适用于有限元片状裂缝模型的钢筋与混凝土粘结滑移关系

对比分析了常用的几种钢筋与混凝土粘结滑移关系,采用Hohai RCFE-P有限元软件计算各粘结滑移公式相对应的裂缝宽度,并与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)[1]最大裂缝宽度公式计算值进行比较。结果表明:各粘结滑移公式差异大且不适用于有限元片状裂缝模型的计算。因此,参照文献[1]规定的粘结滑移公式,建立了基于GA-BP神经遗传网络的粘结滑移公式反演模型,以文献[1]中最大裂缝宽度公式计算值为预测样本,对文献[1]粘结滑移公式中的系数进行参数反演,给出了适用于有限元片状裂缝模型的粘结滑移公式。算例结果表明,本文提出的粘结滑移公式能满足有限元裂缝宽度的计算要求。     

试论隧道衬砌混凝土裂缝的成因与治理措施

随着铁路、公路建设项目迅速增加,出于地形地貌及线性的要求,隧道工程越来越多。目前,铁路、公路中隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车制模、泵送混凝土施工工艺,但因设计或施工原因,易导致二次衬砌混凝土产生裂缝,不仅影响美观,还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。本文结合我部承担的锦屏一、二级水电站进场公路中的隧道施工,分析了隧道二次衬砌混凝土裂缝产生的原因,提出了缓解裂缝产生的措施,并介绍了常见的裂缝治理方法。     

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。     

适用于扩展有限元裂缝计算的钢筋与混凝土粘结滑移关系

以定量分析钢筋与混凝土粘结滑移关系为目标,利用RCXFEHohai-P扩展有限元程序,计算采用不同粘结滑移公式时钢筋混凝土简支梁的最大裂缝宽度。结果表明,计算所得最大裂缝宽度各不相同,且都与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)所列最大裂缝宽度公式计算值存在差别。为此,基于GA-BP神经遗传网络,以规范最大裂缝宽度公式计算值为预测目标,反演得到适用于扩展有限元裂缝计算的粘结滑移公式,算例表明该公式能满足扩展有限元裂缝宽度计算要求。研究成果对提高扩展有限元裂缝分析的准确性具有一定的参考价值。     

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。     

钢衬钢筋混凝土管裂缝控制模糊可靠度分析

鉴于对水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度的研究尚不充分的条件下,将董哲仁公式与国茂华公式相结合,并引入基于模糊示性函数的Monte Carlo法,建立一种新可靠度计算方法。根据现有工程实例和试验模型数据,对我国现行钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准的模糊可靠度指标进行计算,并分析影响模糊可靠度的主要影响因素。研究表明:钢衬厚度、保护层厚度和有效配筋率对裂缝控制标准模糊可靠度指标影响显著,整体安全度水平适中;从安全度设置水平角度出发,压力管道裂缝控制限值建议从0.3 mm扩大至0.5 mm。     

堤坝裂缝集中渗流冲蚀起动判别指标对比分析

管涌和裂缝集中渗流冲蚀均是堤坝中最常见的渗透破坏形式。但与管涌研究相比,国内外关于裂缝集中渗流冲蚀的研究成果相对较少,并且冲蚀起动的判别指标也不统一。鉴于此,本文参照泥沙动力学、桥基水力冲刷、水土流失等相近学科中已相对成熟的水力冲蚀机理,在裂缝集中渗流作用力分析的基础上,对水力坡降、流速和水力剪应力3个最常用的裂缝冲蚀判别指标进行了对比分析。分析表明,水力坡降和流速两个判别指标虽然可以直接测量,但临界值会受到裂缝宽度的影响;水力剪应力作为裂缝冲蚀判别指标,虽然难以直接量测,需间接计算得出,但该判别指标不仅避免了裂缝宽度对试验结果的影响,还可以将堤坝裂缝中水力冲蚀的起动与裂缝发展过程紧密结合、连续描述。通过对水力坡降、流速和水力剪应力3个常用判别指标的对比分析,本文建议今后统一使用水力剪应力作为裂缝冲蚀起动的判别指标。     

预应力CFRP加固再生混凝土梁裂缝分析

以7根预应力CFRP加固钢筋再生混凝土梁为研究对象,对再生混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式进行参数修正,提出预应力CFRP加固再生钢筋混凝土梁最大裂缝宽度的计算公式,结果表明计算值与试验值误差较小,吻合良好。     

钢筋对混凝土早期干燥收缩裂缝影响的实验研究

文章通过混凝土板干燥实验,观测在配筋率与钢筋直径变化时混凝土板因干燥收缩产生的裂缝特征,分析钢筋对混凝土干燥收缩抗裂性能及最大裂缝宽度的影响规律。认为配筋能明显提高混凝土的抗裂能力,有效抑制混凝土早期干燥收缩裂缝的产生与发展,但钢筋对混凝土早期干燥收缩裂缝的影响规律与其对荷载裂缝的影响规律有明显差异。基于荷载裂缝的极限拉伸应变及最大裂缝宽度的计算式不能适用于钢筋混凝土早期干燥收缩裂缝的计算。     

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。     

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．     

微弯弧形钢筋混凝土结构裂缝控制验算方法研究

为了解微弯弧形钢筋对裂缝分布和宽度的影响,对配置微弯弧形钢筋的受弯板和某上闸首结构进行了空间有限元计算,并与配置直钢筋的受弯板和上闸首结构进行对比分析。根据分析结果给出了配置微弯弧形钢筋与直钢筋的受弯板、上闸首结构最大裂缝宽度之间的关系,建议在布置微弯弧形钢筋时应避开应力最大部位。结合受弯板试验结果,提出在进行微弯弧形钢筋结构件裂缝控制验算时,可将微弯弧形钢筋换算成直钢筋,并给出裂缝控制标准。     

碳纤维筋加固隧道衬砌效果模拟及施工工艺探讨

为了更好地分析碳纤维筋对隧道衬砌的加固效果,以南瓦隧道工程为依托,借助有限元软件ANSYS对衬砌不同病害部位及不同裂缝深度的加固方案进行数值模拟,并给出相应的施工工艺及建议措施;结合现场检测数据,分析了该隧道病害产生的原因,提出碳纤维筋补强加固修复技术。分析发现:隧道仅拱顶存在不同深度裂缝(方案1)或拱顶及边墙均存在不同深度裂缝(方案2)时,使用碳纤维筋加固前,随着裂缝深度的增加,衬砌变形量明显增大,方案1最大位移位于仰拱中心,为5.81 mm,最大应力位于拱脚处,为18.80 MPa;使用碳纤维筋加固后衬砌变形减小较大,拱顶最为明显,方案1最大位移由5.81 mm减小至3.36 mm,减小了42.2%,方案2最大位移由6.17 mm减小至3.64 mm,减小了41.0%。结果表明碳纤维筋加固工艺对南瓦隧道具有良好的加固效果。     

水工钢筋混凝土结构裂缝有关问题探讨

在外荷载作用下，水工锅筋混凝土构件常需进行抗裂或限制裂缝宽度的验算。本文针对裂缝计算中的若 干同题．例如验算时的取值标准，最大裂缝容许值，裂缝对钢筋锈蚀的影响分析等问题进行深入探讨．最后提出在施 工中减少裂缝的技术措施。     

近海复杂环境因素对闸墩混凝土裂缝的影响

近海大体积混凝土结构所处的外界环境以及地质条件比较复杂,对于带裂缝水闸结构来说,因所处的地理位置、气候变化以及潮汐升降水位等因素的缘故,水闸闸墩裂缝处于张合状态,这降低了水闸结构的稳定性,甚至会影响水闸结构的寿命。沿海环境温度变化对混凝土裂缝宽度变化的实际监测分析,对于混凝土结构安全耐久性评价具有一定价值,依托典型软土地基永定新河防潮闸工程,利用测缝计对闸墩裂缝宽度变化进行健康监测。主要研究运行期环境因素(以空气温度、水温以及潮汐水位为主)对闸墩裂缝的影响,采用健康安全监测软件,通过对数据的挖掘处理,得出环境温度和水位是影响闸墩水下裂缝宽度变化的敏感性因素的结论,为以后水闸闸墩裂缝的安全维护和裂缝的预防提供思路。     

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。     

地震荷载作用下重力坝坝踵裂缝内水压分布研究

在地震荷载作用下,重力坝内水下裂缝突然闭合时会产生较大的附加水压力,从而可能引起裂缝失稳,对大坝抗震不利。基于大型有限元软件建立数值分析模型,人为在坝踵设置初始张开宽度为0.001 m的楔形裂缝,以分析在地震作用下不同长度、不同方向的裂缝内部的最大水压分布规律。其中,库水及缝内水体采用势流体单元,库水与坝体、坝基间采用流固单元。研究结果表明,随着裂缝长度的增长,裂缝内最大水压不断增加,最大可达到初始静水压的8.13倍;而随着裂缝角度的增大,裂缝内最大水压先增大后减小;裂缝长度越长,裂缝内最大水压随着角度变化越明显。     

钢衬钢筋混凝土管道裂缝控制标准可靠度分析

针对水电站钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准可靠度研究尚不充分的情况,将蒙特卡洛法与董哲仁法裂缝宽度计算公式相结合,建立了一种新的可靠度计算方法。结合工程实例及模型试验参数,对我国现行钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准的可靠度指标进行了计算,并分析了主要的影响因素。研究表明:目前我国钢衬钢筋混凝土压力管道裂缝控制标准的安全度设置水平整体略低,但处于允许范围内;裂缝宽度限值、保护层厚度以及有效配筋率等对裂缝控制标准的可靠度水平影响均较为显著。     

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。     

动力荷载作用下裂缝水力劈裂效应研究

在动力荷载作用下,高坝等建筑物内含水裂缝的快速闭合将产生较大的附加水压,导致裂缝失稳破坏.假定裂缝形状为半椭圆形,裂缝边缘张开闭合速度呈正弦规律变化,在此情况下,推导出裂缝在动力荷载作用下因水压缩产生的缝内附加水压计算式.通过实例,分析了裂缝边缘张开闭合速度、排水率和裂缝初始张开宽度对缝内最大附加水压及裂尖应力强度因子的影响规律.研究表明,随裂缝边缘张开闭合速度的增大,最大附加水压逐渐增大,计算实例的缝内附加水压是初始水压的1.798倍;随着初始裂缝宽度的增大,最大附加水压迅速减小;随着裂缝排水率的减小,附加水压及裂尖强度因子迅速增大.