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预防预制构件埋件周围混凝土开裂焊接施工关键技术方案分析

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四川建筑 2024年第1期44卷 140-143页

作者：杨杰欧阳红祥罗仁强胡裕雷桃成都建工集团有限公司四川成都610000

通过对预防预制构件埋件周围混凝土开裂焊接技术方案进行深化设计分析,提出了一套系统完整的预防预制构件埋件周围混凝土开裂的焊接施工方案。研究结果表明:该焊接施工方案能够显著削弱因预制构件上预埋件和型钢等焊接施工对预埋件附近... 详细信息

通过对预防预制构件埋件周围混凝土开裂焊接技术方案进行深化设计分析,提出了一套系统完整的预防预制构件埋件周围混凝土开裂的焊接施工方案。研究结果表明:该焊接施工方案能够显著削弱因预制构件上预埋件和型钢等焊接施工对预埋件附近混凝土的影响,解决了因焊接施工不当导致预埋件附近混凝土形成薄弱区甚至开裂带来的结构质量及耐久性问题,弥补了国内外在预制构件埋件周围混凝土开裂焊接技术的不足。同时,经工程实践表明,该焊接工艺能加快施工进度、提高焊接施工质量,还能够带来一定的经济效益。

关键词：建筑预制构件预埋件混凝土开裂焊接施工方案

混凝土开裂后连续组合梁刚度退化试验研究与数值分析

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铁道科学与工程学报 2023年第7期20卷 2539-2550页

作者：温庆杰许原浩关铭惠张峰中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116 山东大学齐鲁交通学院山东济南250216

负弯矩区混凝土裂缝分布规律及开裂后主梁刚度退化是钢-混凝土组合连续梁变形和耐久性设计的关键问题。基于两跨连续梁模型试验,测试对称集中力作用下负弯矩区混凝土板的开裂特征、裂缝扩展和挠度变化规律。结合现有文献中负弯矩区混凝... 详细信息

负弯矩区混凝土裂缝分布规律及开裂后主梁刚度退化是钢-混凝土组合连续梁变形和耐久性设计的关键问题。基于两跨连续梁模型试验,测试对称集中力作用下负弯矩区混凝土板的开裂特征、裂缝扩展和挠度变化规律。结合现有文献中负弯矩区混凝土裂缝分布的统计规律,构建考虑相邻裂缝间混凝土受拉加劲效应的裂缝模型。采用数值模拟方法对试验梁加载过程中混凝土板的开裂过程进行非线性分析,获得连续组合梁的刚度退化规律,探索钢-混凝土组合连续梁设计参数影响作用。研究结果表明:与现有规范相比,考虑裂缝间混凝土板作用计算的挠度值与试验值更接近,钢梁截面应力和纵筋的应力计算值与试验结果吻合较好,证明相邻裂缝间未开裂部分混凝土板对组合梁抗弯刚度有受拉强化作用。连续组合梁的刚度随荷载增大具有前期小幅退化、中期基本稳定、后期快速退化的规律,破坏前主梁刚度退化幅度最大约60%。钢梁高度对组合梁抗弯刚度的影响最大,钢梁腹板厚度次之,混凝土抗压强度和混凝土板内纵筋的配筋率有一定影响,而抗剪连接度的影响最小。研究成果可为钢-混组合梁连续梁设计和刚度计算提供参考。

关键词：组合梁负弯矩区混凝土开裂刚度退化有限元

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钢筋混凝土结构锈蚀开裂模型研究

铁道学报 2023年第10期45卷 180-188页

作者：陈华鹏刘昌雨江钰肖林发华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330006

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律,对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究,并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论,将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分... 详细信息

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律,对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究,并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论,将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分开裂和完全开裂三个阶段。推导每一阶段对应的应力状态、径向位移和裂缝状态等力学参数的表达式,获得计算混凝土保护层裂缝宽度的控制方程,并且给出求解该方程的数值计算方法。基于所建立的模型,研究裂缝从钢筋黏结表面扩展到混凝土保护层表面的全过程行为,讨论裂缝宽度、环向应力等参数的变化规律,预测混凝土保护层表面开裂时间与相应的临界锈蚀率。研究结果表明:钢筋表面和保护层表面的裂缝宽度的差值随锈蚀时间逐渐减小并最后趋于零;混凝土裂缝宽度和锈蚀率之间表现为正线性相关关系;混凝土保护层厚度与钢筋直径之比、混凝土抗拉强度和锈蚀膨胀系数等因素直接影响着保护层锈蚀开裂时间;最后,基于黏结裂缝理论建立的混凝土结构锈蚀开裂模型能够有效地预测试验值,可为钢筋混凝土结构锈蚀开裂机理研究提供依据。

关键词：混凝土开裂钢筋锈蚀开裂时间裂缝扩展残余强度

声发射监测锈蚀混凝土梁受弯的损伤与裂缝特征

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 350-359页

作者：潘坦博郑永来许旭兵蓝鑫周玉珏同济大学土木工程学院上海200092 三明学院建筑工程学院福建三明353000

钢筋锈蚀一直是钢筋混凝土结构退化的主要原因之一,识别锈蚀混凝土结构内部损伤信号,将为既有建筑物的结构健康监测提供理论依据。采用声发射(AE)技术在微观裂缝水平上研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)梁弯曲特性的影响。声发射信号的上升... 详细信息

钢筋锈蚀一直是钢筋混凝土结构退化的主要原因之一,识别锈蚀混凝土结构内部损伤信号,将为既有建筑物的结构健康监测提供理论依据。采用声发射(AE)技术在微观裂缝水平上研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土(RC)梁弯曲特性的影响。声发射信号的上升时间/峰值幅值(R/A)、振铃计数/持续时间(AF)和改进后的b值分析将用以反映钢锈蚀作用下钢筋混凝土试件裂纹模式和破坏模式的变化。结果表明,随着钢筋锈蚀率的增加,锈蚀钢筋混凝土梁的极限承载力显著降低;声发射信号与混凝土损伤之间有很好的对应关系,试件的损伤过程可以分为3个损伤阶段:初始损伤阶段,损伤演化阶段、持续损伤增长阶段。b值曲线的变化趋势可以反映裂缝的形成和发展。随着荷载的增加,试件的剪切裂缝比例逐渐上升,且在持续损伤阶段,试件锈蚀程度越高,剪切裂缝比例越高。

关键词：声发射 b值钢筋锈蚀混凝土开裂弯曲特征

混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化试验研究及数值分析

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混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化试验研究及数值分析

作者：许原浩中国矿业大学

学位级别：硕士

钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂会造成主梁刚度退化和竖向挠度增加,对于大跨度组合连续梁抗弯刚度退化问题更加突出,可能影响主梁的正常使用。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区裂缝分布规律、混凝土开裂后主梁刚度退化规律和刚度... 详细信息

钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土受拉开裂会造成主梁刚度退化和竖向挠度增加,对于大跨度组合连续梁抗弯刚度退化问题更加突出,可能影响主梁的正常使用。为研究钢-混组合连续梁负弯矩区裂缝分布规律、混凝土开裂后主梁刚度退化规律和刚度退化计算方法,采用模型试验、文献归纳、数值模拟以及刚度反演、参数拟合等方法展开研究,主要研究内容和结论如下:（1）针对钢-混组合连续梁负弯矩区的裂缝分布规律开展研究。通过模型试验,探讨了组合梁负弯矩区混凝土板的开裂特征和裂缝扩展模式,研究了裂缝扩展过程中试验梁的受力状态变化规律。结果表明:在对称集中力作用下,两跨连续梁的裂缝最先产生于中支点截面附近的混凝土板顶面,并在很短时间内形成横向贯通裂缝,随荷载增大横向裂缝由中支点截面向两侧呈对称扩展,混凝土裂缝基本分布在横向钢筋附近。钢-UHPC组合梁的负弯矩区开裂范围和裂缝宽度均小于钢-普通混凝土组合梁,UHPC板裂缝密集而纤细,主裂缝间存在大量细微的衍生裂缝。（2）基于钢-混凝土组合连续梁负弯矩区混凝土裂缝分布规律,构建了考虑相邻裂缝间混凝土受拉加劲效应的裂缝模型。采用ANSYS软件建立两跨连续组合梁的有限元模型,对试验梁加载过程中混凝土板的开裂过程进行非线性分析,通过对比不考虑开裂区域混凝土作用的有限元分析结果,发现所提出裂缝模型计算的主梁挠度与试验值更接近,截面应力分布和纵向钢筋应力的试验结果与所提出裂缝模型的计算结果也吻合较好。有限元分析结果与试验值对比表明,混凝土板开裂后,裂缝间未开裂部分混凝土板仍然具有一定刚度,相邻裂缝间混凝土板对组合梁抗弯刚度的贡献作用不容忽视。（3）通过刚度反演分析,研究负弯矩区混凝土开裂后钢-混组合连续梁的刚度退化规律。负弯矩区混凝土板开裂后,钢-混组合梁的刚度随荷载增加具有前期小幅退化、中期基本稳定、后期快速退化的特征,钢-UHPC组合梁的刚度呈现出先稳定不变、后逐渐加速退化的特征,根据试验结果拟合了组合梁等效刚度的计算函数。采用有限元方法对组合梁的抗弯刚度进行参数分析,结果表明钢梁高度和钢梁腹板厚度对组合梁抗弯刚度的影响较大,而混凝土抗压强度、纵向配筋率和抗剪连接度的影响很小。（4）基于所提出的裂缝模型,引入荷载因子K,采用有限元方法计算了不同跨径的两跨连续组合梁桥负弯矩区开裂长度和裂缝数量,分析了不同跨径L时抗弯刚度退化系数m随荷载因子变化的规律。钢-混组合连续梁桥的负弯矩区裂缝扩展速度先快后慢,主梁抗弯刚度退化曲线随荷载因子K的增加呈现出单调递减的“S”型三阶段特征。在基本组合作用下,20～50m跨径的组合连续梁桥的负弯矩区开裂长度为中支点两侧各0.155L～0.18L,等效抗弯刚度约为初始刚度的0.822～0.851倍,相邻裂缝间未开裂混凝土对组合梁等效抗弯刚度的贡献度约为5%～6%。该论文有图76幅,表28个,参考文献115篇。

关键词：组合梁负弯矩区混凝土开裂刚度退化有限元

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混凝土开裂的三维非线性数值模拟

清华大学学报（自然科学版） 2003年第11期43卷 1542-1545页

作者：周元德张楚汉金峰清华大学水利水电工程系北京100084

作为一种准脆性材料,混凝土在发生开裂后将表现一定的应变软化特性。该文将Bazant提出的钝断裂带模型,扩展到考虑剪切软化情形,推导出全量算法的三维弥散软化本构关系,并对线性、双线性两种应力应变软化关系采用简化的割线模量折减系数... 详细信息

作为一种准脆性材料,混凝土在发生开裂后将表现一定的应变软化特性。该文将Bazant提出的钝断裂带模型,扩展到考虑剪切软化情形,推导出全量算法的三维弥散软化本构关系,并对线性、双线性两种应力应变软化关系采用简化的割线模量折减系数,应用于混凝土开裂扩展的三维数值模拟。通过对比三点弯梁试验的数值模拟结果与试验结果,以及与二维增量关系模型的计算结果进行比较,验证了该模型能较好地模拟混凝土开裂行为。

关键词：混凝土开裂三维非线性数值模拟应变软化全量关系增量关系

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钢筋锈胀对混凝土构件保护层开裂影响的分析

铁道工程学报 2022年第5期39卷 73-79页

作者：李永珑张志强林迪睿龚睿凯西南交通大学成都610031

研究目的:钢筋锈蚀产生的体积膨胀迫使混凝土保护层开裂,“加速”钢筋锈蚀锈胀,裂缝逐渐扩展、贯通直至结构失效的问题是土木工程长期关注的热点。现有混凝土细观研究鲜有考虑骨料级配、粒径等骨料参数因素和不同锈蚀方式下的多因素对... 详细信息

研究目的:钢筋锈蚀产生的体积膨胀迫使混凝土保护层开裂,“加速”钢筋锈蚀锈胀,裂缝逐渐扩展、贯通直至结构失效的问题是土木工程长期关注的热点。现有混凝土细观研究鲜有考虑骨料级配、粒径等骨料参数因素和不同锈蚀方式下的多因素对比分析。基于此,本文通过设置不同钢筋锈胀过盈量表征均匀锈蚀和非均匀锈蚀,并结合CDP模型提取保护层表面产生裂缝时钢筋锈蚀率,研究骨料参数、保护层厚度、界面层强度对混凝土均匀和非均匀锈胀开裂时锈蚀率的影响。研究结论:(1)随骨料级配、粒径增大或骨料含量降低,结构的耐久性也相应提高;(2)保护层厚度增大、界面层强度提高可减小试件中微裂缝数量和主裂缝长度,同时延缓保护层表面的开裂;(3)本研究结果可为钢筋混凝土结构设计提供有益参考。

关键词：钢筋锈胀混凝土开裂随机骨料三相细观模型损伤塑性模型

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基于热力耦合的钢筋混凝土锈胀开裂分析

浙江大学学报（工学版） 2012年第8期46卷 1444-1449页

作者：项贻强程坤郭冬梅李威林士旭浙江大学土木工程系浙江杭州310058 台州市公路管理处浙江台州318000

为对锈蚀钢筋混凝土构件开裂问题进行分析,鉴于氯离子扩散控制方程与瞬态热传导控制方程的相似性,根据传统的Fick定律和已有的氯盐环境下钢筋非均匀锈胀模型以及热弹性力学理论,提出钢筋混凝土锈胀开裂模拟的热力耦合方法.对氯离子的扩... 详细信息

为对锈蚀钢筋混凝土构件开裂问题进行分析,鉴于氯离子扩散控制方程与瞬态热传导控制方程的相似性,根据传统的Fick定律和已有的氯盐环境下钢筋非均匀锈胀模型以及热弹性力学理论,提出钢筋混凝土锈胀开裂模拟的热力耦合方法.对氯离子的扩散采用瞬态热传导方法进行分析模拟,提取各时间步钢筋单元表面的氯离子质量浓度即温度作为混凝土的温度荷载,引入钢筋锈胀的时变等效温度膨胀系数,采用升温膨胀对钢筋的锈胀以及由此引起的混凝土开裂过程进行有限元分析.数值算例表明,该方法可以有效地模拟和分析钢筋的非均匀锈胀和混凝土的裂缝扩展行为.

关键词：钢筋混凝土结构氯离子钢筋锈蚀混凝土开裂热力耦合

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基于损伤的钢筋混凝土锈胀开裂模型

建筑结构学报 2014年第9期35卷 115-122页

作者：王治金贤玉付传清徐振楠钱婷婷浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 广西壮族自治区住房和城乡建设厅广西南宁530021 浙江工业大学建筑工程学院浙江杭州310014

基于混凝土的各向异性损伤,建立考虑钢筋、腐蚀产物、混凝土三者不同力学性能的钢筋锈胀导致保护层开裂的数学模型。模型考虑了腐蚀产物对钢筋混凝土界面区的孔隙和混凝土开裂裂缝的填充效应,采用非线性分析算法,预测了开裂过程中混凝... 详细信息

基于混凝土的各向异性损伤,建立考虑钢筋、腐蚀产物、混凝土三者不同力学性能的钢筋锈胀导致保护层开裂的数学模型。模型考虑了腐蚀产物对钢筋混凝土界面区的孔隙和混凝土开裂裂缝的填充效应,采用非线性分析算法,预测了开裂过程中混凝土构件的应变与位移以及混凝土保护层开裂时间。最后将模型预测值与试验结果进行对比,结果表明:当混凝土出现裂缝之后,混凝土产生软化、腐蚀产物对裂缝进行填充,从而使混凝土环向拉应变的增长速率减缓;在选定钢筋的型号、直径以及混凝土强度之后,可通过增大保护层厚度来减小钢筋锈胀开裂的风险。

关键词：混凝土损伤钢筋锈蚀腐蚀产物混凝土开裂开裂时间