锈蚀钢筋混凝土梁截面协同工作系数研究

本文将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋和混凝土之间的黏结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力表达的锈蚀梁非线性微分方程。通过求解该微分方程,给出了考虑黏结滑移的锈蚀梁非线性解析解和截面协同工作系数理论表达式,使锈蚀钢筋黏结强度降低系数与截面协同工作系数之间得到了统一。文中还对影响截面协同工作系数的因素,即锈蚀量特征值、荷载作用形式及截面位置进行了讨论,并与试验归纳总结的截面协同工作系数进行了比较分析,说明了该理论表达式的合理性。     

钢筋混凝土板偏心受压破坏全过程非线性分析

针对水闸安全鉴定中结构安全评价的核心问题,板构件极限承载力的计算,设计了实验模型并开展了相关实验.采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,建立了考虑混凝土材料非线性、钢筋与混凝土黏结滑移关系、结构状态非线性的分离式有限元模型.针对混凝土、钢筋本构关系和钢筋与混凝土的黏结滑移关系,根据试验进行取值,并针对求解控制中的关键参数结合工程实际进行了试算,得到了实用的参数取值.基于通用有限元程序ANSYS12.0平台,开展了仿真模拟计算,并将计算结果与试验结果从裂缝分布、极限承载力、挠度3方面进行了对比,证明了分析的正确性.     

超高韧性水泥基复合材料与锈蚀钢筋的梁式黏结试验研究

采用超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)能够有效提升水工结构构件的抗氯盐侵蚀能力。然而,在长期氯盐环境侵蚀作用下,结构内部钢筋仍然可能遭受一定程度锈蚀,进而可能影响钢筋与基体材料的黏结性能。本文通过梁式界面黏结试验,对比研究锈蚀对钢筋与UHTCC、混凝土间界面黏结性能的影响。试验结果表明,与混凝土对比试件不同,UHTCC试件均呈现出延性的拔出破坏模式,以及完整的黏结滑移全曲线。在试验的锈蚀范围内,UHTCC试件并未发生锈胀开裂,而且UHTCC中的钢筋锈蚀较混凝土中更为均匀。UHTCC试件的黏结强度随锈蚀率先增大后降低,在14%锈蚀范围内黏结强度基本没有下降,锈蚀率约16%时强度仅下降5%。在16%锈蚀范围内,UHTCC试件的黏结韧性下降仅为5%。     

钢筋-地聚合物混凝土黏结性能研究

地聚合物混凝土是一种绿色低碳的新型建筑材料,因其耐高温、高早强、低反应热等特点,近十年受到了国际学术界和工程界的广泛关注。在与普通混凝土进行对比的基础上,通过钢筋拉拔试验研究了地聚物混凝土与钢筋的黏结性能,探讨了黏结长度等参数对黏结性能的影响。研究表明:与普通混凝土相比,地聚合物混凝土可以更好地传递钢筋的应力;传递相同的荷载,地聚合物混凝土比普通混凝土需要更小的混凝土保护层厚度和黏结长度;钢筋在地聚合物混凝土中的锚固性能具有加载速率敏感性,随着加载速率的提高,地聚合物混凝土与钢筋的黏结强度、破坏能耗均显著提高,但该敏感性随着黏结长度的增大而减弱。在分析试验数据基础上,提出了地聚合物混凝土与钢筋黏结强度的表达式,并提出了地聚合物混凝土结构设计建议。     

钢筋混凝土梁的断裂力学分析

根据混凝土材料开裂的非线性特性,采用断裂力学对钢筋混凝土三点弯曲梁进行了有限元分析。考虑了钢筋与混凝土的粘结滑移作用,以裂缝前端应力强度因子为判据,分析了裂缝的稳定性和钢筋的限裂作用。     

反复循环加载下拱坝横缝钢筋简化分析

在反复循环荷载下钢筋与混凝土之间粘结滑移研究的基础上，选择了比较合理的模型并对其进行了修正。根据修正的粘结滑移模型，对反复循环荷载下拱坝横缝钢筋滑移量，钢筋应力、粘结应力、钢筋受力段长度的变化规律进行了计算分析，初步揭示了在地震荷载作用下拱坝横缝钢筋的工作特性，并对拱坝横缝钢筋的工程应用提出一些建议。     

基于锈蚀的钢筋混凝土偏心受压板抗力变化规律的初步研究

针对水闸结构受力的典型构件板在运用过程中常存在的钢筋锈蚀问题,采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,建立了考虑钢筋与混凝土黏结滑移力变化的分离式模型,基于通用有限元程序ANSYS11.0平台,根据工程中的典型偏心距e=85 mm,研究了板承载能力极限状态时的抗力与钢筋锈蚀率的关系,初步形成了基于钢筋锈蚀的板抗力计算公式,对水闸安全鉴定、除险加固工作具有一定的参考价值.     

考虑界面滑移的组合板承载特性

压型钢板-混凝土组合板的承载能力受混凝土和钢板交界面剪切-黏结强度的控制。剪切-粘结破坏时,混凝土与钢板的界面滑移对组合板的承载特性有重大影响。现行组合楼板设计与施工规范的规定未考虑界面滑移效应的影响,由此可能导致设计结果不够安全。为揭示组合板剪切-黏结破坏的实质,在试验研究和有限元分析的基础上,基于欧洲规范的规定,分析了界面滑移及端部锚固栓钉对组合板承载特性的影响。提出了简支板和端部锚固组合板挠度计算的相关建议,可供工程设计人员参考。     

反复循环加载下拱坝横缝钢筋简化分析

在反复循环荷载下钢筋与混凝土之间粘结滑移研究的基础上 ,选择了比较合理的模型并对其进行了修正。根据修正的粘结滑移模型 ,对反复循环荷载下拱坝横缝钢筋滑移量、钢筋应力、粘结应力、钢筋受力段长度的变化规律进行了计算分析 ,初步揭示了在地震荷载作用下拱坝横缝钢筋的工作特性 ,并对拱坝横缝钢筋的工程应用提出了一些建议。     

板偏心受压全过程非线性有限元分析模型研究

以水闸中典型板构件为基础,采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,考虑混凝土本构关系的下降段、钢筋与混凝土的黏结滑移力,建立有限元分析模型,并利用有限元软件ANSYS12.0对板施加偏心距为100mm的面偏心荷载,进行板偏心受压全过程非线性分析计算.结果表明:有限元分离式模型基本符合板在受压过程中的变化规律,采用的模型是可行的.     

Seismic response of concrete gravity dam reinforced with FRP sheets on dam surface

This paper aims at exploring the effects of anti-seismic reinforcement with the fiber-reinforced polymer （FRP） material bonded to the dam surface in dam engineering. Time-history analysis was performed to simulate the seismic failure process of a gravity dam that was assumed to be reinforced at the locations of slope discontinuity at the downstream surface, part of the upstream face, and the dam heel. A damage model considering the influence of concrete heterogeneity was used to model the nonlinearity of concrete. A bond-slip model was applied to the interface between FRP and concrete, and the reinforcement mechanism was analyzed through the bond stress and the stress in FRP. The results of the crack pattern, displacement, and acceleration of the reinforced dam were compared with those of the original one. It is shown that FRP, as a reinforcement material, postpones the occurrence of cracks and slows the crack propagation, and that cracks emanating from the upstream surface and downstream surface are not connected, meaning that the reinforced dam can retain water-impounding function when subjected to the earthquake. Anti-seismic reinforcement with FRP is therefore beneficial to improving the seismic resistant capability of concrete dams.     

坝后背管结构有限元分析探讨

以李家峡坝后背管为依托,借助具有强大结构分析功能的有限元软件ANSYS分析坝后背管结构应力状态。经分析单元尺度对坝后背管混凝土、钢筋的应力影响小于对钢管的影响;坝体与背管混凝土接缝面的力学效应对背管混凝土、钢筋、钢衬的应力影响很小;计算所得的应力大小规律与类似工程模型试验所得的应力分布规律完全一致,其计算值与规范中用弹性中心法所得的应力值基本接近。     

钢衬钢纤维混凝土背管结构研究

结合长江三峡电站进水背管结构优化设计，通过单向拉伸、简支梁和背管模型试验，分析了钢纤维混凝土和钢衬钢筋混凝土背管的受力特性，探讨了钢纤维混凝土应用于压力管道的可行性．试验结果表明，背管结构受力过程中，钢纤维混凝土的抗拉强度可起较大的作用，故在背管结构设计中可以考虑混凝土的抗拉强度因素．基于试验成果，比较了背管的限裂和抗裂设计．     

考虑摩擦接触特性的钢衬钢筋混凝土管道承载机理研究

采用库伦摩擦接触模型模拟钢衬与外包钢筋混凝土间摩擦接触特征,建立了李家峡水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土管道结构模型,系统研究了内水压力作用下外包混凝土起裂荷载、裂缝扩展、管道变形、钢衬与钢筋应力分布特征等承载性能规律。结果表明:考虑钢衬与外包混凝土间的摩擦接触机制时,混凝土裂缝扩展规律与模型试验吻合更好,钢衬应力更为均匀,混凝土裂缝宽度普遍在0.3~0.4 mm,明显大于不考虑摩擦接触特性结果;随着钢衬与外包混凝土间摩擦系数的增加,管顶附近的变形不均匀程度逐渐增加,钢衬应力不均匀程度增加,不利于发挥钢衬的承载性能,但同时上半周裂缝处的钢筋应力峰值明显减小,应变不均匀程度减小,说明摩擦系数的增加有利于裂缝控制。     

坝后背管外包混凝土厚度研究

采用平面非线性有限元法对某水电站下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行了分析，计算中考虑混凝土开裂和地震作用的影响。研究了5种外包混凝土厚度0.5、0.8、1.2、1.5和2.0m的坝后背管在内水压力和地震作用下的承载规律，分析了外包混凝土厚度对管道的动、静力承载性能的影响。结果表明，设计内水压力作用下，外包混凝土厚度较小时，管坝接缝面附近的局部坝体开裂，并使管道钢材应力提高，但其材料强度和变形仍能满足规范要求。地震作用分析表明，外包混凝土越厚，坝后背管结构的基频值越高；但厚度越大，管道钢材动应力值也越大，说明采用较小的外包混凝土厚度有利于减小钢材的动应力。因此，在满足施工要求和安全的前提下，建议在坝后背管设计中采用厚度较薄的外包混凝土。     

钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度数学模型

从计算具有混凝土径向裂缝的管道结构位移出发，导出了计算钢衬钢筋混凝土压力管道混凝土裂缝宽度的半解析，半经验的实用数学模型，经与１：１比尺真实材料结构模型试验结果相对照，计算值与试验符合良好，文中还给出了算例并讨论了控制裂缝宽度的途径。     

方钢管混凝土粘结-滑移的力学分析

通过对国内外有关方钢管混凝土粘结滑移试验所得结论的概括总结,介绍了方钢管混凝土的粘结机理,从试验结果中得出了方钢管混凝土中方钢管的内部应力状况,并从材料力学的角度出发,根据受力平衡条件,变形协调条件建立了粘结力与粘结滑移的数学模型,为从塑性力学的角度进一步分析方钢管混凝土结构提供了参考和依据。     

下游坝面钢衬钢筋混凝土管道温度应力试验分析

三峡电站等工程采用下游坝面钢衬钢筋混凝土管道 ,这种管道型式新颖 ,无规范可依。在运行时管壁混凝土开裂 ,及在温度荷载作用下应力和变形情况如何 ,是这类管道结构中尚未解决的重要问题之一。通过仿真材料模型试验及非线性有限元法 ,对带裂缝的钢衬钢筋混凝土管道在内外温度差作用下的温度应力及变形进行了研究 ,获得了可靠的成果 ,为管道设计提供了重要依据     

钢衬预应力混凝土压力管道设计方法

根据环形预应力作用机理，结合弹性地基粱理论，提出了钢衬预应力混凝土压力管道在结构施工阶段的验算方法，给出了预应力筋束的最大间距，确定了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制的方法，结合多层圆筒轴对称平面形变计算理论，提出了钢衬预应力混凝土压力管道运行阶段抗裂性能的验算方法，同时给出了钢衬预应力混凝土压力管道极限承载能力计算公式，