浅谈建筑工程的混凝土裂缝成因及控制

混凝土的非荷载变形并不必然导致混凝土结构裂缝的产生。裂缝的产生与非荷载变形分布的不均匀性以及变形受到的约束程度有关。非荷载变形分布的不均匀性取决与变形的种类和作用机理以及混凝土非荷载变形的影响因素。提出包括混凝土的材料组成，力学性能，构件内部温度、湿度的梯度分布等影响混凝土裂缝成因及控制措施的提出。     

整体结构中两跨钢梁火灾变形性能的试验研究

为研究整体结构中钢梁的抗火性能,利用自行研制的试验炉和相关测试装置,对三层三跨足尺钢框架楼中三层顶一两跨连续梁进行受火试验研究,试验中钢梁受火,钢柱和节点不受火。试验量测了炉体内烟气温度、钢梁和混凝土楼板四等分点处截面沿厚度不同点的温度场、位于炉体外钢梁接点温度、钢梁和楼板四等分点处的竖向变形。结果表明:未进行防火保护的钢梁温度与烟气温度基本一致;升温阶段混凝土板温度滞后于钢梁的温度,停止升温后钢梁温度迅速降低,混凝土板温度仍会升高直至两者温度趋于一致。在整个试验过程中,沿混凝土板截面高度存在较大温度梯度;整体结构中未进行防火保护的钢梁具有很好的变形性能,可以考虑减少防火保护;不同位置的构件由于受到相临构件的约束程度不同,在火灾中的变形性能不同,在抗火设计时应进行区别对待;钢柱虽不受火,在整个试验过程中产生轴向膨胀。     

碳纤维布加固混凝土构件温度应力研究

碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,碳纤维布加固混凝土构件具有强度高、自重轻、不改变构件截面等优点。本文着重研究了碳纤维布加固混凝土构件的温度应力,并通过ANSYS对碳纤维加固混凝土构件温度应力进行了仿真分析。结果表明:在寒区及温差较大地区用碳纤维加固混凝土及钢筋混凝土构件时,应对温度应力予以重视。如果忽视温度应力的影响,在外荷载及温度次内力的共同作用下,会影响混凝土构件的安全性,甚至影响其使用寿命。     

火灾后混凝土构件的剩余刚度估计

火灾后混凝土构件的剩余刚度是混凝土结构变形性能和抗震分析的重要指标,也是火灾后混凝土构件修复和加固的重要依据之一。该文基于等效弹性模量法、改进分段模型法以及参数反演法方法等计算了标准火灾作用后混凝土构件的剩余刚度,分析了受火时间、含钢率和截面尺寸等因素对剩余刚度的影响规律。计算表明该文发展的三种方法可以方便有效地计算火...     

火灾环境下钢-混凝土组合梁力学性能试验研究

该文为研究组合梁桥在火灾环境下的基本力学性能与特征,制作具有代表性的3根缩尺梁模型:简支T形梁、简支箱形梁及连续箱形梁,利用火灾试验炉进行局部三面受火试验,并给出详细的试验方法。在试验过程中,分别观察组合梁常温下及火灾高温后的结构行为,量测火灾高温下组合梁的温度场,分析了结构的变形特点。通过对试验数据的深入分析与研究,可以发现火灾下钢-混凝土组合梁中钢梁为主要升温构件,且升温速度快,温度分布不均匀;混凝土顶板具有一定的吸热作用,但不应忽略其对钢梁升温及温度分布的影响;从实测变形看,钢-混凝土组合连续梁体系的抗火性能要优于简支梁体系。研究成果可以为组合梁桥防火灾设计与分析提供试验依据与理论参考。     

探讨焊接变形影响因素与预测矫正技术

为有效控制钢结构焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形,就焊接变形的主要影响因素进行分析,并简要论述了最新的变形预测方法,提出相应的矫正措施。采用火焰矫正法对大型钢构件进行矫正,在材质为低碳钢情况下控制高、中、低温矫正的温度和介质。对不同变形的部位使用相应的施工方法。     

标准火灾作用后矩形钢管混凝土柱剩余承载力的研究

通过对6个矩形截面钢管混凝土柱按ISO-834标准升温曲线升温作用后的试验，研究火灾作用后矩形钢管混凝土柱的力学性能和剩余承载力。结果表明，在本次试验参数范围内，火灾后裸钢管混凝土柱的承载力损失严重。在确定了钢材和混凝土在高温作用后应力~应变关系模型的基础上，本文计算了火灾作用后矩形钢管混凝土压弯构件荷载~变形关系曲线，理论计算结果得到试验结果的验证。在分析了各参数，如火灾持续时间、构件截面含钢率、钢材种类、混凝土强度等级、荷载偏心率、构件长细比、截面高宽比和构件截面尺寸等影响的基础上，本文提出火灾作用后矩形钢管混凝土柱承载力实用计算方法。     

复合材料V型构件的固化变形预测及其工装型面设计

利用固化动力学模型对20mm厚度和3mm厚度的ZT7H/5429碳纤维复合材料层合板进行了固化模拟,在固化过程中,20mm厚度平板出现了温度峰值,中心温度与表面温度差不超过6℃,3mm平板温度分布均匀,温度历程与热压罐工艺温度基本一致。利用简化的温度场和等效热膨胀系数对60°和90°拐角的V型基准试件进行了固化变形模拟,并进行了V型基准试件的固化试验。60°和90°拐角试件的固化回弹角的模拟值分别为1.58°和1.18°,试验测得的回弹角的平均值分别为1.59°和1.11°。对V型复合材料蒙皮构件进行了固化变形模拟,并得到了补偿过的工装型面,在该工装上成型的试件与设计形状基本一致。     

水泥混凝土路面裂缝影响因素及预防浅析

本文通过对水泥混凝土路面裂缝病害影响因素的分析,简述了软基、混凝土的干缩,温度变形、瞬间荷载和长期荷载对裂缝产生的作用机理,并针对各个影响因素提出了预防混凝土路面裂缝的简要措施。     

工艺参数对钼粉烧结体近等温包套锻造成形过程中应变的影响

运用有限元软件对钼粉烧结体近等温包套锻造成形过程进行了分析.讨论了不同工艺参数(温度、摩擦因数、锻造速率)对应变分布的影响.结果表明:随着锻造温度的升高,坯料的平均等效应变逐渐增大,但变形不均匀;随着摩擦因数的增加,坯料平均等效应变逐渐增大,同时由于变形不均匀容易出现断裂裂纹;锻造速率对坯料应变的影响不显著.通过正交实验分析得知,温度对变形均匀性影响最显著.     

混凝土箱梁支座位移实验及有效温度计算

为计算非线性温度分布下桥梁的支座位移,基于单位荷载法基本原理,建立了连续梁支座位移的计算方法和截面有效温度的计算公式。在此基础上,提出了有效温度的5种简化计算方法。为检验计算方法的精度和合理性,以西安沣河大桥这座单箱三室7跨变截面的连续箱梁桥为研究对象,现场实测了箱梁截面的温度和支座位移。实验研究和数值计算结果表明,截面的有效温度与截面的温度分布和截面的形状有关,对于变截面箱梁而言,即使具有相同的温度分布,不同截面的有效温度也是不同的。考虑混凝土的热传导效应,假定混凝土板内温度变化为指数衰减模式计算截面有效温度的加权平均值,所得支座位移误差较小,且偏安全。随后,有限元方法的计算结果进一步表明这种算法的合理性。     

HPFL加固受火RC梁二次受力正截面承载力研究

 高性能复合砂浆钢筋网(high performance ferrocement laminate, HPFL)作为一种新型的加固方式,具有防火、耐高温、施工简易等优点．为研究其加固受火钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）梁的性能,结合已有的对高性能复合砂浆钢筋网的试验研究和对受火后混凝土梁强度、弹性模量等性能的研究成果,采用ANSYS中的PLANE55单元对高温后RC梁截面的温度场进行模拟,并利用计算二台阶模型简化成等效T形截面,考虑未卸载完全下高性能复合砂浆钢筋网同原材料间的应力—应变滞后现象,计算初始荷载下待加固构件的滞后应变,在此基础上结合构件受力情况推导出高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁二次受力下的正截面承载力计算公式,将计算结果同试验数据进行比较,并给出了工程实际算例．结果表明,理论值与试验值吻合较好,采用高性能复合砂浆钢筋网加固后能提高受火RC梁的承载力,可供有关混凝土结构加固设计参考．     

高温下端部受约束的混凝土异形柱抗火性能研究

为考察高温下异形柱与结构中相邻构件之间的相互作用对柱耐火性能的影响,建立了高温下端部受约束的混凝土异形柱数值分析模型。基于二维热分析矩形单元和三维梁单元编制了端部受约束的异形柱高温反应全过程分析程序。利用程序分析了轴向约束和转动约束对柱耐火性能的影响。结果表明:1)在升温过程中,轴向约束会产生较大的附加轴力。当轴向约束刚度较大时,附加轴力可达到常温时轴力的65%左右;2)转动约束可使柱耐火极限显著提高;3)无转动约束时,柱耐火极限随荷载偏心率的增大而减小;但有转动约束时,荷载偏心率对柱耐火极限的影响较小。     

新的k_(h0)-法计算单筋梁

介绍一新的钢筋混凝土单筋梁的配筋计算方法和算例,该法在混凝土受压区采用矩形加抛物线的应力分布,在计算中求解的未知量是混凝土边缘压应变或受拉钢筋应变,而不是"等效矩形应力"法中的受压区高度。该法是欧洲规范Eurocode2中采用的方法,计算过程简便,求得配筋后,无须在验算受压区高度;此外,还可用于弯压或弯拉构件的配筋计算。计算结果中除了含有计算钢筋面积的钢筋系数外,还有混凝土受压区边缘应变、受拉钢筋应变、受压区高度及内力臂系数等,结果一目了然。     

正常使用状态下RUHTCC梁的弯曲变形预测

该文以有效截面惯性矩为参数,提出了正常使用状态下钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)梁的挠度简化计算方法。与钢筋混凝土梁不同,RUHTCC梁需要考虑受拉区UHTCC在弯曲开裂后的承载能力,理论分析表明基于拉压区面积矩平衡与基于内力平衡且假定压应力线性分布所得的中和轴高度计算公式不同,而后者符合中和轴的物理意义。采用UHTCC的非线性拉、压本构模型以及受压区边缘压应变对应的割线模量,得到基于内力平衡的RUHTCC梁完全开裂截面的中和轴高度以及惯性矩公式。其次,有效惯性矩公式中的常系数m修正为随配筋率变化的函数,得到适用于RUHTCC梁的有效惯性矩公式。采用该文提出的挠度简化计算方法,对比预测与实测的屈服前荷载-挠度曲线,两者基本一致。     

钢筋混凝土柱纵筋屈曲长度简化计算模型

为研究钢筋混凝土柱在地震作用下的纵筋屈曲及影响因素,该文基于最小能量原理,提出了考虑钢筋非线性的纵筋屈曲长度简化计算模型。采用不同配筋形式的73个矩形钢筋混凝土柱,验证简化屈曲模型的可靠性,并与Dhakal和Maekawa提出的简化计算模型（D&M模型）进行对比分析。结果表明:屈曲时纵筋进入非线性,通过误差分析,纵筋等效弹性模量取0.025倍钢筋初始弹性模量;箍筋对纵筋的侧向约束可简化为线性弹簧,弹簧刚度与箍筋截面面积及配箍形式有关;简化计算模型可以较好地预测纵筋屈曲长度,预测结果明显优于D&M模型。     

钢管混凝土哑铃形截面构件抗扭承载力研究

开展了钢管混凝土哑铃形截面构件的约束扭转试验,以试验为基础建立了有限元模型,并进行了哑铃形截面抗扭承载力计算公式的推导并利用有限元加以验证,研究结果表明:钢管混凝土哑铃形截面构件表现出较好的扭转弹塑性性能;提高腹腔宽度可较为显著地提高哑铃形构件的抗扭性能;但腹腔高度的增加对于提高构件抗扭承载力并不明显;哑铃形截面抗扭承载力为钢管和腹腔钢板、管内混凝土、腹腔混凝土三部分抗扭承载力之和,其中腹腔混凝土所占的比重在5%以下,在计算抗扭承载力时可以忽略,以此推导并简化的抗扭承载力计算公式,可以较为简便、准确地计算钢管混凝土哑铃形截面的抗扭承载力。     

钢筋混凝土梁长期变形的计算

基于受弯等效原则对混凝土徐变和收缩引起的截面曲率增大系数进行了分析,进而得到了钢筋混凝土梁的附加变形增大系数,计算公式形式简单、概念清楚、适用于以受弯荷载为主的钢筋混凝土梁的长期变形计算。与该文中3根试验梁和文献中31根试验梁的试验结果对比分析表明,建议方法计算结果与试验结果吻合较好,且优于文献其它方法。     

摩擦系数对不同截面纯锆单道次ECAP变形影响的有限元模拟与实验验证

利用商业有限元软件Abaqus模拟不同截面形状纯锆试样在不同摩擦系数条件下单道次等通道转角挤压变形。模拟结果表明,摩擦系数对挤压载荷有明显影响,随着摩擦系数的增大,截面形状对挤压载荷的影响越来越小。同时发现,随着摩擦系数的增大,Z面等效应变分布均呈减小趋势,且圆形试样减小幅度大于方形试样,说明摩擦及圆形截面有助于工业纯锆的均匀变形;对X面的等效应变分布分析发现,摩擦系数对圆形试样X面等效应变分布影响不大,方形试样X面变形均匀性随摩擦系数的增大而减小。考虑到摩擦会导致挤压力过大,因此在挤压过程中应适当减小摩擦系数,并选择圆形截面试样。     

RPC中空受压构件截面设计及受力性能研究

根据活性粉末混凝土(RPC)材料特性及构件受压稳定理论,以截面最薄处抗剪强度为控制指标设计了中空受压构件截面。据此制作了4个中空截面受压构件,对其轴压承载力进行了理论计算并进行了轴压破坏试验。采用数字影像相关技术(DIC)获得了构件全场应变云图进而得到构件荷载-变形关系曲线。基于Weibull构建了RPC的本构模型,并在ABAQUS中构建与之对应的混凝土损伤塑性本构模型。采用RPC损伤塑性本构模型对所设计中空截面构件进行了数值模拟,分析结果与理论计算及试验结果符合较好,构件破坏时RPC强度能够得到充分发挥,由此验证了构件截面设计的合理性。研究工作为RPC在框架结构中应用提供参考。