特厚表土层钢板混凝土复合井壁竖向承载力试验研究

通过模型试验和理论分析,对特厚表土层双层钢板高强混凝土复合井壁的竖向受力特性进行了研究。首先,根据相似理论,进行了双层钢板高强混凝土复合井壁结构的模型设计和试件加工;然后,通过加载试验,得到了井壁结构在竖向荷载和侧压共同作用下的竖向应力、变形和强度特性。结果表明：由于内、外钢板筒的约束作用,井壁结构中的混凝土完全处于三向受压应力状态下,其抗压强度提高了1.73～1.92倍,且井壁破坏时混凝土的竖向极限压应变达到-3.9×10-3,表现出较好的延性特性。通过钢板与混凝土的相互约束,改善了各自的力学特性,使井壁竖向承载力显著提高,远比钢板筒和中间混凝土层的竖向极限承载力之和大,并根据理论分析和试验结果推导出了井壁竖向承载力的计算公式,对理论研究和工程应用具有一定的参考价值。     

钢管高强膨胀混凝土的数值模拟

钢管高强膨胀混凝土是一种新型结构形式,适用于岩士工程、地下工程、桥梁和高层建筑.应用结构分析有限元软件,将钢管高强膨胀混凝土视为非均质材料的组合结构,分别建立钢管和核心膨胀混凝土柱模型,对强度和膨胀剂含量不同的钢管混凝土进行数值模拟.数值模拟结果与相应实验结果较为一致,表明数值模拟分析钢管高强混凝土混凝土这种界面的组合结构十分有利.     

T形短肢剪力墙静力性能有限元仿真分析

利用有限元分析软件ANSYS,首先采用其中三维实体单元SOLID65建立了T形短肢剪力墙有限元分析模型,从弹性到混凝土开裂直至破坏的全过程进行了仿真试验分析。分析了影响短肢剪力墙受力的几种因素:混凝土强度等级、配筋率、轴压比、墙肢截面高厚比对短肢剪力墙承载能力、变形能力及延性的影响,剖析了短肢剪力墙破坏过程及其原因。比较真实的反映了短肢剪力墙在轴压力和逐步加载侧向力共同作用下的响应。试验结果表明:增加混凝土等级和轴压比能提高试件的开裂、屈服和极限荷载,但应综合考虑其与变形能力、延性的关系。截面配筋率具有其特殊性,配筋率在1.4%1.6%之间时试件的承载能力、变形能力及延性较好。墙肢截面高厚比是不稳定因素但在高厚比为6.57.1时,延性及变形能力较强。     

三峡工程永久船闸高强锚杆现场试验研究

介绍了三峡永久船闸高强锚杆现场试验研究（包括锚杆与混凝土联合工作状态及岩体锚固时砂浆柱破坏情况），全面分析锚杆、混凝土朦胧主砂浆应力特征，同时研究了锚杆和混凝土的变形，揭示了锚杆与混凝土联合工作规律和砂浆在循环菏载下破坏情况，试验结果对锚杆设计计算有一定的指导意义。     

岩石-钢纤维混凝土复合层抗压强度预测模型

为了研究岩石-钢纤维混凝土复合层单轴抗压强度的计算方法,对岩石、钢纤维混凝土和岩石-钢纤维混凝土(R-SFRC)复合层试件进行单轴压缩试验,分析混凝土强度等级(C30、C40和C50)和纤维掺量(0、40、60和80 kg/m3)对钢纤维混凝土和复合层单轴抗压强度的影响规律,应用RFPA2D模拟复合层单轴压缩损伤过程和应力-应变曲线,基于Mohr-Coulomb屈服准则建立R-SFRC复合层抗压强度预测模型。结果表明,复合层试件单轴抗压强度介于岩石和混凝土抗压强度之间,复合层中岩石和混凝土界面的相互约束改变了各层的受力状态,复合层中岩石强度降低而混凝土强度增大,复合层极限抗压强度为复合层中的混凝土强度。复合层试件的抗压强度随混凝土基体强度和钢纤维掺量的增大而增大,混凝土基体强度对复合层试件的抗压强度影响更显著;不同材料的复合层单轴抗压强度数值模拟值和理论计算值相对于试验值的误差范围分别为-5.41%～-0.69%和-8.67%～-1.21%,数值模拟和理论计算模型可用于复合层单轴抗压强度预测。     

混凝土在动态双向压力作用下的强度和变形特性

在大型液压伺服混凝土静动三轴试验系统上对立方体试件进行不同应变速率下的压缩试验,系统研究了混凝土在双向压应力状态下的动态强度和变形性能,两轴向加载的比例为1 : 0,1: 0.25,1: 0.5,1: 0.75,1 : 1五个级别,加载速率分别为10-5,10-4,10-3,10-2/s四个量级。试验表明：随着应变速率提高,任一应力比例下混凝土的极限强度均有提高,应变速率每增加一个量级,混凝土剪切破坏面相对低应变速率下的破坏面提高2 %～10 %;弹性模量随着应变速率的增加也有增加的趋势;应力-应变曲线的线性段随着应变速率的增加明显扩展,非线性段的弯曲程度减弱;应变速率对双向应力状态下的双向破坏模式影响不大。     

土-混凝土接触面特性环剪单剪试验比较研究

对可用于接触面应力变形及强度特性试验的直剪仪、单剪仪及环剪仪的优缺点进行了比较分析。对某土料与混凝土接触面的应力-变形及强度特性进行了单剪试验研究,试验包括土-混凝土接触面及土-泥皮-混凝土接触面两种。同时,将已有的环剪试验成果与单剪试验结果进行了比较分析。研究了环剪试验与单剪试验成果的差异。结果表明,单剪试验测得的抗剪强度比环剪试验测得的低30%～40％,环剪试验用于接触面强度特性研究较合适,而单剪试验用于较低应力水平下的应力-变形试验更好,泥皮的存在使得接触面强度降低30%左右。     

循环荷载下干燥与饱和砂岩力学特性及能量演化

对取自陕北榆横矿区小纪汗煤矿顶板砂岩的干燥及饱和试件进行单轴循环加、卸载试验,分析了干燥与饱和状态下岩石的强度和变形特征以及岩石破坏过程中的能量演化与能量分配情况。结果表明:(1)循环加、卸载导致干燥试件的峰值强度较单轴压缩时下降19.47%;(2)饱水对砂岩的强度和变形均有影响,饱和试件的平均峰值强度比干燥试件低39.55%,同时饱和试件具有更加明显的压密阶段;(3)循环加、卸载下砂岩的加载和卸载弹性模量均呈现增大趋势,但饱和试件的弹性模量低于干燥试件;(4)通过峰值强度归一化处理后发现,在应力加载的不同阶段,饱和试件的弹性应变能Ue和耗散能Ud均低于干燥试件;(5)加载过程中,饱和试件弹性应变能Ue的占比高于干燥试件,该比例随着加载过程逐渐下降并在破坏前与干燥试件的Ue的占比达到近似水平。     

圈围工程中高强有纺土工布加筋垫层变形试验研究

应用大刚度、长标距、大量程的SDW-100型位移传感器,采用500 kN/m高强有纺土工布进行室内试验和现场试验,研究高强土工布加筋垫层的变形情况。室内拉伸试验成果表明,位移传感器在每级加荷情形下的变形量与试验机上显示变形量具有较好的一致性,说明该类型传感器用于现场加筋高强土工布的变形测试是适用的,并因此得到高强有纺土工布的变形模量为8314.4 kN/m。现场试验表明,(1) 大堤底部的土工布位移曲线基本表现为盆形,中轴线下的土工布位移量最大;(2) 大堤下部土工布的位移量大小与外棱体的位移方向明显相关;(3) 现场试验中高强土工布的最大实测变形率为11.9%,按室内试验得到的变形模量计算出该计算高强有纺土工布的应力值为837.40 kN/m,表明按照现场实际加荷速率设计的高强有纺土工布强度值偏小;(4) 施工间歇期高强土工布的应力会出现重分布现象,具体表现为大堤轴线下变形量明显减小,现场实测成果与Plaxis有限元计算成果规律性吻合情况较好,试验成果符合一般规律;(5) 土工布的变形率与围堤上部现场施工加荷的速率关系很大,现场施工时设计单位应当提出一个加荷速率控制值;(6) 当高强有纺土工布的强度一定时,土工布的伸长率相对较大有利于快速加荷施工。     

加筋尾矿砂的连续增强区

为研究土工织物增强尾矿砂结构的变形、破坏机理 ,室内进行了不同铺设层数下的三轴剪切试验。试验结果表明 :当仅铺设一层土工织物时 ,试件的变形、破坏特征和纯尾矿砂相似 ;随着土工织物铺设层数的增加 ,试件中均出现数个水平连续增强区域 ,抑制剪切变形的进一步发展。试件达到峰值强度后 ,仍有较高的承载能力。最后探讨了连续增强区对加筋土结构强度增长的影响     

Static load tests of driven concrete piles under CFRP confinement

ABSTRACT

This paper describes compressive static load tests of concrete driven piles confined by Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP). The tested piles include one concrete pipe pile and one concrete rectangular pile which are all partially confined by CFRP, and other two piles with the same dimensions without CFRP application. Tests program was performed to obtain the behaviours of these composite piles. Four Static Loading Tests (SLTs) were conducted and the results shown that those two types of composite pile demonstrate less vertical displacement with the same loading of traditional concrete piles. Furthermore, the traditional methods of Load-settlement (Q-s) curves, Settlement-lg (Load) (s-lgQ) curves and Settlement-lg (Time) curves are analysed. Due to un-plunging condition, the interpretation methods of Davisson’s, DeBeers, Double-Tangent as well as Chin’s methods are demonstrated for the ultimate bearing capacity of these four piles. It is concluded that the CFRP confinement increased the ultimate bearing capacity and this composite material can be perfectly applied in geotechnical condition.     

Laboratory study of soil-CFRP interaction using pull-out test

Soil is a material which is weak in tension; however, different materials such as geotextiles are used to address this inadequacy. In recent years more than one million square metres of geotextiles were used for reinforcing soil. Nevertheless, there are several significant problems associated with geotextiles, such as creep, low modulus of elasticity and susceptibility to aggressive environments. Carbon fibre reinforced polymer (CFRP) was introduced over two decades ago to the field of structural engineering and it can also be used in geotechnical engineering. CFRP has all the benefits associated with geotextiles and it boasts a higher strength, higher modulus, no creep and reliability in aggressive environments. In this investigation, the interface properties of CFRP-sand and fine sand were investigated using the pull-out test. The pull-out test device was designed and assembled using a triaxial loading device and a direct shear device. In the pull-out test, the normal force applied by the triaxial loading and pull-out force is applied by a direct shear device. CFRP samples were prepared in the lab. Precast and cast-in-place samples were tested. The pull-out force and corresponding displacements of each of the materials were recorded and compared.     

Applicability of fiber reinforced self-compacting concrete for tunnel lining

Nowadays, self-compacting concrete is used in reinforced concrete structure with heavy bars. This type of concrete is widely accepted throughout the world; therefore, it can be used as an attractive solution for inner lining of tunnels. Regarding the effect of fibers in improving the concrete properties the effect of using polypropylene fiber on the behavior of arch specimens are investigated in laboratory. Therefore, specimens with dimensions of 1 m diameter, 0.5 m width, and 10 cm thickness with various reinforcing bars in arch forms were prepared and their flexural strength was investigated. The results show high ability of self-compacting concrete for the inner coverage of tunnels and its increasing strength is due to use of fibers. In addition, the results indicate that by adding fibers in the amount of 0.1 % of cement weight and reinforcing bars of size number 10, the required flexural strength would be obtained.     

添加氧化铝对微生物修复裂缝影响的分析

微生物修复裂缝技术由于环保经济的特点被广泛关注,但修复效率因混凝土内碱性环境受到很大影响;开展提高该技术的修复效率与效果的研究具有重要意义。探究高碱性环境下Al2O3对微生物钙化的促进作用,然后添加Al2O3对不同裂缝宽度的混凝土试件进行修复,修复中检测浸出液pH值与尿素含量,修复后通过声时值、碳酸钙生成效率、无侧限抗压强度等指标评价修复效果。结果表明：Al2O3能够降低碱性环境对细菌活性的抑制,提升其脲酶活性与碳酸钙转化效率。添加Al2O3使试件浸出液pH值从12降为9,pH值为9时更适合菌种的繁殖,尿素利用率显著提升到81%,提高了碳酸钙的产出率,明显缩短修复时间。添加Al2O3修复试件的声时值接近无裂缝试件,明显优于无添加试件。添加Al2O3后2 mm裂缝试件的碳酸钙生成率为77.32%,远高过无添加试件的20.98%。添加Al2O3修复试件强度恢复远高于无添加Al2O3修复试件,且强度恢复随裂缝宽度减小而增加。因此,混凝土修复过程中添加Al2O3能有效提高修复效率,减少修复时间,为后续实际工程中微生物快速高效修复裂缝提供重要参考。     

门楼水库溢流坝段岩石与混凝土抗剪参数的确定

通过对门楼水库溢流坝段不同位置、不同深度、不同岩石风化程度在不同混凝土强度和不同含水率情况下近百块试块的室内直剪试验,研究了岩石和混凝土胶结面的抗剪强度与混凝土强度、岩石的风化破碎程度和含水率的关系。结果表明,混凝土的强度对胶结面的抗剪强度具有明显的影响;对于块状及次块状结构类型岩体,胶结面抗剪强度参数基本相同,但裂隙块体强度降低很多,部分块体破坏形态已不在是沿胶结面破坏,而是部分迁就胶合面,部分追随岩体内的结构面,并形成较大的起伏;随着含水率的增加,凝聚力和内摩擦角都明显降低。试块的抗剪强度只代表试验点的强度,为了得到建基面的抗剪强度,将岩石和混凝土的抗剪强度看作随机变量,引入区域化内变量和变异函数反映抗剪强度的随机性和结构性,通过克里格方程求得各个样本的权值,进而求出不同建基面的抗剪参数。     

侵蚀性环境对地下结构渗透和力学特性影响研究

环境污染造成地下结构侵蚀劣化,使得地下结构面临严峻的长期稳定性问题。通过50 g/L Na2SO4溶液、50 g/L NaCl溶液以及含有50 g/L Na2SO4 + 50 g/L NaCl的垃圾渗滤液的浸泡侵蚀试验,研究了经上述溶液侵蚀后混凝土试样在不同围压下的气体渗透特性、氯离子渗透特性以及力学特性。结果表明：（1）经不同溶液侵蚀后试样的渗透率与所承受的围压大小密切相关。同一侵蚀时间下,随着围压的增大,渗透率逐渐减小。经垃圾渗滤液侵蚀后的试样渗透率随侵蚀时间线性增加,且围压越小,增大的速率越大;经硫酸钠溶液、氯化钠溶液侵蚀后的试样渗透率总体先减小后增大;经3种不同溶液侵蚀后,试样渗透率对应力的敏感程度均有所提高。（2）经3组溶液侵蚀后试样单轴抗压强度变化分为线性增加、缓慢下降两个阶段,但垃圾渗滤液侵蚀后的试样强度始终为最小值。弹性模量也呈现出相似的变化规律。（3）在同一侵蚀深度处,垃圾渗滤液侵蚀后的试样自由氯离子含量比氯化钠溶液侵蚀后的试样低20%～50%,垃圾渗滤液侵蚀下混凝土试样被氯离子侵蚀的程度比氯化钠溶液侵蚀下混凝土试样低。（4）气体渗透率随侵蚀的进行而变化最为明显,比单轴抗压强度、氯离子扩散系数更适用于评价地下混凝土结构长期稳定性。研究结果可为侵蚀性环境下地下结构长期稳定性分析提供理论依据。     

PHC管桩荷载传递的试验研究和数值分析

通过在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设应变计的静荷载试验，研究了PHC管桩的荷载传递机理，分析了轴力和桩侧摩阻力的变化规律。并以工程中PHC管桩的竖向抗压静载试验为基础，运用有限单元法对软土地区的PHC管桩桩-土相互作用进行模拟，在分析中采用弹塑性模型，引入了非线性接触面单元，并且考虑了土体的材料非线性。分析结果表明，计算值和实测值有一定的差别，但是变化趋势基本一致。     

Mechanical properties of lime-treated clay reinforced with different types of randomly distributed fibers

In this paper, a comparative experimental study was carried out to evaluate the effect of inclusion of different fiber types on strength of lime-stabilized clay. In this scope, a series of unconfined compressive strength tests were carried out on specimens including basalt and polypropylene fiber compacted under Standard Proctor effort (i.e., 35% by weight of soil). The effects of curing period (1, 7, 28, and 90 days), fiber type (basalt and polypropylene), fiber content (0, 0.25, 0.5, 0.75, 1%), fiber length (6, 12, and 19 mm), and lime content (0 and 9%) on strength properties were investigated. The results revealed that both basalt and polypropylene fibers increased the strength without inclusion of lime. For specimens including lime, strength of polypropylene fiber-reinforced specimens was remarkably higher than that reinforced with basalt fiber for lime-stabilized clay. However, greatest strength improvement was obtained by use of 0.75% basalt fiber of 19 mm length with 9% lime content after 90-day curing. Additionally, results of strength tests on specimens including 3 and 6% lime and 12-mm basalt fiber after 1, 7, 28, and 90-day curing were presented. It is evident that the use of 6-mm basalt fiber and 12-mm polypropylene fiber were the best options; however, efficiency of fiber inclusion is subject to change by varying lime contents. It was also observed that the secant modulus was increased by use of lime; however, strength of the correlations among secant modulus and unconfined compressive strength values was decreased by increasing amount of lime for specimens including both basalt and polypropylene fibers.     

海水侵蚀环境下混凝土力学性能退化模型

基于混凝土干湿循环试验和混凝土细观力学,对混凝土在海水侵蚀环境下力学性能的变化进行了研究。混凝土干湿循环试验方面,采用加速腐蚀试验。对混凝土试件和根据混凝土配比制成的砂浆试件进行0、10、20、30、40、50次干湿循环,利用大型混凝土静、动三轴试验系统,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响。依据混凝土细观力学理论,对混凝土试块进行了细观数值模拟,考虑了混凝土各组成相的非均匀性、材料性质按照Weibull分布来赋值。同时,为反映海水侵蚀作用对混凝土的影响,砂浆的强度和弹性模量均以砂浆干湿循环试验所得结果为准,最后建立了混凝土随干湿循环次数变化的抗压强度折减模型,抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型。     

侧限条件对振弦式应力计在混凝土应力量测中的影响性研究

通过在混凝土中直接埋设应力计和在量测区包裹橡皮泥后埋设应力计的对比试验,研究了振弦式钢筋应力计的侧限条件对混凝土应力测量结果的影响.试验结果表明:基于各截面上混凝土与应力计量测区钢筒的应变一致假定,振弦式应力计能较准确地测量混凝土的应力,但其测量值偏小;采用橡皮泥包裹应力计量测区的柔性侧向约束条件与应力计标定时的自由边...