凍結(jié)井高強(qiáng)鋼筋混凝土預(yù)制弧板井壁試驗(yàn)

針對600～800m特厚表土層中凍結(jié)井筒的支護(hù)難題,根據(jù)約束混凝土原理,提出合理的解決途徑是采用內(nèi)層鋼板高強(qiáng)鋼筋混凝土復(fù)合凍結(jié)井壁結(jié)構(gòu)。通過模型試驗(yàn),對該種井壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形和強(qiáng)度特性進(jìn)行深入研究,結(jié)果表明:由于內(nèi)層鋼板筒的約束作用,井壁結(jié)構(gòu)中混凝土處于三軸受壓應(yīng)力狀態(tài)下,其變形能力和抗壓強(qiáng)度都得到較大程度的提高,井壁破壞時,內(nèi)緣混凝土的環(huán)向應(yīng)變可達(dá)-4000με,表現(xiàn)出較好的延性特性,改善了高強(qiáng)混凝土的脆性缺陷。如將目前現(xiàn)場使用的現(xiàn)澆高強(qiáng)鋼筋混凝土凍結(jié)井壁改為內(nèi)層鋼板高強(qiáng)鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)形式,則井壁承載能力可大大提高,可合理地解決特厚表土層中凍結(jié)井筒的支護(hù)難題。影響該種井壁極限承載力大小的因素依次為混凝土抗壓強(qiáng)度、厚徑比、內(nèi)層鋼板厚度和配筋率,其中提高混凝土強(qiáng)度對井壁承載力影響非常顯著,如將混凝土強(qiáng)度提高10mpa,則井壁承載力將提高約13.8%。而增大配筋率對井壁承載力影響甚微,所以,在實(shí)際工程應(yīng)用中,為經(jīng)濟(jì)合理設(shè)計井壁,只需配置單外排鋼筋。最后,根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出該種井壁承載力的計算公式,從而為該種井壁結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供設(shè)計依據(jù)。

針對深厚表土層凍結(jié)井筒外層井壁的支護(hù)難題,結(jié)合其受力特點(diǎn),提出了采用裝配式高強(qiáng)鋼筋混凝土弧形板結(jié)構(gòu),并考慮弧形板外壁與凍結(jié)壁的共同作用,推導(dǎo)出在不均勻凍結(jié)壓力作用下裝配式弧形板外壁的位移和內(nèi)力計算公式。根據(jù)工程實(shí)例計算結(jié)果,指出了深厚表土層凍結(jié)井筒裝配式弧形板外壁在設(shè)計和施工中應(yīng)注意的一些關(guān)鍵技術(shù)問題,從而為該種新型外壁的實(shí)際應(yīng)用提供了理論和設(shè)計依據(jù)。

針對500～700m深表土中凍結(jié)井筒的支護(hù)難題,提出合理的技術(shù)途徑,即采用現(xiàn)澆高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu).通過模型試驗(yàn),對這種井壁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力特性和強(qiáng)度特征進(jìn)行了深入研究,結(jié)果表明:高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁具有很高的承載力,且增大鋼筋含量對井壁承載力影響很小,但提高混凝土的強(qiáng)度等級可顯著地提高井壁的承載力.并根據(jù)理論分析和試驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出了這種井壁承載力的計算公式,從而為該種高強(qiáng)井壁結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供了設(shè)計依據(jù).

對高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了破壞性試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:在加載初期,高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu)中混凝土應(yīng)力分布符合彈性厚壁筒的應(yīng)力分布規(guī)律;在臨近破壞時,高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu)中混凝土的應(yīng)力都大大超過了混凝土的單軸抗壓強(qiáng)度,這是由于井壁結(jié)構(gòu)中混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度提高所致。另外,高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu)破裂時,出現(xiàn)斜向斷裂裂紋,環(huán)向鋼筋沿破壞面發(fā)生塑性彎曲,并且其破壞面與最大主應(yīng)力的夾角約為25°~30°,屬壓剪破壞。

通過實(shí)驗(yàn)和有限元計算,對在均勻荷載作用下新型凍結(jié)井高強(qiáng)鋼筋混凝土弧形板井壁的變形特性、混凝土和鋼筋應(yīng)力的分布規(guī)律、極限承載力及其壓碎區(qū)的位置進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明,弧形構(gòu)件的徑向變形較小,可通過選擇合適的可縮接頭材料使該井壁結(jié)構(gòu)起到“先柔后剛”的作用;弧形構(gòu)件的內(nèi)排鋼筋總是比外排鋼筋先屈服,并且鋼筋發(fā)生屈服時對應(yīng)荷載值一般為該構(gòu)件極限承載力的60%左右;構(gòu)件的極限承載力隨混凝土單軸抗壓強(qiáng)度的增大而增大,混凝土的強(qiáng)度等級提高10mpa,其極限承載力提高1.26mpa;弧形構(gòu)件的壓碎區(qū)位于其端部附近,因此,在設(shè)計該種井壁結(jié)構(gòu)時弧形構(gòu)件的兩端應(yīng)該加強(qiáng),可在弧形構(gòu)件的兩端采用鋼纖維混凝土以提高整體結(jié)構(gòu)的承載能力。

通過對8根高強(qiáng)鋼筋混凝土梁進(jìn)行抗彎靜載試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn),探究了鋼筋強(qiáng)度等級、混凝土強(qiáng)度等級及配筋率對高強(qiáng)鋼筋混凝土梁疲勞抗彎剛度的影響,分析了疲勞試驗(yàn)過程中高強(qiáng)鋼筋混凝土梁撓度的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,鋼筋強(qiáng)度等級對梁的疲勞抗彎剛度影響不明顯,配筋率是影響疲勞抗彎剛度的重要因素,提高混凝土、鋼筋等級及配筋率可顯著提高梁的疲勞抗彎剛度。重復(fù)荷載作用200萬次后,梁的承載力有所下降,下降幅度小于5%,荷載作用過程中,梁的撓度得到了充分發(fā)展。

為解決深厚沖積層凍結(jié)井筒的支護(hù)難題,采用有限元軟件對內(nèi)層鋼板高強(qiáng)鋼筋混凝土復(fù)合井壁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明,提高混凝土強(qiáng)度等級、增大厚徑比和加大內(nèi)層鋼板厚度可顯著提高該種井壁的承載能力,而配筋率對井壁承載力影響很小。根據(jù)數(shù)值模擬計算結(jié)果,回歸得到了內(nèi)層鋼板高強(qiáng)鋼筋混凝土復(fù)合井壁承載能力計算公式,計算方法簡單,可用于該類井壁結(jié)構(gòu)設(shè)計參考。

通過實(shí)驗(yàn)和理論計算,對在均勻荷載作用下高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁的力學(xué)特性進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁具有很高的承載力,影響其承載力的主要因素依次為混凝土的強(qiáng)度等級、厚徑比和配筋率;在均勻外荷載作用下,混凝土強(qiáng)度提高10mpa,井壁的極限承載力提高4mpa左右,配筋率對井壁的極限承載力影響很小;高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁結(jié)構(gòu)破裂時,環(huán)向鋼筋沿破壞面發(fā)生塑性彎曲,混凝土破壞面與最大主應(yīng)力方向的夾角為25°～30°,屬壓剪破壞。理論分析時,采用線性軟化本構(gòu)模型以及符合混凝土強(qiáng)度特性的mohr-coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則,推導(dǎo)出高強(qiáng)鋼筋混凝土井壁極限承載力的理論計算公式,并且其計算結(jié)果得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

4鋼筋混凝土立井井壁

全凍結(jié)立井井筒單層井壁的設(shè)計甚為少見,在具體工程實(shí)踐中并無先例可供參考,因此如何克服單層井壁漏水問題,特別接茬縫漏水是一個十分棘手的難題。而馬泰壕煤礦井筒工程施工實(shí)踐的成功,不僅減少工程建設(shè)費(fèi)用也大大加快礦井建設(shè)的進(jìn)度。

本文通過可壓縮板或水泥砂漿等不同砌縫材料的混凝土預(yù)制塊砌體力學(xué)性能試驗(yàn),以及混凝土預(yù)制塊井壁的大型結(jié)構(gòu)試驗(yàn),得出了混凝土預(yù)制塊井壁在均布和非均布荷載作用下變形特征、荷載與位移曲線、破壞形態(tài)和承載能力,為凍結(jié)井采用該種井壁的設(shè)計計算和施工中井壁變形的控制提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

為解釋高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的剪切破壞機(jī)理,本文分析討論了幾種常見的桁架模型,總結(jié)了各模型的優(yōu)缺點(diǎn),得出以修正壓力場為受彎構(gòu)件的抗剪模型,能夠較好詮釋構(gòu)件受剪機(jī)理的結(jié)論。并詳細(xì)分析了高強(qiáng)鋼筋混凝土梁基于修正壓力場理論下的受剪性能。

通過對國內(nèi)外有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,對集中荷載作用下高強(qiáng)鋼筋高強(qiáng)混凝土矩形截面梁斜向開裂荷載的實(shí)用公式進(jìn)行探討,同時分別用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(gb50010-2010)和美國《鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范》(aci318-08)中受剪承載力的計算公式對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明,有腹筋高強(qiáng)鋼筋混凝土梁在集中荷載作用下,我國規(guī)范安全度略低,美國規(guī)范比我國規(guī)范偏安全,富余度較高。據(jù)此提出了集中荷載作用下高強(qiáng)鋼筋混凝土矩形截面梁抗剪承載力實(shí)用設(shè)計公式。

用一個推廣應(yīng)用的實(shí)例,介紹了一種適用于軟土地基的新型低水頭擋水、溢流建筑物,闡述了其結(jié)構(gòu)原理及施工技術(shù),說明了該種結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用的推廣價值

通過8根hrb500級高強(qiáng)鋼筋混凝土梁以及2根普通鋼筋混凝土梁的受彎試驗(yàn),對比分析試驗(yàn)梁的裂縫分布、平均裂縫寬度及短期最大裂縫寬度的變化特性。結(jié)合已有試驗(yàn)結(jié)果,對56根500級鋼筋混凝土梁的受彎開裂特性進(jìn)行綜合研究,結(jié)果表明:試驗(yàn)梁的平均裂縫間距與規(guī)范gb50010—2002公式的計算值符合得較好,而短期最大裂縫寬度計算值則大于實(shí)測值,尤其是當(dāng)鋼筋應(yīng)力超過300n/mm2的情況。鑒于此,在參照國外相關(guān)規(guī)范的基礎(chǔ)上,對該類梁的裂縫寬度計算提出了兩種修正建議:①適當(dāng)調(diào)整短期最大裂縫寬度的保證率,取90%的保證率可使計算平均值降低10%左右;②調(diào)整裂縫截面處鋼筋應(yīng)力的計算值,具體有兩種途徑,一是取準(zhǔn)永久荷載組合進(jìn)行計算,二是將鋼筋應(yīng)力超過某一值后取為定值,若將該應(yīng)力定值取為300n/mm2,裂縫寬度比值的均值為1.063,變異系數(shù)為0.176,計算效果非常理想。

水工建筑在現(xiàn)代社會中發(fā)揮著重大作用,鑒于其工作環(huán)境的特殊性,各水工建筑往往采用高強(qiáng)鋼筋混凝土梁等結(jié)構(gòu)保證受力能力.基于此,文章選取hrbf型號下三種規(guī)格細(xì)晶粒熱軋鋼筋作為對象,通過試驗(yàn)分析水工結(jié)構(gòu)高強(qiáng)鋼筋混凝土梁受剪性能,包括其抗屈服強(qiáng)度、伸長率、極限強(qiáng)度以及集中荷載下的變化規(guī)律等,以期通過試驗(yàn)了解對象性能,為后續(xù)實(shí)際工作提供參考和幫助.

為研究配置了細(xì)晶粒高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的受彎性能,制作了hrbf400、hrbf500級鋼筋混凝土矩形截面梁各4根進(jìn)行靜力抗彎試驗(yàn)。研究表明hrbf筋混凝土梁在短期荷載作用下的最大裂縫寬度實(shí)測值滿足規(guī)范要求,但計算值不滿足。hrbf400級鋼筋混凝土梁在正常使用條件下的撓度能滿足規(guī)范要求,hrbf500級鋼筋混凝土梁不能夠滿足規(guī)范要求。推導(dǎo)了hrbf筋混凝土梁在裂縫/撓度控制條件下的承載力計算公式,提出了構(gòu)件承載力利用系數(shù)的概念,分析了鋼筋強(qiáng)度、鋼筋直徑、混凝土強(qiáng)度、配筋率、混凝土保護(hù)層厚度、高跨比對構(gòu)件承載力利用系數(shù)的影響。在經(jīng)濟(jì)配筋率范圍內(nèi),hrbf筋混凝土梁的延性基本滿足要求。hrbf筋混凝土梁的耗能能力在較低配筋率時與普通鋼筋混凝土梁相近,但隨著配筋率的提高,其耗能能力較普通鋼筋混凝土梁降低的快。同配筋率下,hrbf筋混凝土梁在彈性階段的耗能能力較普通鋼筋混凝土梁要高,且隨著配筋率的增大而提高。

本文將對鋼筋混凝土預(yù)制井蓋進(jìn)行比較和對比分析，詳細(xì)說明其在建設(shè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用和優(yōu)勢。

碳纖維布加固已損傷高強(qiáng)鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)研究 作者：王蘇巖，楊玫，wangsu-yan，yangmei 作者單位：大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院,遼寧,大連,116024 刊名：工程抗震與加固改造 英文刊名：earthquakeresistantengineeringandretrofitting 年，卷(期)：2006,28(2) 被引用次數(shù)：1次 參考文獻(xiàn)(4條) 1.吳剛.安琳.呂志濤碳纖維布用于鋼筋混凝土梁抗彎加固的試驗(yàn)研究[期刊論文]-建筑結(jié)構(gòu)2000(07) 2.趙彤.謝劍.戴自強(qiáng)碳纖維布加固鋼筋混凝土梁的抗彎承載力試驗(yàn)研究[期刊論文]-建筑結(jié)構(gòu)2000(07) 3.胡孔國.岳清瑞.葉列平碳纖維布加固混凝土橋面板受彎性能試驗(yàn)研究[期刊論文]-建筑結(jié)構(gòu)2000(07) 4.王欣欣.李松輝碳纖維布在混

為了研究配置高強(qiáng)鋼筋混凝土梁開裂后的使用性能,對14根配置500mpa鋼筋的混凝土梁進(jìn)行了受彎性能試驗(yàn).給出了梁側(cè)面裂縫寬度沿裂縫高度的分布規(guī)律;梁底面裂縫寬度沿梁寬變化規(guī)律;典型位置處平均裂縫寬度與彎矩關(guān)系等,并對裂縫寬度值進(jìn)行了統(tǒng)計分析.由本次試驗(yàn)和其他相關(guān)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析表明:在鋼筋應(yīng)力較高時產(chǎn)生的次生裂縫會明顯抑制主裂縫的擴(kuò)展速度;我國現(xiàn)行規(guī)范的裂縫寬度公式的計算值明顯大于試驗(yàn)值,不適用于配置高強(qiáng)鋼筋混凝土梁的情況.對鋼筋高應(yīng)力下的裂縫寬度主要影響因素進(jìn)行了分析,并提出了配置高強(qiáng)鋼筋混凝土梁裂縫寬度的2種計算模式.建議公式與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好.

為推廣hrb500級鋼筋,并為其在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》局部或全面修訂時列入提供依據(jù),需對hrb500級鋼筋混凝土構(gòu)件性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。在4根hrb500級鋼筋混凝土偏心受壓柱試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分析了hrb500級鋼筋和高強(qiáng)混凝土匹配下的偏心受壓柱的破壞形態(tài)、變形特點(diǎn)和承載性能。結(jié)果表明:其破壞特征、撓曲模式及截面應(yīng)變分布與普通高強(qiáng)混凝土柱基本一致。但其混凝土強(qiáng)度較高時正截面承載力較理論計算結(jié)果偏小。

對3個配置hrb500級高強(qiáng)鋼筋的橋墩試件及1個配置普通鋼筋的橋墩試件進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn),對比分析配置hrb500級高強(qiáng)鋼筋橋墩試件的破壞特征、承載力及延性性能、滯回特性、剛度退化和耗能能力等抗震性能指標(biāo).研究表明:縱筋和箍筋均配置hrb500級高強(qiáng)鋼筋的橋墩試件承載力提高較大,延性性能也較好;當(dāng)縱筋配筋相同時,箍筋配置hrb500級高強(qiáng)鋼筋的橋墩試件滯回曲線更加飽滿,變形能力更好,剛度退化速度較慢.