硅粉水泥石小角度X射线散射实验研究（Ⅱ）——微孔界面过渡层厚度

采用X射线小角散射(SAXS)技术,测定了硅粉水泥石中微孔孔界面电子密度过渡层厚度,并对过渡层厚度产生的原因进行了探讨.研究表明硅粉水泥石中微孔界面不具有分明的边界,而具有约2×10-9m厚度的电子密度缓变的过渡层;当水灰比较大时,水灰比和硅粉含量对过渡层厚度有较大的影响;水泥石的抗压强度与过渡层厚度存在较显著的相关性.     

钢桥面铺装材料优化设计与工程应用

为了对钢桥面铺装进行优化设计,首先通过有限元力学分析不同厚度、模量的刚度过渡层受力情况,然后对不同铺装材料的模量尽心分析,同时研究材料模量与荷载因素对应力应变的影响。结果表明,随着刚度过渡层模量和厚度的增加,顶面的拉应变显著降低,而且拉应变沿铺装层厚度方向分布的趋于平缓,突变减小;铺装层底面、铺装层顶面拉应变与刚度过渡层厚度基本成线性关系。环氧沥青混凝土在整体温度区域上弯拉模量显著高于SBS改性沥青SMA,TAF环氧沥青混凝土的弯拉模量显著高于Chem Co环氧沥青混凝土;随温度的升高,各种材料的模量逐渐降低;环氧沥青材料的应力随模量增加而降低;环氧沥青铺装结构的横向拉应变和层间剪应力受超载影响显著。海湾大桥环氧沥青钢桥面铺装得到较好的工程验证。     

机场装配式预应力混凝土道面冲击荷载研究与数值模拟

通过重型落锤式弯沉仪模拟飞机冲击荷载对道面的作用，测试了柔性过渡层预应力混凝土道面的板底应力和竖向位移。采用ABAQUS有限元软件建立了3D模型，以现场弯沉值和板底应力数据，校检了有限元模型拟合程度。并分析了不同冲击荷载、不同柔性过渡层厚度、不同冲击位置3个因素对柔性过渡层预应力道面板抗冲击荷载性能的影响。现场试验与数值模拟结果表明：柔性过渡层可提高预应力道面的抵抗冲击性能，提升道面板使用寿命。     

基于过渡层的纵向电导率冻土特征监测(英文)

实验研究结果是应用过渡层的纵向电导对多年冻土环境进行监测而获取。过渡层在地下电导率剖面位于季节融化层以下。这一层在冷冻状态下具有不同的温度值,电阻率和厚度。过渡层纵向导电的季节变化比季节融化层更重要。因此,它们可用于监测地面的建筑物和工程多年冻土地基条件,过渡层的纵向电导值可由无线电阻抗测深资料确定。     

层间厚度对约束阻尼结构振动性能的影响

应用模态应变能法和有限元分析软件ANSYS,对砂浆夹层板结构进行了有限元分析。通过算例验证了使用SOLID186实体单元进行建模的精确性。对所研究的青岛地铁413阻尼材料进行了DMA测试,并对测试结果进行了曲线拟合。运用迭代考虑材料的依频特性。对所研究砂浆夹层板结构各层厚度与层间厚度比对结构动态力学性能的影响进行分析。研究表明,当约束层厚度与基层厚度比值为1时结构复合损耗因子最大,并且此时约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子影响较大;而随着约束层与基层厚度比的增大,约束层与阻尼层厚度比对结构复合损耗因子的影响变小。在前三阶固有频率下,各组结构中最大结构复合损耗因子分别可以取到0.278、0.256、0.228。     

聚氨酯泡沫铝夹层混凝土板冲击试验

对聚氨酯泡沫铝夹层混凝土结构进行落锤冲击试验,通过对不同聚氨酯泡沫铝吸能层厚度、不同冲击高度和不同结构组合型式的研究,得出结论:聚氨酯泡沫铝吸能层越厚,复合结构吸收的能量越多,但是增益效果随着吸能层厚度的增大而降低;对能量吸收有一个适用的冲击高度范围,在范围内可以有效发挥聚氨酯泡沫铝变形吸能能力;双夹层结构的抗冲击效能要好于同厚度单夹层结构。     

CFRP/GFRP混杂加固混凝土梁胶层界面应力有限元分析

建立了CFRP/GFRP混杂纤维布加固混凝土梁有限元模型,采用数值方法研究了不同HFRP弹性模量、不同胶层厚度、不同胶层弹性模量下胶层的剪应力、正应力和混凝土梁底面的第一主应力变化情况.通过对比分析,研究这些参数对CFPR/GFRP混杂纤维布加固工程结构界面粘结力学性能的影响,揭示了胶层剪应力、正应力和界面混凝土第一主应力对纤维布剥离破坏的影响.     

沥青层模量及厚度对复合路面结构的力学影响

针对佛开高速公路改扩建工程的需要,通过有限元计算和理论分析,研究了不同沥青层模量及加铺厚度对复合路面结构的力学影响,为进一步研究沥青复合路面结构的力学性能提供了理论基础。     

火力发电厂刚性基层环氧树脂混凝土路面层间黏结性能有限元分析

重点研究了基面层厚度、基面层模量、超载、车辆行驶状态以及不同基面层间接触状态对行车方向、路宽方向上的基面层间剪应力最大值的影响。研究结果表明、增大基面层模量,对于提高层间黏结性能作用不大;增大基面层厚度,对于提高层间黏结性能有利,但考虑到造价等多方面因素的影响,如何合理确定面层厚度,是路面敷设层铺装前必须解决的问题。随着车辆超载量的增加,路面结构层间抗剪能力不断减小,应严格控制超载超限运输;车辆在启动、制动情况下,层间剪应力有较大幅度的增大,是导致路面层间黏结性能失效的关键因素,应引起高度重视;良好的层间接触条件将在一定程度上提高层间黏结性能,从而有效提高路面结构的使用性能及使用寿命。     

层布式钢纤维对混凝土力学性能影响

为了研究层布式钢纤维对混凝土力学性能影响,对不同掺量、长径比以及层布厚度的层布式钢纤维混凝土,分别进行了抗压强度、劈裂强度和抗弯强度试验。结果表明层布式钢纤维对混凝土抗压强度无明显影响,但可以显著提高混凝土劈裂强度和抗折强度。钢纤维长径比增大,有助于提高层布式钢纤维混凝土劈裂强度和抗折强度,并且随着大长径比钢纤维含量增加,层布式钢纤维混凝土劈裂强度和抗折强度均有所提高;而随着钢纤维层布厚度的增加,混凝土劈裂强度和抗弯强度均有所降低。掺入聚丙烯纤维,有助于提高层布式钢纤维混凝土的劈裂强度和抗弯强度。     

变胶结厚度下胶结颗粒微观模型的初步研究

粒间胶结厚度对胶结作用有一定的影响,在已有研究基础上针对不同胶结厚度,设计加工了适用于设定胶结厚度的胶样成型装置及复杂应力辅助加载装置,制备了胶结厚度为1.5mm的铝棒60对,经一定时间的养护后,对其进行了一系列拉伸压缩剪切等力学加载试验,并将试验结果与蒋明镜等人^[8]的无胶结厚度及胶结厚度为0.6mm的相应试验结果进行对比分析,得出不同胶结厚度对铝棒间胶结物力学特性的影响。结果表明:随着胶结厚度的增加,抗拉强度增大,抗压强度减小,抗剪强度也减小。     

叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响

采用混凝土叠合板可在保证结构受力性能的同时，有效地提高结构的装配率。受限于板的整体厚度和相关规范中对现浇层厚度的要求，预制层的厚度通常不能满足刚度需求。国内常采用在预制板中布置桁架钢筋的方法提高预制板刚度。然而目前却没有规范给出桁架钢筋预制板刚度的计算方法，此外，我国应用的桁架钢筋板厚度较薄，尺寸较小，刚度提升效果十分有限，采用桁架钢筋提升板的刚度可能并不经济。为此，通过跨中两点弯曲试验研究桁架钢筋对预制板受力性能的影响，并基于试验结果和理论分析，提出了预制板刚度计算方法。试验结果表明：桁架钢筋对预制板刚度的提升有限，60 mm厚桁架钢筋板的刚度可能无法满足施工要求；桁架钢筋对混凝土板有效受压面积的削弱将导致混凝土板受弯承载力明显降低，上弦钢筋的屈曲将导致预制板达到极限状态后承载力迅速下降。基于试验结果的参数分析显示，取消桁架钢筋，适当增加预制板厚度，不仅能有效提升预制板的刚度和承载力，还能降低楼板钢筋用量达26%左右。     

叠合板中桁架钢筋对预制板受力性能的影响

采用混凝土叠合板可在保证结构受力性能的同时,有效地提高结构的装配率。受限于板的整体厚度和相关规范中对现浇层厚度的要求,预制层的厚度通常不能满足刚度需求。国内常采用在预制板中布置桁架钢筋的方法提高预制板刚度。然而目前却没有规范给出桁架钢筋预制板刚度的计算方法,此外,我国应用的桁架钢筋板厚度较薄,尺寸较小,刚度提升效果十分有限,采用桁架钢筋提升板的刚度可能并不经济。为此,通过跨中两点弯曲试验研究桁架钢筋对预制板受力性能的影响,并基于试验结果和理论分析,提出了预制板刚度计算方法。试验结果表明：桁架钢筋对预制板刚度的提升有限,60 mm厚桁架钢筋板的刚度可能无法满足施工要求;桁架钢筋对混凝土板有效受压面积的削弱将导致混凝土板受弯承载力明显降低,上弦钢筋的屈曲将导致预制板达到极限状态后承载力迅速下降。基于试验结果的参数分析显示,取消桁架钢筋,适当增加预制板厚度,不仅能有效提升预制板的刚度和承载力,还能降低楼板钢筋用量达26%左右。     

海砂混凝土耐久性能研究

通过海砂混凝土不同条件下力学性能和耐久性的测试,对海砂高强混凝土中的钢筋锈蚀能力进行了研究。结果表明,海砂中氯离子含量在0.123%、在混凝土中使用量低于320kg/m3的条件下,对强度高于50MPa的混凝土立方体抗压强度、碳化性能、抗氯离子扩散性能影响不大;海砂混凝土的钢筋锈蚀失重率随着海砂掺量的增加和水胶比的增大而增加;阻锈剂的掺入和保护层厚度的增加,可使海砂混凝土的抗钢筋锈蚀能力有所改善,钢筋锈蚀程度有所下降。     

海工结构服役寿命预测细观数值模拟研究

在现有二维混凝土随机骨料模型基础上,通过引入正态分布随机数来模拟混凝土界面过渡区厚度的非均匀性,并耦合氯离子扩散、钢筋锈蚀和混凝土损伤,建立了海工结构服役寿命预测细观数值模型.研究表明:由氯离子扩散引起的单根钢筋非均匀锈蚀导致混凝土保护层形成3条主裂缝,3条主裂缝之间夹角约为120°,出现这种现象的主要原因是界面过渡区加速了氯离子扩散,次要原因是界面过渡区的力学性能劣化;在相同钢筋锈蚀量条件下,非均匀锈蚀钢筋混凝土比均匀锈蚀钢筋混凝土的服役年限短,混凝土保护层开裂形态也不一样;数值模拟的氯离子含量分布、裂缝形态与试验数据较为吻合,验证了所建立的数值模型的可靠性.     

Mechanical properties and associated seismic isolation effects of foamed concrete layer in rock tunnel

Foamed concrete has a good energy absorption capability and can be used as seismic isolation material for tunnels. This study aims to investigate the mechanical properties and associated seismic isolation effects of foamed concrete layer in rock tunnel. For this, a series of uniaxial/triaxial compression tests was conducted to understand the effects of concrete density, confining stress and strain rate on the mechanical properties of foamed concrete. The direct shear tests were also performed to investigate the effects of concrete density and normal stress on the nonlinear behaviors of foamed concrete layer-lining interface. The test results showed that the mechanical properties of foamed concrete are significantly influenced by the concrete density. The foamed concrete also has high volumetric compressibility and strain-rate dependence. The peak stress, residual stress, shear stiffness and residual friction coefficient of the foamed concrete layer-lining interface are influenced by the foamed concrete density and normal stress applied. Then, a crushable foam constitutive model was constructed using ABAQUS software and a composite exponential model was also established to study the relationship between shear stress and shear displacement of the interface, in which their parameters were fitted based on the experimental results. Finally, a parametric analysis using the finite element method (FEM) was conducted to understand the influence of foamed concrete layer properties on the seismic isolation effect, including the density and thickness of the layer as well as the shear stiffness and residual friction coefficient of the interface. It was revealed that lower density and greater thickness in addition to smaller shear stiffness or residual friction coefficient of the foamed concrete layer could yield better seismic isolation effect, and the influences of the first two tend to be more significant.     

盖下列检库射流风机与机械排烟系统协同排烟效果分析

应用FDS软件对某典型上盖开发式动车车辆段的盖下列检库射流风机与机械排烟系统协同排烟效果进行了模拟研究。通过分析火灾时烟气扩散速度、烟气层分布特征、一氧化碳浓度分布以及排烟效率等指标,对射流风机协同机械排烟和单独机械排烟的排烟效果进行对比研究。研究表明：射流风机协同机械排烟可有效减慢烟气的扩散速度,并且可降低库内大部分区域的烟层厚度,增加排烟口处的局部烟层厚度,以提高机械排烟系统的排烟效率。与单独的机械排烟工况中排烟效率相比,射流风机协同排烟将最不利排烟效率从33.1%提升至53.9%,最佳排烟效率从44.3%提升至55.1%。且在射流风机协同排烟工况中,对于库内一氧化碳的沉降控制和排烟效率,开启两组射流风机且距火源近端的风机组与相近排烟支管距离为风机的有效射程时效果最佳,且随火源远端风机组的向下倾斜射流角度逐渐增大至与水平面呈45°夹角,一氧化碳的沉降控制效果和排烟效率都提升。     

加劲肋截面对加劲板力学性能的影响

加劲肋截面形式对加劲板的力学性能有重要影响。文中以某工程中承受平面外均布荷载的加劲板为研究对象,采用有限元方法,分别研究了不同加劲板母板厚度、不同加劲肋截面惯性矩对加劲板力学性能的影响。结果表明:采用角钢加劲肋提高加劲板抗弯性能是最有效的,等边角钢加劲肋较不等边角钢加劲肋能更好地的提高加劲板的抗弯性能,工字钢和槽钢加劲肋改善加劲板抗弯性能的能力是相近的。     

输电塔单变双角钢过渡节点试验研究与计算方法

选取3个单变双角钢过渡节点作为研究对象,制作8个过渡节点模型,将其中6个足尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行弹性加载试验,2个缩尺试验模型分别在受拉和受压工况下进行破坏加载试验,结合有限元模拟,分析单变双角钢过渡节点的力学特性和受力情况。数值模拟了弹性和破坏加载工况下单变双角钢过渡节点关键部位的应变变化和应力分布,并与加载试验进行对比。考虑上、下靴板之间的偏心距对单变双角钢过渡节点水平板上水平应力不均匀分布的影响,基于有限元模拟和加载试验,对现有的不同单变双角钢过渡节点水平板厚度计算方法进行比较与评估,通过与水平板设计厚度进行对比,分析不同计算方法的优化效果和安全裕度。结果表明:上、下靴板与水平板连接焊缝的偏心距是影响水平板受力的主要因素,水平板上对应上、下靴板的十字交汇处水平应力最大,并向四周扩散且逐渐减小; 有限元模拟结果与试验结果吻合良好,研究结果可为单双角钢过渡节点的结构设计提供指导。     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。