套箍法加固钢筋混凝土轴压柱的设计参数研究

采用ANSYS建立有限元计算模型,对套箍法加固RC轴压柱的极限承载力影响参数进行了研究。先利用4根加固柱的试验资料对有限元模型进行了验证分析,结果表明:对于加固柱的极限承载力,有限元计算结果和试验结果吻合较好。然后结合工程实际选取其中一根试验柱为基本柱,通过变换参数取值,总共计算了43根柱的极限承载力,从而对核心柱初始应力水平、套箍层配筋率、套箍层纵筋强度、套箍层配箍率、套箍层厚度和套箍层混凝土强度这6种可控设计参数进行了研究,揭示了每种参数对加固柱极限承载力的影响规律,并对后5种参数的影响程度进行了分析。根据计算分析结果,给出了几点加固设计建议。     

直埋式光纤传感钻孔注浆耦合材料配合比试验研究

采用钻孔埋设传感光纤是岩土体分布式光纤传感直埋技术的一种,为使传感光纤与周围土体变形协调,通常在钻孔内注浆,使传感光纤与周围岩土介质凝固为一体。根据对浆液凝固时间无特定要求和有特定要求的2种情况,通过试验研究了钻孔注浆耦合材料、配合比及其凝固后强度。结果表明:通过调整水泥与膨润土的比例以及水固比可以控制凝固体的无侧限抗压强度,使其强度与原位岩土体的近似相同;添加适量的水玻璃可以加快浆液的凝固速度。针对石家庄某隧道原位土体的力学参数,得到了满足现场施工要求的最优配合比,使浆液凝固后的力学指标与原位土体的近似相同。     

基于不同结构强度软粘土长期强度特性研究

天然软粘土一般具有结构性,土的结构性反映其内部颗粒孔隙连结及空间组合,决定了土体的物理力学效应,是软粘土长期强度的重要内在影响因素。为研究结构性强弱不同对软粘土长期强度特性的影响,人工制备含水率相同而结构强度不同的土体,对其进行三轴不固结不排水蠕变试验。试验结果表明,软粘土由于存在结构性,其长期强度具有明显差异。通过对不同结构强度土体蠕变等时曲线进行分析,建立了考虑结构强度影响的软粘土长期强度经验模型。利用本文建立的经验模型,以结构屈服应变(1.9%)作为人工结构性软粘土蠕变变形的破坏准则,结果表明预测值与试验值较为吻合,验证了本文建立的考虑结构强度影响的土体长期强度预测关系式的合理性。     

多次饱水下水化学作用对库岸土体的微结构效应研究

三峡库区水位涨落导致库岸土体长期处于饱水再失水的反复过程,水动力环境的改变导致其中产生复杂的水化学作用,进一步影响了库岸边坡的稳定性。采集库区库岸土样进行三次饱水再失水试验,测定三次饱水后溶液中离子浓度,观察饱水前后土体的微观结构。通过构建饱水溶液中离子浓度变化与库岸土体的多元回归方程,定量分析水化学作用对其结构参数的影响;通过微结构参数体现的宏观力学特征,进一步分析水化学作用对其工程力学性质的影响。研究发现:(1)库岸土体的颗粒特征主要受到饱水溶液中K~+、Mg~(2+)、Pb~(2+)、F~-、Ca~(2+)的影响,且K~+、Mg~(2+)、Pb~(2+)、F~-浓度与颗粒粒径呈负相关,与颗粒分维、颗粒分布分维呈正相关关系,而Ca~(2+)浓度则相反;(2)库岸土体中方解石和白云石矿物的溶解作用,溶液中K~+被吸附或与其他离子的置换反应会增强土的抗剪强度、内聚力和渗透性;(3)三次饱水下,库岸土体的力学强度增强。     

不同温度条件下高分子固化剂改良砂土的强度特性∗

近年来城市热岛效应越加明显,温度变化对土体性质的影响程度备受关注。通过一系列无侧限抗压强度试验,对高分子固化剂改良砂土在不同温度条件下的抗压强度特性进行了研究,并结合微观扫描电镜对改良砂土的微观结构和改良机理进行了研究。结果表明：在相同温度条件下,高分子固化剂改良砂土的强度和弹性模量随高分子固化剂含量的增加而增大;随着温度的升高,高分子固化剂改良砂土的强度和弹性模量一直保持增强趋势,且当温度达到 35℃后,加入 3% 和 4% 含量的高分子固化剂改良砂土的强度增幅变缓;高分子固化剂溶液均匀分散在砂土中,随着水分挥发,在砂粒之间形成了空间网状固化膜,使得分散的土体连接成为一体,从而提高砂土强度;且随着温度的增加,形成的固化膜强度增强,使得改良砂土强度进一步增加。高分子固化剂在高温条件下对砂土依然具有较好的加固效果,可为高温地区防风固沙加固提供新途径。     

MICP胶结液中尿素过量的影响研究∗

分析了研究人员对于胶结液中尿素对MICP影响的不同认识之间存在的分歧,利用水溶液试验及一维砂柱加固试验,对比研究了胶结液中尿素过量（双倍浓度）对MICP的影响。在水溶液和砂柱中,进行了三种氯化钙浓度（0.25 M,0.5 M,1.0 M）条件下尿素过量与否的对比试验。测试对比了水溶液试验过程中NH₄⁺,Ca²⁺变化规律、砂柱试验中Ca²⁺消耗,CaCO₃生成情况和砂柱无侧限强度等。研究结果表明：(1)水溶液试验中,过量的尿素在反应初期不利于尿素水解与碳酸钙沉积; (2)在砂柱试验中,过量的尿素也对MICP不利,加固后土体强度较低,加固效果较差; (3)砂柱试验中这一现象与注浆方式（间隔12 h直灌式注浆）和较短的胶结液停留时间有关; (4)在水溶液和砂柱两种环境下,低氯化钙浓度（0.25 M）情况下尿素过量对MICP的影响都最为明显。     

碳纤维布加固混凝土梁的高温抗弯承载力——影响因素及衰减关系

通过引入混凝土高温等效抗压强度,提出了碳纤维布加固混凝土梁高温抗弯承载力的一种简化计算方法.利用所提方法,考察了防火涂料设置、碳纤维布加固量、受拉钢筋配筋率、混凝土保护层厚度等参数对加固梁高温抗弯承载力的影响规律.在大量分析结果基础上,建立了加固梁高温抗弯承载力随升温时间的定量衰减关系.研究结果表明:(1)利用该简化方法所得加固梁的耐火极限与试验结果吻合较好;(2)实际工程中梁侧防火涂料高度可以90 mm为限,在此范围内加固梁的高温抗弯承载力随着梁侧防火涂料高度的增加逐渐增大;(3)混凝土保护层厚度越小,加固梁抗弯承载力随升温时间增加而降低的速率越大,但升温2 h以后加固梁的抗弯承载力基本按同一速率下降.     

套箍加固RC轴压中长柱的承载力理论研究∗

为研究套箍加固RC轴压中长柱的承载力理论计算分析方法,采用切线模量理论,根据材料本构关系和内外力平衡条件,推导了套箍加固RC轴压中长柱的弹塑性稳定承载力计算方法。将理论计算结果与试验结果进行了对比分析,结果表明:理论计算值均低于实测值,且二者的偏差在15%以内。根据所推导的计算分析方法,研究了核心柱初始荷载水平β、柱子长细比l0/b、套箍层混凝土强度、套箍层配筋量四种参数对加固柱承载力Nu的影响规律,结果表明:Nu总体上随β增大而减小,当β<0.7时,减小趋势不够明显,β>0.7后,减小趋势变得明显;l0/b对Nu有明显影响,Nu随l0/b的增大而减小,但二者不是线性关系;Nu随套箍层混凝土强度提高而增大,随套箍层配筋量增大而增大。     

养护温度和冻融循环等对微生物胶结试样强度的影响

目前在研究影响微生物胶结土体时,着重于研究加固方法及影响加固效果的因素,缺少对养护条件以及处理后试样耐久性的探讨。本文以海相吹填粉土为处理对象,选用巴氏芽孢杆菌为试验用菌,采用两阶段注浆的方法进行加固,研究不同养护温度、冻融循环以及干湿循环对加固效果的影响。试验结果表明：(1)采用注浆方法可以有效对该粉土进行胶结加固。在排除水分的影响后,高、低温养护温度对试样的无侧限抗压强度以及 CaCO₃生成百分比均无明显影响;(2)冻融循环对试样无侧限抗压强度的削弱主要发生在第 1 次冻融循环中,然后随着冻融循环次数的增加,试样的加固效果无明显变化。冻融循环后的试样烘干后,其无侧限抗压强度有明显提高,但仍低于未经冻融循环的试样;(3)干湿循环次数对试样强度的影响较小。烘干试样和饱和试样的强度有较大差别,说明试样的含水状态对强度有明显影响。因此在进行强度试验前,应明确试样的含水状态以便于评价加固效果。     

强夯法加固夹砂粘土吹填场地的现场试验研究

江苏省连云港赣榆港区陆域采用航道和港池的疏浚土方吹填形成作业港区,吹填工艺以绞吸式疏浚为主,疏浚涉及土层为粘土和砂土,由此形成了粘土和砂土的混合土地基。为了提高地基承载力和均匀性,采用了强夯法对地基进行加固,但是目前对夹砂粘土地基强夯加固的理论和实践较少。为此,以砂夹粘土构成的混合土地基为对象,测试了多种能量单点夯击时的地基土夯沉量、孔压和夯坑周围土体强度等参数,探讨了强夯法加固该类地基的加固深度和水平影响范围。结果表明:对于该类地基而言,有效加固深度修正系数取0.35~0.5为宜;强夯过程中,孔压与强度的增长范围不对应,即孔压影响范围远大于强度影响范围。     

火灾后钢筋混凝土柱外包钢管加固性能——数值模拟

基于ABAQUS软件进行了外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱力学性能的数值模拟,分别建立了受火钢筋混凝土构件的温度场分析模型及加固后构件的三维单元力学分析模型。探讨了钢管屈服强度、名义含钢率、新修复混凝土强度等对外包钢管约束加固火灾后钢筋混凝土柱承载力、刚度及延性的影响规律。结果表明:火灾后钢筋混凝土柱的承载力和刚度都会明显降低,采用外包钢管可对受损伤的钢筋混凝土柱进行修复加固,加固后组合柱受力性能将得到大大改善。分析结果可为有关工程应用提供参考。     

水泥土搅拌桩的桩径分析

针对搅拌桩施工会引起周围土体的位移及产生很高的超静孔隙水压力的工程现象,首先分析了搅拌桩施工中固化剂的注入体积与膨胀压力、成桩直径的关系。结果表明,5%~10%的注入浆液的体积可以对周围土体产生1.8~3.0倍不排水抗剪强度的膨胀压力,成桩直径比搅拌叶片的名义直径大5%~10%。然后量测室内模型桩、现场搅拌桩的成桩直径,分析了注入浆液的体积与成桩直径的关系。结果表明,对于深度不太大的水泥土搅拌桩,有约45%的注入体积会通过上浮隆起的土体损失掉;大约5%的注入体积通过劈裂裂缝渗入到周围土体中;大约50%的注入体积会转化为成桩直径,使桩体膨胀5%~10%,即实测桩径比搅拌叶片的名义直径大5%~10%。     

斜坡上单桩的统一极限抗力分布模式研究∗

假定土体为理想弹塑性体,基于统一极限抗力分布模式,利用最小势能原理,计算不同坡角时的桩前土体极限抗力,得到斜坡上单桩水平承载力的弹塑性解,并编制了相应的MATLAB计算程序。通过室内模型试验,验证了基于统一极限抗力分布模式计算得到的斜坡上单桩的水平承载力和桩身弯矩是合理的。结果表明:单桩的水平承载力随斜坡坡角的增加而降低,坡角为45°时桩顶的水平位移是坡角为15°时的1.45倍,斜坡坡角的大小对单桩的水平承载特性有较大的影响。     

足尺再生混凝土柱偏压受力性能计算分析

为研究再生混凝土柱的受力性能,进行了系列足尺再生混凝土柱偏压性能试验。在4根足尺再生混凝土柱和2根足尺普通混凝土柱的偏压性能试验基础上,利用ABAQUS软件进行了非线性有限元分析,通过与试验结果对比验证了有限元模型的适用性,并深化研究了再生混凝土强度、配筋率、配箍率设计参数及受压偏心率对试件偏压性能的影响。结果表明:随着再生混凝土强度的提高,试件的刚度、承载力均相应提高;随着配筋率的提高,试件的承载力有明显提高;随着配箍率的提高,试件延性提高,承载力变化不明显;偏心率对试件受力性能影响相对较大,随着偏心率的增大,试件承载力降低、延性提高。     

PBL剪力键破坏形态及极限承载力试验研究

根据已有试验结果,总结了有贯穿钢筋类PBL剪力键(perfobond rib shear connector)的3种破坏形态,其中充分发挥承载力的破坏形态为贯穿钢筋剪切破坏。为了研究PBL剪力键的极限承载力,对4组21个试件进行了静载破坏试验,结合文献[10]的试验结果,研究了各种因素对PBL剪力键极限承载力的影响,提出了有贯穿钢筋类PBL剪力键极限承载力计算公式。结果表明:有贯穿钢筋类PBL剪力键的极限承载力主要与贯穿钢筋面积及强度有关,与混凝土强度、混凝土榫面积无关,横向钢筋面积及强度对其的影响较以前试验所得结果小。     

植筋混凝土锚固性能试验研究

植筋锚固性能是影响混凝土补强加固效果的重要因素。综合考虑钢筋直径、混凝土强度、锚固长度、植筋孔径和植筋方式对钢筋锚固性能的影响,采用102个后植筋混凝土试件和18个普通钢筋混凝土对比试件,共120个试样进行了室内拉拔试验。试验结果表明:混凝土试块主要呈现出胶-混界面破坏、钢筋屈服破坏和混凝土劈裂三种破坏形式;钢筋直径、混凝土强度、锚固长度、植筋孔径是影响钢筋平均极限拉拔力与胶-混界面极限平均粘结力的重要因素;采用后植筋补强混凝土强度可以达到与预埋筋相同的效果。通过理论分析建立了混凝土劈裂破坏时钢筋极限拉拔承载力计算公式和植筋界限孔径公式,计算值与试验结果吻合。试验结果与理论分析为混凝土植筋锚固性能的分析与评价提供了参考依据。     

钢渣型复合基材在浅层软土固化中的应用∗

浅层就地固化是软土地基处理的一项重要方向,近年来在工程建设中得到较为广泛的应用。传统就地固化主要以水泥为主,为了验证基于工业废料钢渣的复合系基材对不同软土地区浅层固化的效果,通过改变钢渣、偏高岭土、生石灰等成分的配比,在室内以无侧限抗压强度为指标,探讨不同成分配比的基材对不同地区软土固化强度随含水率、复合基材掺量和龄期变化的影响;此外,将室内试验最优配比应用于现场试验,在现场通过取芯测强度以及轻便动探评价承载力来验证复合基材对于浅层软土就地固化的效果,并对室内和现场所造成的强度差异进行了对比分析。研究结果表明:①基于钢渣的复合系基材能有效提高软土强度:②固化后强度与基材掺量、龄期成正相关关系,与含水率成负相关;③在浙江湖州现场就地固化中,复合基材掺量大于 3%,改性水泥与钢渣掺量比为 1.2∶1.8 时,可满足固化土强度和地基浅层承载力的要求;④现场搅拌均匀性是影响室内与现场强度差异的主要原因。     

高强钢绞线-聚合物砂浆加固低强度砖砌体的试验研究

提出了采用高强钢绞线-聚合物砂浆技术对低强度砖墙进行抗震加固的方法,通过一片采用高强钢铰线-聚合物砂浆面层加固的墙体和一片未加固的对比墙体的低周反复荷载试验,对该加固方法进行了检验。详细地分析了这两片墙体的破坏形态、极限承载力、滞回特性、耗能能力及刚度退化等抗震性能,并提出了加固墙体的抗剪承载力计算公式。研究结果表明,高强钢绞线-聚合物砂浆加固方法能有效地提高墙体的极限承载力,改善墙体的延性和刚度退化,并提高墙体的能量消耗能力,从而提高墙体的抗震性能。     

水泥土桩复合地基场地地震效应分析

将复合地基加固区视为均质体,采用课题组提出的基于Davidenkov骨架曲线的土体动弹塑性模型描述复合地基加固区和非加固区土体的动应力-应变关系,基于大型有限元软件ABAQUS的操作平台,开发了土体动粘弹塑性模型的子程序。选择南京某典型软弱场地为研究对象,采用ABAQUS软件进行了复合地基二维弹塑性地震反应分析,研究了输入地震动强度和频谱特性、水泥土桩加固宽度和深度、复合地基模量对复合地基场地地震效应的影响。结果表明:输入地震动强度和频谱特性对复合地基地震效应影响较大;复合地基加固区地表的峰值加速度反应较自由场的反应明显减小,而加固体区外侧地表的峰值加速度反应较之自由场的反应可能增大;复合地基地表的峰值加速度反应随着水泥土桩加固深度和复合模量的增加而减小,而与加固宽度无关。     

高延性混凝土加固震损弱粘结古旧砌体抗震性能试验研究

高延性混凝土（HDC）具有高强度、高延性和裂缝多重开展等特性,在砌体结构的加固应用中具有广泛的前景。文中对5个震损弱粘结古旧砌体试件采用HDC构造带面层加固,通过低周反复荷载试验,分析其破坏形态及抗震性能。试验结果表明：（1）HDC构造带面层对震损砌体结构形成良好的约束作用,有效抑制了砌体结构的开裂和破坏;（2）HDC构造带面层对震损弱粘结古旧砌体结构的承载力、延性、耗能能力和变形能力均有较大幅度的提高,改善原结构脆性破坏特性;（3）面层宽度、砌筑砂浆强度、开洞口数量等均对古旧砌体结构的延性、峰值荷载、耗能能力等抗震性能均有显著影响。基于试验破坏特征,提出2种不同模型的抗剪承载力计算方法。文中加固方法可为古旧砌体结构加固提供相应的理论依据。