基于修正侧阻抗力矩的刚性单桩水平承载力解析解EI北大核心CSCD

为了更准确地考虑竖向摩擦效应对刚性单桩水平承载力的影响,假定被动侧桩周径向土压力呈余弦函数分布,建立被动侧桩周最大径向土压力与总土抗力的关系。对径向土压力和竖向摩阻力模拟结果进行反演得到修正的桩–土界面竖向摩擦因数,推导侧阻抗力矩解析表达式。然后,假定极限土抗力、水平地基反力模量随深度线性增加,水平地基反力模量随地面处水平位移非线性减小,导得了桩侧土均未屈服、旋转点以上部分土体屈服、旋转点上下均有土体屈服三阶段下的水平力和力矩平衡方程。鉴于数值迭代程序的复杂性,采用位移加载方式,计算时将地面处水平位移y0视为已知量,旋转点深度a视为变量,通过变形得到水平承载力解析解。通过与有限元分析、模型试验和现场试验的结果进行比较,验证了该方法的正确性。最后,利用该方法分析桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度对刚性单桩水平承载力、最大弯矩和旋转点深度的影响。结果表明:采用余弦函数可以很好地表征被动侧桩周径向土压力分布,根据修正的桩-土界面竖向摩擦因数计算的侧阻抗力矩更符合实际;忽略侧阻抗力矩作用会明显低估刚性单桩的水平承载力,低估程度随着桩径、内摩擦角以及水平力作用点高度的增大而增大。     

复合受扭实腹式型钢混凝土柱恢复力模型研究EI北大核心CSCD

为研究复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的恢复力模型,考虑扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,完成了9个实腹式型钢混凝土柱的拟静力加载试验,获取了扭矩-扭转角骨架曲线和滞回曲线,分析了扭弯比、轴压比和剪跨比等试验变化参数对其扭转滞回性能的影响。基于试验扭转骨架曲线和滞回曲线,提出以屈服点、峰值点和破坏点为特征点的三折线骨架曲线模型,同时对滞回规则进行简化,建立实腹式型钢混凝土柱复合受扭恢复力模型。结果表明:随着扭弯比的增大,试件破坏形态由弯曲破坏为主转为扭转破坏为主;扭弯比对实腹式型钢混凝土柱的抗扭承载力影响最大;在扭转骨架曲线特征参数计算时考虑了扭弯比、轴压比和剪跨比的影响,计算结果与实测结果吻合较好。提出的考虑卸载刚度退化影响的扭转恢复力模型,能较好地预测复合受扭作用下实腹式型钢混凝土柱的扭转滞回曲线,可为此类结构在压弯剪复合受扭作用下的弹塑性地震分析提供参考。     

国内外混凝土结构设计规范的氯盐环境作用指标分析

针对混凝土结构设计规范中环境作用等级和耐久性设计指标开展对比分析,研究了氯盐环境下国内外混凝土结构耐久性设计规范中环境作用等级划分的方式、依据和各规范之间的差异,以及该差异对混凝土结构耐久性设计指标造成的影响。通过案例分析表明:各国标准和规范对混凝土结构在氯盐环境下耐久性设计指标均根据其所处的环境作用等级确定;环境作用等级主要根据混凝土结构在腐蚀环境中的空间位置和环境作用强度进行划分;各国规范对相同环境条件同一混凝土结构的耐久性设计指标的取值有所区别,我国规范对于氯盐环境的作用等级分类更细。     

再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系

以设计强度为C30的废弃混凝土为再生粗骨料制备再生混凝土试件,其中66个标准棱柱体试件和33个150 mm×150 mm×550 mm棱柱体试件,分别进行棱柱体抗压强度、抗折强度、弹性模量及泊松比试验,研究了不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的基本物理力学性能,提出了再生混凝土应力-应变本构方程.结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,标准龄期再生混凝土棱柱体抗压强度略有提高,其应力-应变全过程曲线的形状与普通混凝土相似,在曲线的上升段,再生粗骨料混凝土的曲线与天然骨料混凝土基本重合,但在下降段,则再生混凝土的曲线变得更为陡峭;标准龄期的同批次再生混凝土抗折强度与棱柱体抗压强度的比值约为0.12,棱柱体抗压强度与其立方体抗压强度的平均比值为0.87;再生粗骨料取代率对再生混凝土的强度指标影响不大,各种取代率再生混凝土的抗折强度和棱柱体抗压强度与天然骨料混凝土实测值接近;对同批次静置2 a的长龄期再生混凝土所测棱柱体抗压强度较标准龄期实测值有较大幅度提高,增大值为16.87％;长龄期再生混凝土的弹性模量较普通混凝土有较大提升,但泊松比的变化不明显,其值相对稳定,且在高取代率时其泊松比数值比普通混凝土有所降低.     

BFRP筋与分级粒径河砂ECC粘结滑移性能试验研究

通过玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋/高延性水泥基复合材料(ECC)的中心拉拔试验,分析了分级粒径ECC和BFRP筋表面形式及直径对BFRP筋/ECC粘结性能及粘结-滑移曲线的影响。结果表明,BFRP筋/ECC的破坏模式分为BFRP筋拔出破坏和BFRP筋拉伸破坏。选取BFRP筋/ECC粘结-滑移曲线中的残余波浪段各峰值应力点,采用拟合直线斜率的绝对值|k|表征ECC对BFRP筋横肋的磨损程度,当|k|值≥0.144时,BFRP筋横肋会被完全磨损,当|k|值＜0.144时,BFRP筋横肋会被磨损至与填充其凹陷的ECC齐平。BFRP筋/ECC的平均粘结强度随骨料粒径的变化并不显著,分级粒径ECC可使BFRP筋/ECC的平均粘结强度提高3.2%~9.6%,采用骨料粒径为0.15~0.3 mm的BFRP筋/ECC粘结性能最优。BFRP筋的直径越大,BFRP筋/ECC的平均粘结强度越小,BFRP筋直径为12 mm的BFRP筋/ECC平均粘结强度与BFRP筋直径为8 mm、10 mm的BFRP筋/ECC相比降低分别约8.2%、4.4%。采用浅螺纹BFRP筋的BFRP筋/ECC,平均粘结强度下降83.7%,但其整体粘结应力变化较为平稳,对ECC和BFRP筋的损伤程度均最小。减小BFRP筋直径、ECC骨料粒径,或BFRP筋/ECC自由端处BFRP筋的肋深,有助于提高BFRP筋/ECC的粘结性能及稳定性。     

纤维类型及水胶比对海砂ECC宏观力学性能的影响机理分析

通过15组配合比研究了不同纤维类型、体积掺量及水胶比对工程水泥基复合材料(engineering cementitious composites, ECC)宏观力学性能(压缩、三点抗弯)的影响,并从宏观及微观尺度分析纤维对ECC的影响机理。结果表明,体积掺量由2%降低至1%时,日产聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol fiber, PVA) ECC的抗弯强度降低约37.8%,抗压强度降低约5.7%,国产PVA-ECC的抗弯强度降低约48.8%,抗压强度降低约23.4%,PE-ECC的抗弯强度降低约20.6%,PE纤维掺量的改变对ECC的抗压强度几乎没有影响。水胶比由0.25提高至0.29时,日产PVA-ECC的抗压强度下降约32.6%,国产PVA-ECC的抗压强度下降约28.1%,PE-ECC的抗压强度下降约43%。由灰色关联分析可知,影响ECC抗压性能及抗弯性能的主要因素分别为水胶比和纤维体积掺量。     

能源桩传热特性与热-力响应研究综述

能源桩将地源热泵系统与传统桩基结合,具有换热效率高、占用空间少和成本低等优点。梳理近年来关于能源桩的传热和承载性能两个方面的研究进展,分析能源桩传热性能的影响因素及机理、热—力耦合状态下的结构响应及传热、结构响应的数值模型。在此基础上,提出能源桩下一步的研究建议与展望。分析指出：螺旋形管体的换热面积最大,换热效率最佳;在循环剪切作用下,能源桩的桩—土界面侧摩阻力衰减,使桩基承载力不断弱化;此外,一个周期中的制冷/制热需求不均可能引起地表温度失衡,从而影响换热效率。能源桩的优化设计及长期服役的可靠性将是未来研究的重点。     

机制砂混凝土耐磨性的主要影响因素分析及多因素计算模型

本文研究了砂类型、砂率、石粉含量和抗压强度对机制砂混凝土耐磨性的影响,建立了磨损量的多因素计算模型。结果表明:由于含石粉及具有更高的粗糙度和坚固性,石灰岩与辉绿岩机制砂制备的C30、C40混凝土耐磨性比河砂混凝土提高20%以上;在0.40~0.44范围内选取较低的砂率可获得较优的耐磨性;利用石粉含量为5%~11%(质量分数)的机制砂制备混凝土,石粉含量为9%时可获得最佳的混凝土耐磨性,微观分析表明此时混凝土密实度最佳;通过灰色系统理论确定了耐磨性影响因素的影响程度排序为:砂率R₃>压碎值R₂>粗糙度R₁>抗压强度R₅>石粉含量R₄>0.6;对比验证表明提出的混凝土磨损量多因素计算模型具有较高的预测精度和良好的适用性。     

高温后型钢再生混凝土梁变形性能及刚度计算

通过16根高温后型钢再生混凝土梁静力加载试验,观察其受力破坏过程及形态,获取受力破坏全过程的荷载-挠度曲线,深入分析再生粗骨料取代率和高温温度对型钢再生混凝土梁变形性能的影响,并探讨其刚度的计算方法。研究结果表明:高温后型钢再生混凝土梁具有良好的变形性能;温度对其变形性能有一定的影响,温度越高,初始刚度和峰值荷载越小;取代率对其变形性能影响不大;根据叠加法理论和JGJ138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》的方法,提出的修正刚度计算式可近似用于高温后型钢再生混凝土梁的短期刚度计算。     

双轴受压下再生混凝土氯离子扩散规律

为了研究复杂应力状态下再生混凝土的氯离子传输特性,首先通过破碎不同水灰比的母体混凝土得到不同性能的再生粗骨料,并对天然混凝土和不同性能再生混凝土进行双轴受压试验。然后利用电场加速氯离子扩散和双轴受压装置测试了不同类型再生骨料混凝土和天然骨料混凝土在不同应力水平和不同应力比下的氯离子扩散系数,并利用压汞仪测试了混凝土内部的微观孔隙结构。最后建立了考虑双轴应力水平、再生骨料吸水率和粗骨料体积分数的再生混凝土氯离子扩散系数理论模型,并进行了试验验证。结果表明:来自不同母体混凝土的再生骨料中的附着老砂浆具有不同的孔隙结构,再生混凝土中老砂浆的孔隙率随着母体混凝土水灰比的增加而变大,进而影响再生混凝土的氯离子扩散性; 应力比相同时,随着双轴受压应力水平的增加,再生混凝土氯离子扩散系数普遍呈现先下降再上升的趋势,在应力水平约为0.5时再生混凝土氯离子扩散系数出现最小值; 在双轴受压荷载作用下,母体混凝土水灰比分别为0.4,0.5,0.6的再生混凝土氯离子扩散系数最多分别下降到无荷载时的0.76%,0.78%,0.78%。