大型预应力排水渡槽结构设计的初步探讨

南水北调工程为了解决左岸排水问题，设计了大量的排水渡槽。排水渡槽常年处于无水状态，其实际工作环境与普通过水渡槽有很大区别。初步探讨了排水渡槽的结构设计，推导出了适用于排水渡槽的一种设计方法，并利用有限元软件对各个工况复合验算。最后通过模拟温度场，初步得出温度荷载对预应力排水渡槽结构受力有重要影响，为以后的相关设计提供参考依据。     

钢筋混凝土梁裂缝分型试验研究及统计分析

通过20根钢筋混凝土简支梁的试验,研究了纵向受拉钢筋和混凝土保护层厚度对裂缝分布形态的影响规律。根据各条裂缝的产生机理、延伸发展的特征和宽度变化规律,提出了钢筋混凝土梁的裂缝分型统计分析原则,确定了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征,提出了以截面高度和纵向受拉钢筋直径为变量的纵向受拉钢筋有效影响区即有效受拉截面面积的计算方法,进行了平均裂缝间距、平均裂缝宽度及裂缝宽度扩大系数分布规律的统计分析。     

预应力排水渡槽环境温度变化受力性能研究

根据左岸预应力排水渡槽的特点,参考我国公路桥涵设计规范,建立温度变化模式条件,对预应力排水进行渡槽温度效应分析,结合具体的工程实例进行了分析计算,得出在进行预应力排水渡槽设计时,温度效应作为对渡槽内力影响的主要因素之一,必须给予足够的重视而不能忽略不计.     

一种考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度准则

动荷载(不同剪切速率)下的节理岩体结构稳定性是目前工程建设亟待解决的问题之一。以黄岛国家石油储备库地下水封石油洞库工程为工程背景,采用JAW-600岩石剪切流变–渗流耦合试验机对4种粗糙度下的类岩石粗糙结构面进行不同剪切速率下的常规剪切试验,对结构面的强度特性进行了基础性研究。研究结果表明:剪切速率和粗糙度对结构面剪切强度都有较为明显的影响;同一结构面的剪切强度随着剪切速率的增大而减小,并不受粗糙度系数的影响;同时结构面剪切强度随粗糙度系数增加呈现出线性增加的趋势,但不受剪切速率的影响。最后,基于试验结果与Barton模型,提出考虑剪切速率的粗糙结构面剪切强度模型。Barton标准粗糙剖面线结构面及粗糙结构面的试验结果与新模型预测值误差保持在20%之内,平均误差为10.539%,能够较好的预测粗糙结构面动荷载条件下剪切强度。     

截面高度对钢筋混凝土梁裂缝分布影响的试验研究

为建立混凝土结构裂缝验算的统一公式,通过试验研究了截面高度对钢筋混凝土简支梁裂缝分布形态、裂缝间距和裂缝宽度的影响规律。根据裂缝的产生机理、延伸发展特征和宽度变化规律提出了分型统计的原则,进行各类型裂缝数量、平均裂缝间距、平均裂缝宽度及最大裂缝宽度分布规律的分型统计分析。明确了结构设计中裂缝宽度验算对应的裂缝形态特征的物理意义,即该裂缝为在后续各级荷载作用下,因开裂截面钢筋拉应力和混凝土受拉区高度的持续增大而得以持续延伸到中和轴附近的主裂缝。提出了以纵向受拉钢筋直径为变量的有效受拉截面高度的计算方法,提出了考虑截面高度与有效配筋指数耦合影响的平均裂缝间距计算模式。     

钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形短柱偏压性能研究

通过9根加固钢筋混凝土圆形短柱(8根钢管自密实混凝土复合加固柱,1根扩大截面加固柱)和1根钢筋混凝土原柱的偏心受压试验,对不同方法加固钢筋混凝土圆形短柱的承载力、刚度和延性进行研究,分析偏心距、钢管壁厚和自密实混凝土强度对复合加固短柱偏压性能的影响。试验结果表明:复合加固短柱的承载力与延性均优于扩大截面加固柱;减小偏心距或增加钢管壁厚均能显著提高复合加固柱的承载力与延性;改变自密实混凝土强度,复合加固柱承载力与延性变化不明显。在确定钢材与新旧混凝土本构关系的基础上,利用纤维模型法对复合加固短柱偏压性能进行参数分析。研究结果表明:增加钢管壁厚或提高屈服强度,N/N_u-M/M_u相关曲线往内收拢;增大外扩截面直径或提高自密实混凝土强度,N/N_u-M/M_u相关曲线往外凸出。     

压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的设计与应用

概括介绍了高效预应力混凝土技术在国内外压力隧洞衬砌中的应用状况,借鉴多个工程的成功经验,提出了压力隧洞高效预应力混凝土衬砌的荷载及其效应组合、设计原则和计算方法,供相关工程设计参考.     

预应力混凝土渡槽温度影响及设计研究

结合南水北调中线工程左岸排水预应力混凝土渡槽结构设计,针对渡槽太阳暴晒温差变化剧烈、长年处于无水状态、洪水期过流历时短且流量变化大等特点,提出了左岸排水预应力混凝土渡槽结构的设计思路。同时根据三维有限元数值模拟计算结果,对比分析各荷载工况下渡槽的受力分布规律,进一步明确了温度效应已成为排水渡槽结构设计中不可忽略的重要因素之一,验证了渡槽设计思路的合理性、有效性。研究成果对同类结构的设计与施工具有重要的工程参考价值。     

钢筋混凝土受弯构件正截面抗裂相似性研究

 引入结构仿真模型试验相似理论,提出了钢筋混凝土受弯构件正截面抗裂弯矩的相似比计算方法。根据试验研究成果提出了考虑截面高度、混凝土保护层厚度与配筋率等参数的截面抵抗矩塑性系数计算公式。通过大型钢筋混凝土梁及其模型试验梁的正截面抗裂弯矩对比试验,证明所提公式可用于原型和模型构件之间正截面的抗裂换算,为模型试验设计提供了科研依据。     

碳纤维布与钢板粘结复合材料徐变性能试验研究

通过碳纤维布（CFRP）与钢板复合材料的徐变试验,分析了CFRP材料徐变与时间的关系,研究了加荷幅值、CFRP截面面积、初始应变等因素对其徐变性能的影响,揭示了CFRP材料徐变机理;通过徐变前后复合材料试件基本力学性能试验,研究了CFRP徐变对复合材料力学性能的影响;定性分析了徐变对复合加固混凝土梁的影响。研究表明：CFRP与钢板复合材料在40%极限荷载持续作用下,CFRP材料徐变值为初始应变的10%左右,且前期发展较快,100 h发展至70%左右,后期变缓;试件中CFRP材料的徐变值随着加载幅值、初始应变的升高而有所增大,但CFRP宽度对其影响不大;CFRP徐变后复合材料试件的屈服荷载、极限荷载和弹性模量均下降,且呈现徐变值越大,下降幅度越大的变化趋势;CFRP材料的徐变会引起复合材料加固构件截面应力重分布,导致CFRP应力减小、加固效果减弱。