钢板-混凝土组合剪力墙裂缝控制的研究

超高层建筑核心筒钢板-混凝土组合剪力墙,结构尺寸大、强度等级高、钢板与混凝土线膨胀系数差异等,容易引起墙体表面开裂现象。为控制裂缝,通过优化配合比、监测温度和应变等手段研究裂缝,结果表明:钢板-混凝土组合剪力墙中心最高温度低于理论试验绝热温升最高温度;剪力墙水平方向应变大于竖直方向应变,容易产生纵向裂缝;监测发现168 h内产生最大拉应变为125με,即产生拉应力为4.5 MPa,最大压应变为300με,压应力为10.8 MPa;墙体表面无裂纹,表观质量趋近完美。     

混凝土早期裂纹发展规律

通过现场实测,对混凝土早期温度、应变随龄期的变化及分布规律进行了深入研究,并在此基础上对条形混凝土结构早期最可能开裂区域、时段进行了研究.结果表明:混凝土早期拉应变经历了急剧上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为混凝土灌注结束后36～48 h,192～240 h;混凝土最大拉应变出现在灌注结束后36～72 h;混凝土早期温度经历了上升、下降及稳定3个阶段,前2个阶段的结束时间分别为灌注结束后9～12 h,264～288 h,温度上升阶段混凝土各部分的温度、温度上升速度与墙高以及温度下降阶段混凝土各部分的温度与时间均有较好的统计关系;条形混凝土结构的中下部区域在混凝土灌注结束后24～48 h内开裂的可能性最大.提出了综合考虑混凝土早期拉应变、最大收缩应变及临近区域应变差的裂纹预测方法,该方法能准确预测混凝土早期开裂区域.     

高温下自密实混凝土的瞬态应变

针对掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土,进行了温度应变、自由膨胀应变和高温徐变的试验研究以及差热及热重分析、环境扫描电镜和汞压力测孔法试验.分析了温度和应力水平对自密实混凝土瞬态应变的影响;结合微观结构的变化特征,研究了自密实混凝土的瞬态应变发展规律及其产生机理.结果表明,温度与应力水平是影响自密实混凝土瞬态应变的主要因素;自由膨胀应变与温度呈非线性关系;混凝土微观孔隙结构的变化是产生自密实混凝土瞬态应变的内在因素.     

水管冷却对大体积混凝土温度应力的影响研究

为了研究大体积混凝土水化过程中的温度和应变规律,探寻大体积混凝土开裂的位置和时间,提出了有效的防裂措施,并考虑冷却水作用,模拟了不同浇筑温度、绝热温升、冷却水流量下大体积混凝土的温度和温度应力在不同龄期下的发展过程。结果表明,浇筑温度和绝热温升的升高增大了混凝土第一主拉应力,增加了开裂的可能性。大体积混凝土在水化热作用下内部温度呈现急升缓降的特点。冷却水管能明显降低大体积混凝土的内外平均温差,减小混凝土的表面应力,但是在内部个别区域出现温度应力集中,可能会导致混凝土内部微裂缝的产生。     

钢纤维混凝土抗拉性能试验研究

研究了钢纤维体积率、钢纤维长径比、钢纤维类型对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度及轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。试验采用两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件并在普通万能试验机上加辅助刚性架,进行钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试。研究表明,随着钢纤维体积率、长径比的增大,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度呈线性增大规律。采用设计的试验装置可测得钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线,分析了纤维掺量和基体混凝土强度对轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。根据试验数据分析,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度间的关系式,提出了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式。     

地铁大体积混凝土结构裂缝防控

对地铁施工过程中由于工程施工所导致的结构裂缝问题进行了相关的试验和研究,并从中得到对大面积混凝土梁的裂缝预防和控制方式的研究成果和理论,提出对大体积混凝土梁分段浇筑从而控制裂缝的产生,使用了灰色预测模型进行建模模拟,预测混凝土随着温度的降低从而产生的应变,并通过有限云对混凝土梁的应力分布情况作了分析研究,其结果和实际监测结果相符。随着时间的变化,各测点应变的走势趋向一致性,并且伴随着大体积混凝土混凝土浇筑的前期阶段,水化过程开始释放出大量热量,从而转变成压应变,随着水化进程的进一步进行,在75～100 h后,混凝土温度出现下降趋势,大体积混凝土梁的最大拉应变值为398.5με。在各测点,应变分布不均匀,地铁大体积混凝土会产生裂缝的最主要因素为施工分期阶段进行浇筑时,由于分段进行施工,从而致使混凝土湿度温度不能保持一致性。在本研究中,采用了一定的防护措施,避免大体积混凝土裂缝的产生和抑制裂缝的进一步发展扩散。     

配筋梯度混凝土梁裂缝宽度实用计算方法

截面压区采用高强高性能混凝土、拉区采用普通混凝土的配筋梯度混凝土受弯结构构件,可充分利用抗压强度高的高强高性能混凝土及经济性好的普通混凝土优点,实现二者有机结合。试验表明拉区普通混凝土初凝前将压区高强混凝土浇筑完毕,有利于保证强度差异较大的异强混凝土中的水泥浆几乎同时开始水化,在硬化并达到设计强度后,两类混凝土可协同整体工作,验证了所构建的配筋梯度混凝土梁的有效性和可实施性。以承载能力极限状态控制截面相对受压区高度为基本参数,开展拉压区为异强混凝土的配筋梯度混凝土简支梁的受弯性能试验基于截面应力应变分布规律,提出该类矩形截面受弯构件开裂前瞬时受压区高度表达式与建议取值,按截面应力应变法和塑性影响系数法获得开裂弯矩表达式。基于试验结果,提出该类受弯结构构件平均裂缝间距、平均裂缝宽度以及最大裂缝宽度实用计算方法。为配筋梯度混凝土受弯构件正常使用极限状态分析创造了基本条件。     

超长大体积混凝土结构早期开裂的施工控制与管理

混凝土的早期开裂问题会危及混凝土结构的力学性能,容易造成结构受力体系破坏,但目前混凝土浇筑过程中裂缝控制与管理方法的效果各不相同。基于此,对超长大体积混凝土结构采用不同裂缝控制措施进行现场监测,并比较对象结构的温度和应变发展过程。试验结果表明,在超长大体积混凝土结构中部,管道冷却法通过将管道布置在混凝土内部可以将混凝土水化热降低13℃,但超长大体积混凝土仍存在最大拉伸应变。在诱导接缝法中嵌入工字形钢板,会进一步使混凝土结构产生结构刚性突变区,且在诱导接缝处产生最大应变。而通过计算和设置合理的施工长度,交替施工法可以降低混凝土结构的内部拉应变,综合考虑温度和约束因素的影响,交替施工法是最有效控制混凝土结构早期开裂的措施。     

盾构管片纤维混凝土高温后抗压性能研究

本文对盾构法隧道管片有应用前景的纤维混凝土的高温后抗压性能进行了试验研究,分析了分别掺入钢纤维和聚丙烯纤维的C50混凝土高温后残余抗压强度的劣化规律,探讨了纤维、温升速率、冷却方式对混凝土高温后性能的影响机理,分析了纤维混凝土的受压应力-应变关系.研究结果表明:经历温度越高,纤维混凝土强度损失越大;纤维种类、温升速率、冷却方式均可影响混凝土的高温后抗压性能;给出基于试验结果的C50纤维混凝土高温后受压应力-应变曲线拟合方程.     

混凝土单轴动态受拉损伤试验研究

混凝土结构在使用过程中,都要遭受地震、爆炸、冲击等动态荷载作用,在动态荷载作用下,混凝土的动态特性及损伤特性将发生很大改变.通过在MTS试验机上对普通混凝土受拉试件在应变率10-5%～10-1/s范围内进行动态单轴直接拉伸试验,以切线模量的退化来量度损伤,从损伤的角度把混凝土受拉应力一应变上升段曲线分为3个阶段,即初始损伤未发展阶段、损伤稳定发展阶段、损伤不稳定阶段.研究表明,随着应变率的变化,损伤未发展阶段的最大应力水平也随之增加.同时分析了动态荷载下混凝土的抗拉强度、弹性模量、临界应变及泊松比的变化,结果表明混凝土的弹性模量和泊松比随着应变率的增加变化不大;混凝土的抗拉强度、临界应变与应变率之间呈线性关系,并给出了抗拉强度、临界应变受应变率影响的经验公式.     

冻结井井筒中大体积混凝土裂缝的信息化监测和分析

本文针对宁夏红四矿冻结井井筒大体积混凝土中可能因温度应力和混凝土收缩产生的井壁裂纹这一问题,采用了混凝土应变计、钢筋应力计及温度测量,对工程施工进行信息化监测,在此仅通过对混凝土应变监测,可分析出混凝土的受力情况,从而预防井壁裂缝的产生和预测井壁裂缝的发展,本文叙述了混凝土应变计的安装以及对混凝土应变的检测,并采用了表格曲线的形式对其进行了分析,成功预测了井壁裂缝的产生和发展。     

基于温度-应力试验机的水工混凝土抗裂性试验方法

目前水工混凝土采用极限拉伸值和绝热温升来评判抗裂性的方法未能客观反映混凝土实际的抗裂表现。重大水利工程对混凝土的抗裂性提出了更高的要求,迫切需要一种科学、综合的试验方法来客观评价混凝土的抗裂性。作为一种先进的设备,温度-应力试验机能够克服目前混凝土抗裂性试验方法的缺陷,可以实现以下功能:测量半绝热及模拟实际坝体温度历程下混凝土力学及变形性能的发展规律、监测不同约束状态下的应力应变发展、测量混凝土的真实开裂温度以及早期拉徐变性能。因此,该试验方法能够为重大工程的混凝土配合比设计及优化提供试验依据,客观地评价不同配合比混凝土的开裂风险。     

几种常见混凝土结构非受力裂缝原因分析与控制的探讨

1混凝土结构非受力裂缝的概述当外界对混凝土内部的影响作用超过它的抗拉强度应力时,它就可能出现裂缝。混凝土结构产生裂缝的原因很多,概括起来有二种,受力裂缝和非受力裂缝。受力裂缝主要是在外界荷载的作用下,混凝土产生的拉应变超过它自身的极限拉应变时就可能出现裂缝,一般裂缝与混凝土的主拉应力相垂直。非荷载裂缝是由于不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩徐变、钢筋锈蚀等引起的裂缝。其实它的最终破坏机理类似于受力裂缝机理,主要是混凝土的外部或内部非荷载因素引起混凝土内部的附加应力,导致混凝土产生拉应变而出现裂缝。由于非受力荷载发生的随机性和突然性,我们无法准确判断非荷载因素的类型、作用大小和影响程度,而且很多裂缝往往是几种因素不同组合和叠加的结果。2几种产生裂缝的原因2·1不均匀沉降而产生的裂缝不均匀沉降产生的裂缝常发生在大面积或长型基础的整体结构中。由于同一基础下面的各处地基组成成分不同,导致地基沉降不均,使上部混凝土结构内部发生错拉而开裂。裂缝特点是:竖向长裂缝并伴随着许多细短裂缝的出现。例如,在混凝土砌块墙结构中,当窗间尺寸较大时,沉降差引起的窗间墙与窗下墙的应力差异使窗间墙反弯受拉(相当于反梁),当拉应力超过墙体的弯曲...     

基于遗传算法的大体积混凝土热力学参数反演分析

为准确快速确定混凝土热力学参数中难以确定的绝热温升、导热系数、表面放热系数及反应速度,以云南普立大桥散索鞍支墩基础大体积混凝土施工实测温度为基础,采用遗传算法进行混凝土热力学参数的反演分析,并根据反演参数建立三维有限元模型预测后续混凝土施工中的温度场,然后通过混凝土内部实测温度及应力验证预测结果。最后依据预测结果,在混凝土浇筑早期采用表面降温,内部布设冷却水管的措施有效减小了内外温差并防止了裂缝产生。结果表明:混凝土内部温度达到峰值时表面拉应力最大值为1.5 MPa,出现表面裂缝的可能性较小;混凝土浇筑3 d后,抗裂指数都在1.5以上,一般不会产生裂缝;基于反演参数的温度场计算值与实测值吻合良好。     

预制与后浇混凝土粘结后的动态劈拉性能

为研究预制与后浇混凝土粘结后混凝土试件的动态劈拉性能,采用74变截面分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,在不同应变率下,对粘结面粗糙度类型不同的试件进行了动态劈拉试验.结果表明:预制与后浇混凝土的动态劈拉强度和动态增大系数均表现出较强的应变率效应;预制与后浇混凝土的动态劈拉应力-应变曲线可分为弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段;混凝土试块出现了径向劈裂、径向与粘结面均劈裂这2种主要破坏形态;试件粘结面粗糙度越大,其动态劈拉应力-应变曲线中屈服台阶越明显,其动态劈拉强度也越大,表现出明显的延性特征.     

热反射隔热涂料对混凝土温度场的影响规律研究

日光辐射下结构内部产生的温度荷载是混凝土桥梁及轨道等结构的主要荷载,通过特殊措施改变结构温度场可降低结构荷载,从而降低结构的造价或减小结构的不利温度应力(及变形)。探讨了混凝土表面涂刷反射隔热涂料对混凝土温度场的影响规律,通过模拟日光照射,测试了反射隔热涂料对不同强度等级的混凝土试件表面温度、芯部温度、温升(降)速率及温度梯度的影响规律。结果表明,白色反射隔热涂料可有效地降低混凝土的表面温度、芯部温度、温升(降)速率,并可显著降低混凝土的温度梯度。研究结果为主动降低特殊混凝土结构温度荷载提供了一种新思路。     

单一温升折减系数计算特定板厚基础大体积混凝土施工最高温度偏差分析

对特定板厚基础,《水运工程大体积混凝土裂缝控制规范》JTS202—1—2010采用单一的温升折减系数计算混凝土浇筑体最高温度;在不同的气温、混凝土绝热温升和浇筑温度条件下,采用差分法建立计算程序,计算2.5m板厚基础的温升折减系数和最高温度,揭示它们随各种因素变化的规律,并确定其与简化方法计算成果可能产生的偏差。提出了甄别不同条件采用细化的温升折减系数计算混凝土施工最高温度的建议。     

"跳仓法"施工技术在雄安高铁站房工程中的应用

针对高铁站房工程中大体积结构混凝土受约束大、开裂风险较高、易产生收缩裂缝的问题,文章依托新建北京至雄安新区城际铁路雄安站站房及相关工程为研究背景,对其大体积混凝土基础底板采取的"跳仓法"施工技术开展专项技术研究,同时对"跳仓法"施工中混凝土温度、应变发展规律进行监测对比分析与裂缝观察.结果表明,"跳仓法"施工措施可使底板混凝土在温升膨胀变形阶段储备安全的结构预压应力,且易于减缓温降收缩变形阶段所产生的收缩应变,可使大体积混凝土收缩裂缝得到有效控制,为同类"跳仓法"施工工程借鉴提供宝贵经验.     

超长混凝土楼盖温度应力测试与有限元分析

以深圳北站交通枢纽西广场工程为例,对超长混凝土楼板施工阶段进行长期的温度应力监测。运用有限元分析方法对该结构在施工阶段的温度应力进行模拟计算,并与实测结果进行比较分析。在实测和计算分析结果的基础上,得出超长混凝土楼板施工阶段的温度应力分布规律,即板中央应力较大,板边缘应力较小,并提出了有关设计和施工建议。     

应用成熟度理论预测C50大体积混凝土的力学性能

大体积混凝土硬化过程产生的温升与时问对其力学性能影响较大,成熟度在预测混凝土的阶段强度中是一种有效方法。本文在应用成熟度等效龄期方法的基础上,研究了水胶比0．35的大体积混凝土在不同养护温度下的混凝土轴压强度、弹模和劈拉强度发展规律。将标养、35℃和50℃湿热养护的温度和时间换算为成熟度一致时的相互关系,建立了成熟度下的预测公式：并得出65℃湿热养护的力学性能需单独建立预测关系式的结论。