基于简化分析方法的混凝土高温爆裂数值模拟∗

介绍了混凝土高温爆裂剥落理论及影响因素,结合国内外混凝土高温爆裂剥落研究成果提出一种简化分析方法,利用CAD-VBA二次开发生成混凝土细观几何模型,采用ADINA非线性分析软件建立热力耦合有限元模型,模拟高温下混凝土结构的爆裂剥落过程,并分析了混凝土高温爆裂剥落的主要影响因素。研究结果表明:(1)距离受火边界越近,爆裂损伤程度越高;(2)高温爆裂一般发生在距离受火边界0～5 cm范围内的水泥浆体上,混凝土结构(二维)发生爆裂剥落的面积占结构总面积的比例较小;(3)随着受火边界(面)数量、加热速率的增加,孔隙水蒸汽压力、混凝土强度等级、骨料热膨胀系数的增大,结构场外荷载的施加,混凝土结构发生爆裂剥落所需的时间减少;(4)受火边界(面)数量、结构场外荷载、混凝土强度等级对爆裂剥落的损伤程度影响较小,加热速率、孔隙水蒸汽压力及骨料热膨胀系数对爆裂剥落的损伤程度影响较大。     

海上油基岩屑脱油残渣与偏高岭土混掺对混凝土性能影响研究

为解决海上钻井油基岩屑上岸后热解脱油残渣堆积及潜在环境风险问题,研究了残渣与偏高岭土混掺制备混凝土的可行性。考察了残渣基本性能及不同掺量、养护龄期下混凝土力学性能与耐久性能变化情况,并探究了混凝土强度形成机理及环境特性。结果表明：单掺残渣对混凝土性能具有较大的负效应,在最佳掺量10％时可达到设计强度（30MPa）。偏高岭土可有效改善混凝土性能,提升残渣掺量。混凝土主要矿物相为二氧化硅、钙钒石、氢氧化钙和水化硅酸钙等,这些水化产物在体系内共同作用赋予混凝土基本强度。混凝土浸出液COD、重金属离子等指标可达到GB8978—1996《污水综合排放标准》一级排放限值,环境安全性良好。该研究为海上油气田油基岩屑回收上岸后热解残渣的资源化处置提供参考。     

梁锚结构加固浅埋隧道洞口软弱地层的承载特性研究

针对隧道洞口埋深浅且软弱围岩稳定性差这一问题,提出在地表增设混凝土框架梁,设置扩大头锚杆与框架梁连接并深入软弱围岩,运用数值模拟分析“混凝土框架梁-扩大头锚杆”结构加固软弱地层后的力学特性。研究结果表明：采用“混凝土框架梁-扩大头锚杆”加固隧道洞口软弱地层,k=0.4时,相比于没有加固对照模型,隧道最大拱顶沉降值下降68.7%,隧道最大边墙收敛值下降15.1%,初期支护最大等效应力减小12.7%;建立不同加固区围岩松动压力分散系数k下的数值模型,通过拱顶沉降结果与加固区围岩松动压力分散系数的线性拟合,提出采用加固结构后的隧道拱顶沉降规律与围岩松动压力计算方法。     

青藏铁路三岔河特大桥空心薄壁高墩寒季混凝土施工技术

三岔河特大桥地处海拔高、干燥多风的恶劣气候区,是青藏铁路的咽喉工程,按总体部署须跨越寒季施工,依据高墩薄臂特点,优选拆装式大模板施工方法。该项技术采用试验研究、理论计算分析、现场监测分析等手段,使现场量测与设计数据、施工管理等工程信息相结合,并反馈于施工过程中。利用成熟度法对砼早期强度进行预测和估算,以确定下道工序的时间和对混凝土质量进行预测;采用双层保温层及内置供热系统形成高原高寒高墩薄臂负温混凝土保温加热养护技术;选用塔吊配合整体拼装式模板的高墩施工技术,成功解决空心薄臂高墩快速连续施工和寒季砼加热养护的难题,实现了高墩流水化、机械化作业。以温度为主线的信息化监控技术是该技术成果的创新内容,该创新成果对于高寒地区,尤其对青藏铁路、青藏公路桥梁下部结构施工具有广泛应用和借鉴价值。     

1GW机组锅炉大筏板基础大体积砼施工温度控制

华电宁夏灵武电厂二期2×1 GW发电机组工程锅炉大筏板基础为现浇钢筋混凝土基础,属于大体积混凝土工程,结构复杂,施工难度大,为了保证施工质量,通过采取优化配合比,降低水化热,加强保温,控制内外温差等技术措施,消除由于温度应力引起的裂缝。应用结果表明:灵武电厂二期大体积混凝土的施工质量达到设计要求,成功地控制了裂缝的产生。     

火灾后混凝土结构损伤的属性识别

应用属性数学理论建立火灾后混凝土结构损伤程度评价的属性识别模型。选择影响火灾后混凝土质量的4个参数,如抗压强度损伤系数、抗渗透性损伤系数、爆裂损伤系数以及裂纹损伤系数等作为综合评判指标,通过构造属性测度函数以计算单指标属性测度和样本综合属性测度,应用置信度准则对火灾后混凝土样本的质量状况进行属性识别,从而建立了火灾后混凝土结构损伤程度综合评判的属性识别模型。在工程实例研究中,通过属性测度分析和计算,得到了火灾后混凝土样本损伤程度的评价结果,并分别与模糊综合评价和物元可拓评判法评价结果进行了比较,结果有较好的一致性。由于属性数学理论能很好地解决具有多个模糊属性问题的综合评价,且置信度准则是根据评价集具有有序性这一特点而提出的,因而可使评价结果更为可靠。     

水灰比对高温下混凝土质量损失及抗压强度影响试验研究

为研究水灰比对不同温度作用下混凝土残余抗压强度、质量损失的影响,对不同受火温度和不同水灰比的混凝土标准立方体试件进行高温下及高温后的抗压强度试验和质量损失测试。试验结果表明:随着水灰比的增大,高温下及高温后混凝土抗压强度、混凝土质量损失均呈现出整体下降的趋势。通过试验拟合回归分析,建立了高温下混凝土抗压强度、质量损失与受火温度之间的关系式,可通过质量损失、受火温度来预估高温下混凝土残余抗压强度。     

橡胶粉混凝土动力抗压性能试验研究

采用分离式Hopkinson压杆，对直径为70mm的橡胶粉混凝土圆柱体试件进行了动力抗压性能试验，得到了不同应变率下混凝土的应力应变曲线和韧性指数，并与静态抗压强度进行了对比。根据试验结果，讨论了橡胶粉不同粒径、不同掺量和3种橡胶粉级配情况下混凝土的动力抗压性能。总结了橡胶粉混凝土的应变率效应，以及影响橡胶粉混凝土动力抗压性能的因素。