芳纶纤维橡胶混凝土的塑性开裂与韧性研究

为探究掺加芳纶纤维对橡胶混凝土的韧性、抗裂性的影响,将40目橡胶粉等体积替换7.5％细骨料制成橡胶混凝土,并加入不同掺量的芳纶纤维,采用平板试验及落锤试验,分别研究了纤维橡胶混凝土的抗裂性能及冲击韧性.结果 表明:掺入芳纶纤维对橡胶混凝土的抗压强度提升不明显,但显著提高了冲击韧性和抗塑性开裂;在芳纶纤维掺量为0.7％时,试件的抗冲击韧性比达到最大值4.125,比橡胶混凝土增加了大约3倍;芳纶纤维掺量分别为0．3％、0.5％、0.7％时,混凝土未出现裂缝,有效提高了混凝土抵抗开裂的能力.     

寒区桥面铺装低掺聚丙烯纤维混凝土耐久性研究

针对寒区桥面铺装这一特殊应用领域要求,对不同掺入量的聚丙烯纤维混凝土进行冻融循环及冻融-氯盐共同作用下耐久性试验,研究低掺聚丙烯纤维对寒区桥面铺装混凝土性能的影响.试验结果表明:低掺聚丙烯纤维桥面铺装混凝土可提高抗冻性能和抵御氯盐侵蚀能力,防止钢筋锈蚀,增强混凝土耐久性.     

高掺量废旧橡胶改性环氧树脂混凝土力学性能与路用性能

为了提高废旧橡胶掺量和探讨废旧橡胶改性环氧树脂混凝土作为路面铺装材料的可行性,采用废旧橡胶等体积替代砂石集料制备了高掺量(0~50%)废旧橡胶改性环氧树脂混凝土(waste rubber modified epoxy concrete,REC),考察了REC的孔隙率、力学性能和路用性能.结果表明,随着橡胶掺量增大,REC孔隙率先增大后趋于稳定;抗压强度和抗折强度均呈近似线性降低,抗压极限应变和抗折极限应变在掺量低于40%时均基本保持稳定而折压比缓慢增大,在掺量高于40%后三者显著增大;抗压应力-应变曲线趋于平缓,柔性因子增大;高温稳定性、低温稳定性和抗滑性能均增强;耐冻融性能均优良,但水稳定性降低明显.建议REC作为路面铺装材料时橡胶掺量20%为宜,此时具有较好的力学性能和路用性能:抗压强度为33.5 MPa,抗折强度为23.6 MPa;车辙试验:永久变形为0.48 mm,动稳定度达70 000次/mm;低温弯曲试验:抗折强度为17.0 MPa,破坏应变为3.1×10-3;水稳定性试验:浸水马歇尔残留稳定度为75.67%;抗滑试验:摆值(British pendulum number,BPN)值为48;冻融试验:300次冻融循环无裂缝或材料破落,无质量损失.考虑REC水稳定性能一般,建议尽量避免用于水损害严重的地区.     

表面处理的橡胶颗粒对混凝土阻尼性能的影响

为了探索橡胶粉对混凝土抗震性能的影响,研究表面处理后的橡胶颗粒对混凝土强度、弹性模量以及阻尼比的影响.试验结果表明:界面处理剂能改善橡胶颗粒与水泥基体界面的薄弱层,当表面处理过的橡胶颗粒掺量小于15%时,混凝土的强度无明显降低,对于加入表面处理过的橡胶颗粒的混凝土构件,加速度的衰减速度随橡胶颗粒掺量的增加而增大;橡胶颗粒的加入,能明显增加混凝土的阻尼比,掺入15%表面处理的橡胶颗粒混凝土,强度损失不大,弹性模量降低13%,阻尼比提高34%,抗震性能得到改善.     

橡胶颗粒对再生混凝土耐久性影响

为研究橡胶颗粒粒径和掺量对再生混凝土耐久性的影响,针对水灰比为0.50再生混凝土设计了橡胶粒径60目、1~3 mm和3~6 mm与掺量10、20、30 kg/m3的6组混凝土配合比,对再生混凝土进行了抗压强度、抗氯离子渗透和抗冻性试验.结果表明:掺入橡胶颗粒降低了再生混凝土的抗压强度,再生混凝土的抗压强度随着橡胶颗粒掺量和粒径的增加而减小;橡胶颗粒的掺入能改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能,再生混凝土的抗氯离子渗透和抗冻性随着橡胶颗粒掺量增大和粒径的减小而提高,当橡胶颗粒的粒径为60目、掺量为30 kg/m3时,再生混凝土的耐久性能最好.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装防水黏结层性能试验

依托郑州市陇海路快速通道波形钢腹板PC组合箱梁工程,比较不同温度条件下采用聚氨酯材料和乳化沥青材料的铺装与桥面板的层间黏结性能。试验结果表明:AC型、SMA型桥面铺装与桥面板层间抗剪和拉拔性能均随温度升高而降低;防水黏结层采用聚氨酯材料时,在低温、常温及高温条件下,AC型、SMA型沥青混凝土桥面铺装与桥面板层间剪切强度、层间拉拔强度均要高于采用乳化沥青材料;桥面铺装采用AC型沥青混凝土时,铺装与桥面板层间黏结性能要优于SMA型沥青混凝土。     

橡胶粉和钢渣粉对混凝土介电性能和微波除冰效率的影响研究

采用回收橡胶粉和钢渣粉等工业废弃物改善普通混凝土的微波吸收性能,使之可用于混凝土路面的微波除冰。通过实验研究橡胶粉和钢渣粉掺量对混凝土的介电性能、微波加热除冰效果以及力学性能的影响,结果表明:在2.3～2.5GHz频率范围内,混凝土的相对介电常数和相对损耗因子都随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,钢渣粉对于混凝土介电性能的提升程度要高于橡胶粉。因此,在微波作用下混凝土表面的升温速率随橡胶粉和钢渣粉掺量的增加而增加,而冰层脱落时间却明显缩短。冰层从混凝土表面脱落时,混凝土邻冰区的温度约为4～6℃。混凝土的抗压强度和抗弯强度随橡胶粉掺量的增加而减小,但随钢渣粉掺量的增加而增加。     

橡胶颗粒掺量对水泥混凝土抗压及抗盐冻影响

为了拓展橡胶集料混凝土在寒冷地区桥面铺装的应用,取橡胶颗粒按六种不同掺量替代等体积的砂制作橡胶集料混凝土试件,对该试件进行抗压及抗盐冻性能的研究,试验表明:橡胶颗粒的掺入明显提高了混凝土的抗盐冻性,在9%掺量时,其抗盐冻性最好,随着冻融循环次数的不断增加,橡胶集料混凝土的相对抗压强度值明显大于基准混凝土的相对抗压强度值,掺量为9%的橡胶集料混凝土相对抗压强度最大.     

湿排粉煤灰对混凝土性能的影响

通过实验室模拟研究不同湿法存放时间（1～60个月）的2种低钙粉煤灰的形貌、粒径和用于混凝土掺合料的性能变化。粉煤灰湿排后颗粒变粗,颗粒表面出现侵蚀,但颗粒形貌基本保持不变;湿排粉煤灰矿物减水效应明显降低,掺量为20％～40％的湿排粉煤灰混凝土坍落度比原状粉煤灰混凝土减少约20～40mm;掺加湿排粉煤灰的混凝土与外加剂适应性、抗渗和抗碳化无明显变化,坍落度经时损失有所降低;湿法存放3个月的粉煤灰掺量20％时混凝土28d和56d抗压强度比原状粉煤灰混凝土分别下降5．8％和3．7％,但掺量为20％的湿法存放36个月粉煤灰混凝土抗压强度比仍可以达到85％,湿法存放时间为3a和5a的粉煤灰混凝土强度无明显差别。研究结果表明,湿排低钙粉煤灰可以用作为混凝土掺合料。     

橡胶水泥土模量与泊松比的变化规律

为了研究水泥掺量、橡胶粉掺量、橡胶粉粒径等因素对橡胶水泥土力学指标的影响规律,配比制作了橡胶水泥土试块,测定了纵横两个方向应力应变曲线,通过计算得到了橡胶水泥土的弹性模量、变形模量和泊松比.试验结果表明:随着橡胶粉掺量的增加,橡胶水泥土模量呈降低趋势,其降低速率递减;随着水泥掺量的增大,橡胶水泥土模量增高,但增量基本呈递减趋势.橡胶水泥土模量介于弹性上限Voigt模型和下限Reuss模型之间.橡胶水泥土的泊松比随着橡胶粉掺量的增加而增加.通过合理控制橡胶粉掺量,能够改善水泥土的力学性能,进而达到改良水泥土的目的.     

改善钢桥桥面铺装层高温作用的有效措施的研究

钢桥桥面铺装层早期破坏一直是一个世界性难题,高温是造成钢桥桥面铺装早期破坏的一个主要因素。如果能够降低铺装层温度,改善铺装层内高温条件,便能提高材料使用性能,从而能够推迟早期破坏的发生。基于这一目的,本文以傅立叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供气象资料,运用有限元手段,对开放式钢箱梁及封闭式钢箱梁的铺装层温度场进行了模拟研究。研究后发现,开放式箱梁可以降低桥面铺装层温度,降低桥面铺装层高温（指50℃以上的高温）持续作用时间,改变桥面铺装层高温的作用位置。因此可以得出结论：开放式钢箱梁,能够改变桥面铺装层温度分布状态,降低桥面温度,从而提高铺装层与钢板间粘结材料的粘结性能,提高桥面铺装材料的抗车辙能力,进而推迟钢桥桥面铺装层早期破坏发生,提高桥面铺装层的使用寿命。     

干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁温度效应分析

为探索干寒地区新型波形钢腹板组合箱梁桥的温度场分布特征和温度效应,弥补现行规范中缺乏其温度梯度模式定义的不足。本文以西北干寒地区某新型波形钢腹板组合箱梁桥为研究对象,基于现场温度观测数据,分析该新型组合结构在日照作用下的温度分布规律,并运用最小二乘法拟合提出其二维温度梯度模式;建立新型波形钢腹板组合箱梁全桥精细化有限元模型,并通过实测温度梯度函数计算该桥的温度响应;探析压型钢板对新型波形钢腹板组合箱梁温度应力的影响规律。研究结果表明：基于现场实测数据拟合的竖向分段多项式和横向指数函数组成的新型波形钢腹板组合箱梁二维温度梯度,与实测温度场计算值吻合良好,可为该地区类似工程温度荷载计算提供参考;日照温度作用下,新型波形钢腹板组合箱梁顶板与腹板交界面存在明显的温度梯度;翼缘板上缘、顶板-腹板交界面和各箱室中轴线处出现的最大横向拉应力分别为2.42 MPa、1.83 MPa和1.26 MPa,可能引起桥面板开裂,在设计中应给予重视;实测温度梯度下,闭口型压型钢板可使各箱室顶板中轴线上缘横向拉应力降低0.5 MPa以上,对桥面板抗裂有利,而开口型压型钢板可使各箱室翼缘板上缘横向拉应力提高15%~18%,对桥面板抗裂不利。     

新型钢桥面铺装结构的力学性能分析

针对目前正交异性钢桥面铺装层常见的裂缝、推移、局部拥包等破坏形式,应用有限元法对新型桥面铺装结构,分析不同位置的荷载对铺装层最大拉应力和表面最大竖向位移、最大剪应力的影响,并与传统的沥青混凝土铺装结构进行对比分析。分析结果表明：采用新型的铺装结构比沥青混凝土铺装结构的最大拉应力、表面最大竖向位移、铺装层表面和底面的最大剪应力都有一定程度的降低,因此能较好的控制钢桥面铺装层的破坏。在采用新型桥面铺装结构时应以铺装层横向最大拉应力、最大横向剪应力作为铺装层开裂破坏控制指标。研究结果可以为大跨径钢箱梁桥面铺装设计提供理论参考.     

改善钢桥面铺装层高温作用的有效措施

为了降低钢桥面铺装层内较高的温度,提高铺装材料使用性能,推迟桥面的早期破坏.采用有限元手段,以傅里叶传热定律为理论基础,根据气象部门提供的气象资料,对开放式钢箱梁及封闭式钢箱梁铺装层的温度场进行研究.结果表明:开放式箱梁可以降低桥面铺装层温度,降低高温持续作用时间,改变桥面铺装层高温的作用位置.     

无横隔板预应力混凝土箱梁桥整桥试验研究

纸店沙河大桥为无横隔板预应力混凝土箱梁,只通过桥面构造改善横向连接,为验证其受力性能能否满足整体刚度,实现荷载的横向传递,将跨径35 m先张法预应力混凝土轻型、薄壁、闭口箱型断面运用到简支梁桥上,通过各种工况的整桥试验分析,结果表明,通过桥面铺装双层钢筋网与主梁伸出梁顶的交叉钢筋梅花形点焊成钢筋骨架及箱梁翼板间加强钢筋与二道焊接钢板来实现横向联系是可行的.     

水泥-乳化沥青混凝土在桥面铺装结构中的力学行为

为了减少桥面铺装在运营中的各类病害,将水泥-乳化沥青混凝土应用于桥面铺装的下层,并取代防水粘结层,对其适用性进行了研究.采用有限元力学分析方法,通过变换结构层的厚度来模拟该桥面结构层的力学行为.结果表明:当增大水泥-乳化沥青结构层的厚度时,各层之间的剪应力均减小,与桥面板之间的剪应力减小幅度较为明显,该层本身所承受的压应力也随之减小,当该层的厚度增加到3 cm以上时,上下层之间的剪应力下降幅度开始减缓.通过对新型桥面铺装结构力学行为特点进行研究,表明该材料适用于中、小型混凝土桥.     

波形钢腹板PC组合箱梁桥面铺装力学特性分析

结合郑州市陇海路主线高架桥工程,针对波形钢腹板PC组合箱梁桥面沥青铺装结构,利用ANSYS软件建立三维有限元计算模型,对铺装层厚度、铺装层弹性模量、车辆荷载、汽车冲击力等影响桥面铺装受力的因素进行敏感性分析,同时分析温度效应对铺装结构的影响。研究结果表明:车辆荷载对铺装层受力影响显著,且各应力与轴载大小基本成线性关系; 铺装层厚度与弹性模量对铺装层受力有一定影响; 汽车冲击力对铺装层受力影响较大; 温度变化会使铺装结构产生较大的温度应力。     

水泥混凝土桥面铺装力学行为数值分析

为了分析桥面铺装层的力学特性及其影响因素,结合桥面铺装的结构形式建立了有限元模型,分析了不同水平制动力系数、铺装上下面层材料模量组合及铺装层厚度变化对铺装层内力学状态的影响规律．结果表明,不同的水平载荷对铺装层内的主应力影响较小,而对铺装层内的剪应力影响较大;随着水平载荷的增加,铺装层及防水粘接层内的最大剪应力呈线性增大的趋势;随着铺装层组合模量的提高,铺装层内的主应力变化较小,而层间剪应力相应减小,但变化的幅度较小;增加铺装层的厚度对主应力的影响很小,随着厚度的增加层间最大剪应力减小．研究结果可为桥面铺装材料的选择和结构设计提供理论参考．     

大跨混凝土箱梁温度场分析

针对困扰工程设计的混凝土箱梁温度分布及温度应力问题,以某双线特大桥为背景,基于箱梁表面热交换平衡理论的预应力箱梁温度场数值仿真和现场实测的对比分析,以此来得到较为准确的混凝土箱梁壁厚温差的梯度模式。通过对比分析结果表明,基于箱梁表面热交换平衡理论的温度场数值仿真能客观模拟实际边界条件,具有较高的计算精度,可以很好的满足实际工程的设计分析要求,进而以温度场数值仿真为基础,利用ANSYS二次开发技术,开发出了与ANSYS风格一致的针对预应力混凝土温度场的可视化汉化模块,实例计算表明,该可视化汉化模块能很好的应用于实际,能够提高工作效率。