超高性能混凝土应用进展

针对超高性能混凝土(UHPC)近年来成为土木工程领域研究热点的情况,首先统计分析了中国国家自然科学基金资助超高性能混凝土研究项目的数量,介绍了国际上主要的UHPC学术会议,然后综述了各国UHPC实际工程应用进展和标准制定进展,最后对UHPC最低抗压强度、定义、工程应用和标准制定进行了讨论。结果表明:中国UHPC研究的广度、深度与系统性不断增强,已成为国际UHPC研究的重要力量,当前和未来一段时间内,UHPC实际工程应用将主要集中在亚洲国家;作为实际工程应用重要基础的UHPC标准(含规程、规范和指南)在不断的制订与更新之中,中国有关UHPC地方、协会与团体标准的制定呈井喷式现象,其中中国依托亚洲混凝土联合会,正在编制的亚洲UHPC材料和结构设计指南将成为第1个有关UHPC的国际团体标准;目前仍无法设计一个全球均可接受的UHPC强度最低要求和UHPC定义;为取得更好的经济效益和推广应用,建议中国的UHPC抗压强度最低要求定在120～130 MPa之间;中国在UHPC研究与应用方面具有广阔前景。     

管拱面内两点非对称加载试验研究

对钢管混凝土拱和钢管-钢管混凝土复合拱进行面内两点非对称加载试验。建立了双重非线性有限元计算模型,对模型拱的挠度、钢管应变、材料非线性与几何非线性影响、管内混凝土对极限承载力的影响进行了分析。分析结果表明,管内混凝土提高拱的极限承载力的能力与拱的加载工况有关,当拱以受弯为主时,这种提高作用较小,当拱以受压为主时,这种提高作用较大;在受力全过程中,材料非线性的影响是主要的,几何非线性的影响是次要的,但由于存在耦合作用,分析时应考虑双重非线性的影响;对于复合拱,拱肋在变刚度靠空钢管一侧的受力情况较为复杂与不利。     

钢管混凝土拱桥技术状况检测与评定

以某钢管混凝土拱桥为研究对象,开展常规外观检查和桥位水质调查,分别应用《城市桥梁养护技术规范》(CJJ 99—2003)和《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)对桥梁的状况进行评估。结果表明:该桥评定状况分别属于D级和三类桥,需要进行中修;2个规范中缺乏与钢管混凝土拱桥有关的专门条款,存在着不足之处;虽然2个规范对该桥的评定结果相近,但是在上部结构、下部结构和桥面系的状况指数、权重方面存在着一定的差异,其一致性方面的检验还有待更多桥例的验证。     

圆钢管约束超高性能混凝土短柱轴压受力性能研究

为研究钢管约束超高性能混凝土（UHPC）短柱的套箍效应和轴压承载力,进行了12根钢管约束超高性能混凝土短柱的轴压试验,分析其破坏模式、变形及受力全过程。试验结果表明：钢管约束超高性能混凝土轴压短柱破坏模式与套箍系数相关,随着套箍系数的增大,轴压短柱分别出现剪切破坏、混合破坏和腰鼓破坏;套箍系数较小（0.43~0.52）的短柱,其破坏全过程中弹塑性段较短,表现出较明显的脆性破坏,当套箍系数较大（1.21~1.80）时,短柱破坏时的塑性明显增强。基于试验验证的有限元模型,参数分析表明,钢管套箍效应产生的承载力提高系数介于1.2~1.4之间;在0.43≤ξ≤1.08范围内,承载力提高系数随套箍系数增大而增大,建议径厚比的取值范围为12.0~23.0。通过对现有钢管约束混凝土承载力计算方法分析,提出了钢管约束超高性能混凝土轴压短柱承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力试验研究

进行了钢管混凝土(单圆管)单肋拱空间受力全过程的试验研究。研究表明,在面内和面外荷载共同作用下,面内的受力性能对初始缺陷的敏感性要大于面外受力;面外变形是钢管混凝土单肋拱极限承载能力的主要控制因素;与面内受力相反,空间受力时,几何非线性成为钢管混凝土拱的非线性性能与极限承载力的主要影响因素,材料非线性降为次要的影响因素。对应用通用程序进行钢管混凝土拱空间受力双重非线性有限元分析进行了探讨。     

三维杆系结构的几何非线性有限元分析

为了更准确地描述杆系结构的几何非线性性能,建立了一种基于三维梁单元有限元分析的计算方法。引入了考虑两方向曲率和扭转角变化的坐标转换矩阵来描述任意增量下的单元平移和转动;采用了包括轴向变形和扭转的非线性项的刚度矩阵来考虑高阶非线性项的影响。应用广义位移控制法进行增量迭代,编制了相应的三维梁单元非线性计算程序NL_Beam3D。通过对几个例子进行的分析,验证了该方法可较好地考虑结构几何非线性。     

#br# 我国钢管混凝土拱桥应用现状与展望

共收集到截止2015年1月的已建和在建的钢管混凝土拱桥413座（跨径不小于50m）。统计分析表明,钢管混凝土拱桥在我国修建的数量不断增多、跨径不断增大。从行业分布来看,在公路、城市桥梁中的应用仍是主体,在铁路尤其是高速铁路中的应用不断增多。在结构体系方面,上承式、中承式、拱梁组合式、飞鸟式和下承式刚架系杆拱5大类,仍为主要应用的桥型,占总数的85%。在截面形式方面,以圆钢管混凝土为基本单元组成的单圆管、哑铃形和桁式是应用的主流。提篮拱被应用于各种桥型,尤其是大跨度铁路桥。无风撑拱主要应用于120m跨径以下的桥梁,且以斜靠拱和拱梁组合桥为主,截面多采用横向刚度较大的形式。拱肋的材料强度不断地提高,钢管以Q345钢为主,混凝土以C40、C50为主。虽然对桥面系强健性的重视在不断提高,然而强健性好的整体式和具有加劲纵梁的悬吊桥面系的应用还不够普及。钢管拱的架设方法仍以支架法、悬臂法和转体法3种为主,其中悬臂拼装法应用最多,适用跨径最大范围也最广。     

桩-土作用对大型冷却塔动力特性影响

大型冷却塔为三维薄壁空间结构,受风和地震等动力作用影响严重。以某塔高155 m的双曲圆截面冷却塔为研究对象,设置了4种不同的桩基础布置方案,在桩基承载力试验的基础上,通过六弹簧等效模型考虑桩-土之间的相互作用,并采用有限单元法建立冷却塔三维有限元模型,将考虑桩-土作用与塔底人字柱固结时的结构动力特性进行了比较。结果表明:考虑桩-土作用时冷却塔的频率要小于塔底固结,随着桩基数量的增加,结构频率逐渐趋近于塔底固结时;桩-土作用对低阶频率和振型的影响明显,对高阶的影响较小;随着振型阶数增加,频率的误差逐渐趋近于0。 更多还原     

旧空心板简支梁桥的连续化改造加固研究

为提高既有旧空心板简支梁桥的承载能力和安全储备,将先简支后连续施工方法中的体系转换思想运用到旧空心板简支梁桥的加固改造上,提出了一种旧桥改造提载加固方案——简支连续化改造,并对此加固技术的实施方法进行了介绍;对简支连续化改造后的荷载效应以及连续化后新、旧混凝土收缩徐变效应进行了分析计算。结果表明:最不利工况下跨中最大弯矩下降了13.8%,边跨外侧支点最大剪力降低7.6%,中跨挠度最大减小42%;后浇墩顶连续段混凝土由新、旧混凝土龄期差引起的收缩徐变弯矩为正弯矩,对跨中截面受力不利,次边跨跨中弯矩最大增幅为3.9%;墩顶负弯矩有所下降,边跨墩顶负弯矩最大降幅为4.3%,影响均不显著     

钢管混凝土哑铃形截面拱空间受力性能试验研究

进行了钢管混凝土哑铃形拱的面外受力性能试验,与钢管混凝土单圆管拱的面外试验进行了对比,采用经试验验证的有限元模型进行了面外极限承载力的参数分析。研究结果表明:模型拱面内以受压为主,而面外则是以跨中受面外弯矩为主,模型拱最后发生了整体面外失稳破坏,破坏时在跨中与拱脚截面材料进入塑性;模型拱的受力状态中,面外弯矩所占比重最大,约为71%~78%;其面外极限承载力小于面内极限承载力,下降的幅度与面内外荷载比、面外刚度以及截面类型有关;腹腔高度和宽度的增大引起哑铃形截面刚度和极限承载力增大,腹腔高度增大33%或宽度增大50%,模型拱的面外承载力增加约11%~17%或10%~14%;钢管混凝土哑铃形截面拱面外承载力计算方法的构筑中面外抗弯刚度是决定性参数,同时要综合考虑面内抗弯刚度和抗扭刚度的影响;而分支屈曲荷载与极限承载力的比值分析表明,实际工程中钢管混凝土哑铃形截面拱面外屈曲系数大于4是有安全保障的。