新型微弯过宽槽钢筋及其性能研究

水工大体积混凝土结构施工中常设宽缝以缓解温度应力,宽缝中常有钢筋通过,若不截断过宽槽钢筋,钢筋内将产生较大应力;若截断过宽槽钢筋,施工非常困难。针对上述难点,提出了新型的微弯过宽槽钢筋,并设计了4种不同尺寸和具体形状。通过数值分析和试验研究,得到了微弯钢筋的受力与变形关系。考虑温度和徐变作用,按施工过程对某上闸首结构进行了施工仿真分析,研究微弯过缝钢筋施工期的应力状态,并和直过缝钢筋进行了对比。对配置有微弯钢筋和直钢筋的轴拉构件进行对比分析,研究微弯钢筋对正常使用阶段混凝土最大裂缝宽度的影响。在以上工作的基础上,以施工期钢筋应力和正常使用阶段混凝土最大裂缝宽度为依据,建议了合适的新型过宽槽钢筋形状与尺寸。     

碾压与常态混凝土组合的某升船机上闸首结构配筋方案

针对既要控制裂缝宽度又要控制裂缝长度的碾压与常态混凝土组成的某升船机上闸首整体坞式结构,通过对比不同配筋方案的钢筋混凝土非线性有限元计算结果,提出以材料强度标准值所得裂缝长度和宽度进行底板裂缝控制从而确定底板常态混凝土最小厚度,以材料强度平均值所得裂缝长度确定钢筋布置范围的计算原则;同时给出了符合限裂设计要求的底板常态混凝土最小厚度和配筋方案,并探讨了缝面水压的不同施加方式对裂缝的影响。计算结果表明,当缝面水压按全水头分布施加时,若裂缝长度超过钢筋布置范围,则裂缝会不断扩展,引起结构失效;缝面水压按渗透压力分布和三角形分布施加时,裂缝扩展能够收敛,且前者所得的裂缝宽度和长度均大于后者。     

弧形钢筋拉压本构关系的研究

在混凝土的后浇带中设置过缝微弯弧形钢筋可以有效适应混凝土收缩变形,与过缝直钢筋相比可减少收缩应力带来的强度损失,但目前研究和应用很少。弧形钢筋微小变形可以运用结构力学弹性变形理论进行计算,并可以利用MATLAB计算程序,以弧形筋的圆弧半径及对应圆心角为迭代参数进行大变形计算。发现弧形钢筋变形值拉压分段的特性。弧形筋的变形特性受矢跨比、圆弧半径以及钢筋直径影响;围绕各参数对计算数据进行非线性回归分析,给出了弧形筋的应力应变关系方程。对比弧形钢筋拉伸试验表明按弹性理论计算出的结果与试验值较为接近。     

圆形截面钢筋混凝土构件裂缝宽度试验研究

对大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉圆形截面钢筋混凝土试件进行了试验，测定了不同荷载下的钢筋应变、裂缝宽度、裂缝宽度-荷载曲线和钢筋应力-荷载曲线，研究了各种试件的裂缝发展规律．结果表明，各种试件的裂缝发展规律基本一致，即荷载很小时不出现裂缝；从混凝土出现第一条裂缝到钢筋屈服，裂缝宽度随荷载基本呈线性增长；钢筋屈服后，裂缝随荷载增大而迅速增长．最后对裂缝宽度进行了统计分析，给出裂缝宽度的概率分布．     

水工钢筋混凝土厚板式结构的限裂设计

本文对水工钢筋混凝土厚板式结构受弯构件的裂缝发生、发展过程以及影响因素进行了讨论和分析。指出以粘结滑移理论为基础,用试验资料确定构件特征和裂缝间受拉钢筋应变不均匀等系数而建立的裂缝宽度计算公式,比较适用于小截面一类构件,不适应厚度在2.0m以上的厚板式结构受弯构件的裂缝宽度计算。并针对承受分布荷载的厚板式结构,例如水闸底板、水电站厂房钢筋混凝土蜗壳和基础板、船闸闸室底板和溢洪道底板等等,提出一种裂缝宽度的计算公式。还介绍了较为实用而又行之有效的限制钢筋混凝土结构裂缝开展的工程构造措施。     

使用荷载下圆形截面钢筋混凝土构件钢筋应力的计算

基于钢筋混凝土结构计算常用的基本假定,推导出圆形截面大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉构件的钢筋应变计算式.并在此基础上经拟合分析,给出大偏心受压、受弯和大偏心受拉构件简化的钢筋应力计算式.最后,将推导公式、简化公式的计算结果与试验结果进行了比较.结果表明,本文推导的计算式和简化公式所计算的钢筋应力与试验结果十分吻合,可供圆形截面构件裂缝宽度计算使用或参考.     

水工混凝土构件配置高强钢筋后裂缝计算研究

为了研究水工混凝土构件配置高强钢筋后裂缝计算公式,从而对《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)中裂缝计算公式修正提供参考,本文对32根高强钢筋混凝土梁进行了受弯试验研究,分析其裂缝发展性能,结合收集到的其他研究者同类试验裂缝数据共计167组,从水工角度对该类构件的裂缝宽度计算进行了统计分析。结果表明:此类高强钢筋混凝土构件裂缝发展规律同普通钢筋混凝土构件相同。但是,构件短期效应下最大裂缝宽度实测值大于2008水工规范计算值。为此,本文基于以上试验数据给出了与试验数据符合良好的裂缝宽度计算公式。这些公式不仅可以用于配置高强钢筋水工混凝土构件的裂缝计算,而且还可以作为《水工混凝土结构设计规范》修订参考。     

闸首空箱顶板裂缝成因分析与加固方案探讨

安徽某船闸是茨淮新河上大型水利枢纽工程的重要设施,投入运行26年后进行了全面安全鉴 定。鉴定时发现下闸首兼作公路桥的空箱顶板严重开裂,影响船闸和公路桥的运行安全。根据下闸首 空箱顶板裂缝的性状检测和承载力复核结果分析,原设计将下闸首空箱顶板双向受力状态简化为单向 板计算、导致空箱顶板在桥宽度方向配筋不足是空箱顶板产生裂缝的主要原因。目前空箱顶板已超载 破坏,结构承载性能严重下降。对粘贴碳纤维布加固法、粘贴钢板加固法和改变结构体系加固法等方案 进行比选,推荐采用空箱顶板底面全断面粘贴碳纤维布的加固方案。     

三峡升船机塔柱底部实体混凝土结构温度配箭研究

在讨论了现有温度配筋方法之不足的基础上，指出合理的温度钢筋应采用钢筋混凝土非线性有限元方法，根据使用阶段最大允许裂缝宽度来配置．并运用这一概念对三峡升船机塔柱底部实体混凝土结构的温度配筋进行研究，分析了配筋量与裂缝开展、裂缝宽度之间的关系，确定了合理的温度钢筋用量，并与应力图形法进行对比．     

陆水水利枢纽二号副坝闸墩裂缝成因分析及缺陷处理方案

陆水水利枢纽2号副坝闸墩出现斜向裂缝,对枢纽工程的安全可靠运行产生不利影响.依据《水工混凝土结构设计规范》,对闸墩进行结构强度及配筋复核计算.采用有限元计算,从受力角度进一步分析闸墩斜向裂缝产生的原因.计算结果表明:弧形工作闸门下游侧附近受闸门支座推力及温升荷载长期反复作用,加之闸门支座扇形钢筋延伸长度不满足规范要求,...     

钢纤维钢筋混凝土短梁的弯曲性能试验研究

通过对不同钢纤维体积率下的受弯试件测试的钢筋和混凝土的应变、荷载~跨中挠度曲线、各级荷载作用下的最大裂缝宽度、裂缝的发展、正截面开裂荷载以及极限荷载等的分析,重点研究了钢纤维体积率与跨高比对钢筋钢纤维混凝土短梁受弯性能的影响,并得出了一些有意义的结论。     

氯盐侵蚀下TRC加固承载RC受弯梁抗裂性能

进一步完善对纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)加固受弯梁的研究,考虑了干湿循环及其与弯曲应力耦合作用对TRC加固承载RC梁抗裂性能的影响。采用四点弯曲加载的方式,对加固梁进行分级加载,分析了上述因素对加固梁的裂缝分布及发展情况的影响。研究表明:随着干湿循环次数的增加,TRC的限裂性能有所减弱,裂缝发展加快,最大裂缝宽度增大;随着弯曲应力的增大,梁的延性减弱,裂缝开展加快,最大裂缝宽度增大;承载加固对在较高弯曲应力水平情况下的梁影响较大,弯曲应力越大,对TRC和老混凝土之间的界面性能影响越大,一定程度上影响了TRC的抗裂性能。     

钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算研究

 基于混凝土结构基本理论，结合大比尺结构模型试验，采用较合理的平均裂缝宽度计算模式和裂缝截面处钢筋应力计算方法，建立了新的钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝宽度计算方法。算例表明，此方法力学概念明确，使用方便，计算结果与实测值吻合。     

基于粘结滑移的衬砌裂缝宽度计算模型研究

基于粘结滑移理论提出了一种“实体单元-影子节点-梁单元”的传力体系。以某一模型试验为例,将钢筋混凝土衬砌采用分离式建模并构建此传力体系。通过有限元计算求得受力钢筋的应力,结合规范的计算公式求出裂缝的最大宽度。与试验结果进行对比,验证了有限元建模运用此传力体系并结合规范公式计算最大裂缝宽度的可行性,可为同类工程最大裂缝宽度提供一种新的计算方法。     

大体积非杆系混凝土承载板的配筋

以实际工程为背景,采用模拟施工法和叠合梁法计算大体积非杆系混凝土承载板的应力,讨论两种方法所得结果的区别及不同弹性模量随时间变化的计算公式对计算结果的影响,再按应力图形法进行承载力配筋,并采用钢筋混凝土有限元法进行裂缝验算。计算结果表明:采用模拟施工法计算时,不同弹性模量随时间变化的计算公式对最大主拉应力与关键截面的主拉应力影响不大;虽然模拟施工法得到的拉应力最大值大于叠合梁法,但两者所得应力分布规律相同,关键截面的主拉应力和承载力所需的配筋量相近;按应力图形法所配钢筋能满足裂缝宽度的要求;大体积非杆系混凝土承载板的配筋设计可采用简单的叠合梁法计算应力分布,按应力图形法配筋,除特别重要的结构外一般可不用钢筋混凝土有限元法进行裂缝宽度计算。     

钢筋混凝土梁裂缝相似性与计算方法

结合结构仿真模型试验相似理论,依据裂缝宽度计算理论与试验数据统计分析,分别推导出钢筋混凝土梁平均裂缝间距与最大裂缝宽度的相似比计算公式。通过二组二维相似及 1 组 3 维相似的钢筋混凝土原型梁与模型梁实测平均裂缝间距与最大裂缝宽度的对比试验,研究了本文计算方法的适用性。实现了由模型钢筋混凝土梁的裂缝分布和宽度反演到原型梁的目的,为钢筋混凝土变态仿真模型试验设计提供了科研依据。     

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。     

钢筋混凝土三点弯曲梁断裂韧度计算模型

基于虚拟裂缝模型,针对钢筋混凝土试件在三点弯曲作用下开裂截面的受力特征,在合理假定的前提下,给出了一种计算钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂韧度的解析方法。然后,应用该方法计算了初始缝高比 α₀（初始裂缝长度与试件高度的比值）分别为0.2,0.3,0.4,0.5的三点弯曲试件的最大荷载和临界有效裂缝长度,进而求得了钢筋混凝土三点弯曲梁的失稳断裂韧度。通过对计算结果与试验数据的误差分析,发现失稳断裂韧度最大误差为4.915%,说明这种方法可以较为准确地预测三点弯曲梁的失稳断裂韧度。在此基础上研究了初始缝高比 α₀对失稳断裂韧度的影响,发现失稳断裂韧度基本上不随 α₀ 变化,失稳断裂韧度可以作为材料常数,应用于裂缝扩展状态的判断。