2025, 52(1):12-23.
摘要:橡胶混凝土是以橡胶颗粒为附加集料形成的混凝土,其独特的物理特性和强化效果使其在土木工程中日益推广应用.为了研究橡胶混凝土作为桩承式低路堤体系中桩帽的可行性,制备了不同橡胶颗粒粒径和体积掺量的橡胶混凝土试件,开展了系列静力抗压试验和循环荷载下滞回特性试验,获得了橡胶混凝土的抗压强度、滞回耗能、阻尼损耗因子、动弹性模量等力学性能指标及其随橡胶颗粒粒径、体积掺量的变化规律.研究发现,随着橡胶颗粒体积掺量的增加,橡胶混凝土试件抗压强度和动弹性模量逐渐呈指数形式降低至某一临界值,该临界值大小与橡胶颗粒粒径大小有关,粒径越小,强度越小,动弹性模量越小;而滞回耗能、损耗因子随橡胶颗粒掺量呈现二次函数变化趋势,先增长后略微下降,且在橡胶颗粒掺量8%~10%左右达到峰值,相较于加载幅值水平,颗粒粒径对能耗的影响较小.
2025, 52(3):15-28.
摘要:为探究钢筋混凝土框架结构火灾行为的尺寸效应,对6榀几何相似但比例不同的单层单跨钢筋混凝土平面框架结构开展标准升温条件下的明火试验,然后进行有限元模拟和参数分析,考察柱荷载比和梁荷载比对不同比例框架结构的破坏模式、变形发展以及耐火极限的影响.结果表明:相同受火条件下,几何尺寸和荷载水平相似的不同比例框架的耐火极限存在明显的尺寸效应,随试件尺寸增大,耐火极限增加,但增幅小于按文献中构件的耐火极限相似(或等效)关系推测出的增幅;火灾下钢筋混凝土平面框架结构的破坏模式受梁荷载比、柱荷载比的相对大小影响,当柱荷载比较小、梁荷载比较大时,易发生梁破坏,反之易发生柱破坏;由于混凝土柱的高温性能尺寸效应比混凝土梁的更显著,当小尺寸框架发生柱破坏时,几何和荷载水平相似的大尺寸框架可能发生梁破坏.
2025, 52(1):24-33.
摘要:为研究缓冲层对桩板墙结构支护膨胀土边坡的力学与变形特性的影响,以湖北当阳某铁路膨胀土边坡的桩板墙-缓冲层[包括聚苯乙烯泡沫(EPS)缓冲层和袋装砂石缓冲层2种]组合支护结构为对象,通过实施现场试验,分析气候环境作用下该组合支护结构中的土体湿度、桩身位移、板后土压力及桩与板弯矩的变化规律,揭示不同缓冲层情况下膨胀土边坡-缓冲层-桩板墙组合支护结构的相互作用及其协同的力学与变形关系.结果表明:相比于袋装砂石缓冲层,EPS缓冲层能够更有效地降低侧向膨胀压力,在本试验中测得最大消减率为69%. 同时,EPS缓冲层能够及时响应气候环境引起的膨胀土胀缩变化,继而动态改善板后侧向总土压力的分布,而袋装砂石缓冲层对气候环境的响应能力明显相对较弱.膨胀土边坡-EPS缓冲层-桩板墙结构三者之间能够形成稳定的协调相互作用,进而降低膨胀土膨胀特性对桩间板弯矩的影响.
2025, 52(3):29-46.
摘要:在地形复杂、条件恶劣地区的大跨钢管混凝土拱桥建设中,拱肋采取传统焊缝连接施工难度高且节点质量无法保障.在此基础上提出了一种新型栓焊节点,有效降低施工难度的同时保障了节点质量.采用钢管混凝土新型栓焊节点与外包混凝土组成的劲性骨架(叠合构件)作为拱肋不仅能提升结构承载力,还能改善节点与外包混凝土之间的黏结性能,具有广阔应用前景.由于拱肋受力特点为小偏心受压,为研究钢管混凝土新型栓焊叠合构件的偏压力学性能,开展了缩尺钢管混凝土叠合构件偏压试验,研究不同节点形式下(焊缝连接、栓焊连接)叠合构件之间的力学性能差异,并通过有限元分析进一步探讨了叠合构件的力学行为以及栓焊节点设计的影响.结果表明,小偏压下钢管混凝土部分提供叠合构件的主要承载力,增加外包混凝土中配筋数量能有效提高叠合构件承载力.新型栓焊节点在满足节点安全施工的前提下为叠合构件提供了更加优良的节点性能,提高节点稳定性的同时增强了节点与外包混凝土之间的相互作用,保证叠合构件承载力的同时又提升了延性.当采用钢管混凝土栓焊节点连接形式时,栓焊弧长比应控制在2.00以内.
2025, 52(1):34-48.
摘要:连接节点的设计是保证木-混凝土混合结构中两种材料协同工作的基础.为研究常用工程木-混凝土螺栓连接节点的力学性能及破坏模式,分别选用正交胶合木(Cross-laminated timber, CLT)-混凝土螺栓连接和云杉-松木-冷杉(Spruce Pine Fir, SPF)规格材-混凝土螺栓连接作为试验对象,设计了27组单调加载试验和低周往复加载试验,归纳并对比了两类木-混凝土螺栓连接的典型破坏模式.结果表明:木-混凝土螺栓连接节点承载力大小与螺栓屈服模式相关,CLT-混凝土螺栓连接相较于SPF-混凝土螺栓连接更易发生双铰破坏,且CLT-混凝土螺栓连接具有更好的延性.基于对两类连接力学性能差异的影响机理分析,考虑钢垫板对承载力的影响,并引入CLT等效截面,提出了木-混凝土螺栓连接的承载力力学模型.计算结果与试验结果对比的平均误差为12.18%,表明计算值与试验值吻合良好,可为木-混凝土螺栓连接的设计与应用提供参考.
2025, 52(1):49-60.
摘要:为了验证所提出的装配式局部活性粉末混凝土框架梁柱节点的抗震性能,对4个足尺节点进行了低周反复荷载试验,在试验的基础之上,针对节点的连接特点,提出了强度和变形计算方法,构建了平顶的三折线骨架曲线理论模型.通过理论计算得到试验滞回曲线各阶段曲线刚度值,并拟合得到试件在低周往复荷载作用下各级加载、卸载刚度与加载位移角的关系,进而根据滞回规则建立恢复力模型.计算结果表明:通过理论计算所建立的三折线骨架曲线和滞回曲线与试验结果均吻合较好,能够较好地反映该类连接节点在各阶段的受力特点,为弹塑性分析和抗震设计提供理论依据.
2025, 52(1):69-83.
摘要:为了响应国家“十四五”规划大力发展装配式建筑,提升新建建筑节能水平的号召,助力国家“双碳”目标的实现,研发了一种预制结构保温一体化复合夹心墙板.墙板四周设置实心混凝土边框作为连接件,以实现墙板的全干式连接.边框的存在形成显著的热桥,这在很大程度上决定了墙板的热工性能.确定边框率对墙板热工性能的定量影响,对于墙板的构造设计优化和实际工程应用具有重要指导性作用.因此,本文设计了6组具有不同边框率的墙板试件,采用标定热箱法对试件进行测试,定量地分析边框率对预制墙板热工性能的影响规律.试验结果表明:混凝土边框的存在,不仅延长了墙板热传递达到稳态的时间,还极大降低了墙板的热工性能.边框率为19.94%、30.85%、40.95%、50.26%和61.43%时,墙板热阻值分别降低了79.26%、84.28%、87.48%、89.36%和91.10%.为满足现行建筑节能要求,在实际工程应用中要将墙板边框率控制在20%以内.通过对现有墙板热阻值计算方法和试验结果的对比分析,推荐采用区域法作为带边框墙板热阻值计算方法.
2025, 52(1):118-131.
摘要:车辆运行会引起桥梁振动,随着跨径增大,桥梁非线性增加,车桥耦合作用愈加明显.本文以575 m大跨钢管混凝土拱桥广西平南三桥为研究对象,对其开展了脉动试验和现场无障碍行车试验,同时建立了精细化车桥耦合有限元模型,进行了不同车速、车重影响下的车桥耦合振动响应分析,探索其响应规律,并提取桥梁重要截面处的冲击系数与现行规范计算值比较,讨论现行规范对该桥的适用性.结果表明:计算结果与现场脉动试验结果吻合良好,不同工况下的动应变时程曲线变化趋势基本一致.车速在20 km/h~60 km/h范围内,该桥的动力响应与车速大小无明显关系,当车速超过60 km/h时,挠度会随车速增加而急剧增大.车重增加会导致该桥最大动挠度增加,冲击系数减小,但桥梁实际的总响应并未减小.因此,严格控制过桥车辆的速度和车重,可有效降低行车荷载对桥梁的冲击效应.
2025, 52(3):119-128.
摘要:钢筋混凝土结构是常见的建筑结构形式,其内部爆炸的毁伤效应研究具有十分重要的现实意义.本研究通过与试验数据对比,验证了钢筋混凝土结构有限元建模方法的准确性.基于此方法,建立了2/3缩比的钢筋混凝土剪力墙结构有限元模型,分析不同房间单独爆炸作用下顶板和剪力墙构件的破坏模式和动力响应,以及两个房间连续爆炸后的累积毁伤发展规律.研究表明:采用1 kg TNT单独爆炸时,毁伤主要发生在沿顶板的塑性铰线方向和墙板构件的连接支座处,顶板的破坏程度、位移和加速度响应均显著高于剪力墙,房间二和房间三顶板中心峰值位移分别达到41.5 mm和63.1 mm,残余位移分别为32.2 mm和46.1mm;两个房间连续爆炸工况下,对于强度较低、初始毁伤较大的板构件,二次连续内爆作用下的累积毁伤明显高于单独爆炸的毁伤线性叠加,房间二和房间三的顶板中心峰值位移分别高出133.6%和24.9%,残余位移分别高出144.6%和29.4%,因此必须考虑累积毁伤效应;但是,对于强度较高、初始毁伤较弱的墙构件,二次连续爆炸作用下的累积毁伤略微高于单独爆炸的毁伤线性叠加,可认为二者近似相等,此情况下可不考虑累积毁伤效应的影响.
2025, 52(3):151-160.
摘要:为描述饱和软黏土的强度变形特性并解决传统弹塑性模型中屈服面角点处塑性应变增量方向不够明确的问题,建立了一种饱和软黏土的蛋形屈服面弹塑性本构模型.首先,基于蛋形函数(ESF),采用相关联流动法则,以塑性体应变作为内变量,建立了饱和软黏土的ESF弹塑性模型.模型通过引入封闭光滑的蛋形屈服面,克服了传统屈服面的角点缺陷.通过调整蛋形形状控制参数,将屈服面灵活转化为包括子弹形、椭圆形在内的多种形式,体现了模型的可退化性及通用性.然后,开展了杭州地区饱和软黏土的应力路径三轴不排水剪切试验,分析了软黏土的力学特征,并据此研究了模型参数在不同围压下的稳定性;最后,编制隐式积分算法有限元程序,利用杭州地区饱和软黏土和相关文献中饱和高岭土在不同围压下的等压固结不排水三轴试验验证模型的有效性.对比结果表明:模型计算值与实测值吻合良好,说明该模型能够合理预测不同类型饱和软黏土的不排水剪切特性.