剪强度大幅度降低,其应力–应变曲线呈现随应变软化型。加筋提高了红砂岩风化土的峰值抗剪强度和残余强度,更重要的是明显减小了峰值后强度的降低幅度,且达到峰值抗剪强度的剪切位移增大,峰值区域增宽,土体延性提高,改善了红砂岩风化土的强度和变形特性;对于不同的加筋层数和不同的筋材模量,以及在不同的压实度和试验竖向压力下,加筋对红砂岩风化土的强度和变形特性的改变不同;根据试验结果,还对红砂岩风化土的工程性质以及加筋的抗剪作用机理进行了初步探讨,阐述了加筋材料在土的应力–应变关系中的主要功能和作用。     

城市固体废弃物应变硬化机制与强度参数确定方法

 通过对常规三轴仪进行改装,开展最大竖向应变达50%的城市固体废弃物(MSW)三轴剪切试验。试验表明：大应变条件下MSW试样发生破坏且其破坏应变随填埋深度增大而减小。通过组分分离得到MSW的基本相和加筋相,并对其分别进行三轴固结排水剪切(CD)试验,发现其应力–应变曲线均呈应变硬化型。在此基础上,对基本相进行筛分,并结合不同粒径粒组的微观结构阐述基本相中有机纤维体的存在形式及其加筋作用机制。进一步对各粒组进行CD试验,发现除粒径小于0.075 mm的粒组外其余粒组的应力–应变关系均表现为应变硬化。通过基本相灼烧前后的CD试验比较,发现有机纤维体在应变达到一定程度后才开始发挥加筋作用,且剪切过程中伴随着纤维体断裂以及纤维体与颗粒间滑移。最后,基于MSW的三轴剪切试验结果,分别对三轴固结不排水剪切(CU)试验和CD试验抗剪强度参数的确定方法进行探讨。     

钢-混凝土组合桥梁中无抗剪配筋的桥面板在轴向拉力作用下的抗剪极限承载力试验研究

完成31根钢筋混凝土梁的剪切破坏试验,对钢-混凝土组合桥梁中无抗剪配筋的桥面板在轴向拉力作用下的抗剪极限承载力进行了研究。试验中主要考虑了轴向拉力对抗剪极限承载力的影响,同时对配筋率、最小抗剪配筋、混凝土强度等级等其他因素也进行了研究。试验结果表明,欧洲规范2第1部分中用来计算无抗剪配筋的钢筋混凝土构件的抗剪极限承载力的公式过于保守,建议进行修正。     

Reinforcement schemes for cold-formed steel joists with a large web opening in shear zone—An experimental investigation

The floor joists of cold-formed steel (CFS) structures often require large web openings. Reinforcement of such openings may mitigate the detrimental effects arising from such web openings. This paper is based on an experimental investigation conducted to establish reinforcement schemes for CFS joists with a large web opening located in high shear zones. The investigation considered a large web opening cut out in the middle of the web of a lipped channel section. Circular and square large web openings of about 65% web depth were considered. The shear tests involved short span specimens, simply supported at the ends, and subjected to a mid-span point load. This paper presents the experimental set-up, and the test results associated with 27 individual tests consisting of nine sets of three identical tests. These test sets consist of cold-formed steel joists sections with (a) no web opening, (b) webs having circular or square openings, (c) webs having reinforced openings. Three different reinforcement schemes were investigated, however, the test results indicated that the proposed “Vierendeel truss type reinforcement scheme” can restore the original shear strength of such sections having circular or square openings. Overall, this study establishes a cost-effective reinforcement scheme for cold-formed steel joists having a large web opening in high shear zone.