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CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱的设计方法研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 22-33页

作者：王志滨宋培徐辉邱瑞明张健斌福州大学土木工程学院福建福州350108 福建鑫陆建设集团有限公司福建福州350315

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫... 详细信息

进行了17个CFRP-PE-不锈钢筋混凝土短柱和8个对比试件的轴压试验,探究不锈钢种类、箍筋间距、CFRP厚度、PE厚度对该类组合柱的破坏模态、荷载-应变曲线、极限应变、极限承载力、延性的影响规律.试验结果表明:在CFRP和混凝土间设置PE垫层能提高该类组合短柱的延性和变形能力,并降低其承载力;增大CFRP厚度可提高其承载力和极限应变,但试件表现出增大的脆性;减小箍筋间距或增大钢筋强度可显著提高其承载力、峰值应变和延性.建立了有限元模型,有限元分析表明:增大PE厚径比会显著提高该类组合短柱的变形能力和延性,并降低CFRP对其承载力的影响;增大配箍率、不锈钢强度、CFRP抗拉强度、CFRP厚度可提升该类组合短柱的极限应变与承载力;提高混凝土强度会提高该类组合短柱的峰值承载力,但降低其极限应变.最终建议了该类组合短柱的延性设计方法、承载力模型和极限应变模型.

关键词： CFRP-PE-不锈钢筋混凝土 PE垫层延性设计承载力模型有限元模型

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隧道下穿诱发既有管道-土体非协调变形解析研究

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西南交通大学学报 2024年第3期59卷 637-645页

作者：潘钦锋张丙强黄志斌福建理工大学土木工程学院福建福州350118 中铁二十四局集团有限公司福建铁路建设有限公司福建福州350013

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响,提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解.首先,将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁,根据管道与底部土体的接触状态,建立下穿施工... 详细信息

为分析隧道下穿既有管道施工时既有管道底部脱空对其挠曲响应的影响,提出隧道下穿施工诱发既有管道-土体非协调变形理论模型及其解析解.首先,将既有管道视为无拉力Pasternak地基上的Euler梁,根据管道与底部土体的接触状态,建立下穿施工引起既有管道-土体非协调变形控制方程,并推导出既有管道挠曲计算式;然后,采用提出的理论方法,探讨了既有管道脱空区上部竖向土压力、抗弯刚度及其所处位置地层沉降槽宽度和最大值等参数对其底部脱空区长度的影响;最后,提出下穿施工引起既有管道底部脱空区长度的参数归一化经验计算式,进一步简化新建隧道下穿施工引起既有管道挠曲的计算方法.研究结果表明:既有管道底部脱空区长度与2个归一化参数(既有管道抗弯刚度与地基刚度比、既有管道脱空区上部竖向土压力与地层自由沉降槽最大值比)呈较好的相关性,其拟合公式计算值与理论数据的相关系数接近于1.

关键词：管道-土体非协调变形脱空区长度 Pasternak地基隧道下穿隧道挠曲轨面变形

基于CFRP布和SMA/CFRP组合贴片的桥梁横隔板疲劳裂纹修复方法

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交通运输工程学报 2024年第1期24卷 171-184页

作者：强旭红武亚鹏姜旭林志平同济大学土木工程学院上海200092 福建省高速公路集团有限公司福建福州350001

为了解决长期服役状态下正交异性钢桥面板的横隔板弧形切口处在车致振动和反复轮压荷载作用下的疲劳开裂问题,提出了2种加固方法,即碳纤维增强复合材料(CFRP)布粘贴止裂孔法和通过激活形状记忆合金(SMA)引入预应力的SMA/CFRP组合贴片粘... 详细信息

为了解决长期服役状态下正交异性钢桥面板的横隔板弧形切口处在车致振动和反复轮压荷载作用下的疲劳开裂问题,提出了2种加固方法,即碳纤维增强复合材料(CFRP)布粘贴止裂孔法和通过激活形状记忆合金(SMA)引入预应力的SMA/CFRP组合贴片粘贴止裂孔法;对修复后的横隔板试件进行静力和疲劳加载试验,建立了相应的有限元模型对不同加固方法进行数值模拟和参数分析,对比了不同加固方法的修复效果。研究结果表明:在止裂孔的基础上粘贴CFRP布和SMA/CFRP组合贴片后,横隔板止裂孔边的应力相比单纯止裂孔修复时分别降低了12.46%和44.90%,横隔板的疲劳寿命分别为单纯止裂孔修复横隔板的2.57和5.07倍,2种方法可有效提高开裂区域的局部刚度,改善横隔板开裂局部的应力集中和疲劳受力性能;采用CFRP布粘贴修复时,增加CFRP布层数可以明显降低横隔板上的应力水平和应力集中程度,但为保证CFRP布和钢板间的黏结性能,实际应用中建议粘贴2~3层CFRP布为宜;采用SMA/CFRP组合贴片修复时,钢板上的应力集中程度随SMA丝激活应力的增加近似成线性下降,实际工程中可通过增大SMA丝的激活应力来有效提升修复效果。

关键词：桥梁工程横隔板裂纹有限元模拟结构加固修复方案 SMA/CFRP组合贴片

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锈蚀分布对斜拉索承载能力的作用效应

交通运输工程学报 2024年第1期24卷 232-244页

作者：徐俊张志乐林志平同济大学土木工程学院上海200092 福建省高速公路集团有限公司福建福州350001

为了提高斜拉索极限承载力评估的精度,考虑了斜拉索锈蚀损伤的影响,建立了锈蚀钢丝力学性能模型,模拟了完好与锈蚀钢丝的力学性能;以3种典型截面锈蚀分布模型模式和3种典型索长方向锈蚀分布模型类型的联合作用为前提,分析了斜拉索内不... 详细信息

为了提高斜拉索极限承载力评估的精度,考虑了斜拉索锈蚀损伤的影响,建立了锈蚀钢丝力学性能模型,模拟了完好与锈蚀钢丝的力学性能;以3种典型截面锈蚀分布模型模式和3种典型索长方向锈蚀分布模型类型的联合作用为前提,分析了斜拉索内不同位置处的锈蚀程度,研究了斜拉索的锈蚀分布规律;采用蒙特卡罗方法模拟了不同锈蚀程度下索内钢丝的力学性能,最终得到了索的极限承载力以及斜拉索达到极限承载力时的断丝数,统计分析了斜拉索极限承载力、断丝数、锈蚀深度以及截面锈蚀率之间的相关关系,分析了锈蚀分布规律的影响。分析结果表明:不同锈蚀分布条件下,锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数的样本均值相差可达到约3倍,而斜拉索极限承载力的样本均值变化可达到约20%;虽然锈蚀斜拉索达到极限承载力时的断丝数随着锈蚀程度增加而增加,但是断丝数与极限承载力间的相关性较差,在某些锈蚀分布条件下甚至仅为0.014;为了保证斜拉索的安全可靠性,不宜以断丝数作为评估索承载力的技术指标。

关键词：桥梁工程斜拉索极限承载力锈蚀分布模型蒙特卡罗方法断丝数

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葡萄糖酸钠对硅磷酸钾镁水泥基本性能的影响

材料导报 2024年第17期38卷 80-85页

作者：杨一哲林旭健许晓莹林恒舟陈韦羽叶财发福州大学先进制造学院福建晋江362200 福州大学土木工程学院福州350108 福建筑兆建设有限公司福建厦门361000 福建永旺建工集团有限公司福建龙岩364000 福建同得建工集团有限公司福建厦门361000

硅磷酸钾镁水泥(MSPPC)是一种新型高性能磷酸镁水泥,与使用酸性磷酸二氢钾制成的普通磷酸钾镁水泥(MKPC)不同,其必要原材料包括碱性磷酸氢二钾、氧化镁和硅灰。MKPC不掺缓凝剂难以制备,而MSPPC由于凝结时间较长,无需使用缓凝剂即可制备... 详细信息

硅磷酸钾镁水泥(MSPPC)是一种新型高性能磷酸镁水泥,与使用酸性磷酸二氢钾制成的普通磷酸钾镁水泥(MKPC)不同,其必要原材料包括碱性磷酸氢二钾、氧化镁和硅灰。MKPC不掺缓凝剂难以制备,而MSPPC由于凝结时间较长,无需使用缓凝剂即可制备,硬化后具有比MKPC更优异的力学性能,但其工作性能尚未能很好满足实际工程应用需求,可通过缓凝剂用量来调节凝结时间和流动性。硼砂是磷酸镁水泥常用的缓凝剂,但其具有潜在的毒性迫使人们需要寻找一种安全有效的替代品。本工作研究了葡萄糖酸钠(SG)掺量对MSPPC工作性能、抗压强度、水化温度、pH值、物相组成、孔隙率和微观形貌的影响,并建立了缓凝机理模型。结果表明,SG掺量越高,缓凝效果越显著,当SG掺量为6%时,初凝时间由12 min延长至30 min;净浆流动度由84 mm提升至142 mm;大于0.1μm的孔占比减少,有效改善了孔径分布;水化产物的种类未发生改变,但3 d的抗压强度由64.3 MPa下降到53.9 MPa,下降了16.2%,而56 d的抗压强度下降了6.99%,不利影响减小。

关键词：硅磷酸钾镁水泥葡萄糖酸钠凝结时间物相组成孔隙率

基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法

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土木工程学报 2024年第5期57卷 1-14页

作者：沈圣孙宇王耀姜绍飞张鹰付绪峰王鸣福州大学福建福州3501082 上海市建筑装饰工程集团有限公司上海2000403 中建海峡建设发展有限公司福建福州350015

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项... 详细信息

素土强度低、耐久性差且各改性材料掺量往往由工匠凭经验大致确定,导致夯土表面时常容易开裂剥落,故应根据现场土质状况以及合理试验方法来设计夯土改性配比。现有研究大都局限于单一性能指标最优的配比,而现实中夯土既要考虑针对多项力学性能指标与耐久性能指标的同步优化,还要考虑不同地域与气候条件下各指标的重要性不同。另外,现有研究仅能确定若干预设配比中的最优组,而非改性材料预设掺量范围内的最优配比。为此,文章提出一种基于力学性能指标与耐久性能指标联合的夯土改性配比优化设计方法,其包括:(1)土料选用原则与土质鉴定方法;(2)考虑夯土多性能指标的综合赋权方法;(3)基于加权评分和回归分析的夯土改性配比综合比选与优化方法。文章方法通过调整指标权重筛选出适应指标重要性不同时的夯土改性配比,并通过优化设计获得各改性材料预设掺量范围内的最优配比。最后通过设计实例证明了文章方法的确可得到最优的夯土改性配比。

关键词：夯土配比多性能指标权重系数优化设计

火灾后钢筋混凝土柱剩余承载力试验研究与数值分析

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建筑科学 2024年第5期40卷 78-88页

作者：林晓康健研检测集团有限公司福建厦门361004

为研究火灾作用后钢筋混凝土柱的剩余承载力,以受火时间(0、90和150min)、荷载偏心率(0、0.8和1.6)、柱长度(1224mm和2448mm)、截面类型(方形和圆形)以及截面尺寸(边长153mm和306mm)为试验参数,进行了15个标准火灾后钢筋混凝土柱力学性... 详细信息

为研究火灾作用后钢筋混凝土柱的剩余承载力,以受火时间(0、90和150min)、荷载偏心率(0、0.8和1.6)、柱长度(1224mm和2448mm)、截面类型(方形和圆形)以及截面尺寸(边长153mm和306mm)为试验参数,进行了15个标准火灾后钢筋混凝土柱力学性能的试验研究,获得了破坏形态、荷载-变形曲线、剩余承载力、应变和挠度特征。采用数值方法计算了火灾后钢筋混凝土柱的荷载-变形关系曲线,在参数分析基础上获得了火灾后钢筋混凝土柱剩余承载力设计方法。研究结果表明,经历90min高温后,截面边长306mm钢筋混凝土柱承载力损失率可比边长153mm柱减少16.5%,荷载偏心率超过0.8时的火灾后剩余承载力可比轴心受压情况降低60%以上。随着受火时间、荷载偏心率或长细比的增加,火灾后钢筋混凝土柱的承载力和刚度降低,受火90min和150min后承载力可分别下降52.0%~55.8%和61.1%~65.9%;随着截面尺寸、配筋率、荷载偏心率的增大或长细比的减小,火灾后承载力影响系数增加;提出的火灾后圆形、方矩形钢筋混凝土柱承载力影响系数简化计算公式与数值计算结果和试验结果吻合较好。

关键词：火灾后钢筋混凝土柱剩余承载力受火时间

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BFRP布加固巴掌榫墩接木柱轴压性能研究

建筑结构学报 2024年第3期45卷 197-207页

作者：徐杰姜绍飞葛子毅林恩林建文傅崇福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省榕圣建设发展有限公司福建福州350100 福建省五洲建设集团有限公司福建泉州362400 福建省建筑科学研究院有限公司福建福州350100

为研究BFRP布加固巴掌榫墩接木柱(简称“加固木柱”)的轴压受力性能,对10个木柱进行轴压试验,包括7根不同BFRP环箍层数和纵带层数的墩接柱、1根刻半榫墩接柱与2根完好木柱;分析加固木柱的破坏特征、荷载-变形曲线,对比加固前后木柱的失... 详细信息

为研究BFRP布加固巴掌榫墩接木柱(简称“加固木柱”)的轴压受力性能,对10个木柱进行轴压试验,包括7根不同BFRP环箍层数和纵带层数的墩接柱、1根刻半榫墩接柱与2根完好木柱;分析加固木柱的破坏特征、荷载-变形曲线,对比加固前后木柱的失效模式、应变状态、承载力、刚度、延性等;提出适用于木构件的名义屈服点确定方法,以准确计算其位移延性系数。结果表明:BFRP环箍与纵带加固柱的墩接区整体性良好,承载力和刚度可恢复至完好木柱的80%~90%,延性提高9%~90%,加固后木柱具有良好的受力性能;按ESEP法确定的名义屈服位移合理可靠,可用于木柱屈服点的确定。建立数值仿真模型,在验证模型有效性的基础上,针对墩接高度、墩接长度对加固木柱的影响展开参数分析。结合参数分析结果,推导得到FRP加固巴掌榫墩接木柱轴压承载力计算公式。有限元分析表明,承载力随墩接高度的增加而减小,墩接长度对承载力影响较小;承载力公式计算值与试验值最大误差为12.1%,可为木结构建筑的修缮提供参考。

关键词：巴掌榫墩接 BFRP布轴压试验有限元分析延性轴压承载力

拉伸变形对经济型双相不锈钢S32001组织和耐蚀性的影响

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钢铁研究学报 2024年第7期36卷 918-930页

作者：姜海洪江来珠郑椿肖祥勇王海臣黄新立青拓集团有限公司福建宁德355006 福建青拓特钢技术研究有限公司福建宁德355006

经济型双相不锈钢S32001具有与304不锈钢相当的耐点蚀能力。得益于其高塑性、良好的耐应力腐蚀和焊接性能,新近开发的高伸长率的经济型双相不锈钢S32001不锈钢常被应用于需要冷成型的建筑和化工能源等领域,因此了解冷成型对组织和耐腐... 详细信息

经济型双相不锈钢S32001具有与304不锈钢相当的耐点蚀能力。得益于其高塑性、良好的耐应力腐蚀和焊接性能,新近开发的高伸长率的经济型双相不锈钢S32001不锈钢常被应用于需要冷成型的建筑和化工能源等领域,因此了解冷成型对组织和耐腐蚀性能等方面的影响具有重要意义。对S32001进行了不同形变量的拉伸试验,通过光学显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射分析了其形变前后的组织和腐蚀形貌。采用电化学工作站、酸性介质腐蚀和晶间腐蚀试验分析了不同拉伸形变量下的耐腐蚀性能。随着拉伸形变量的增加,S32001的微观组织出现由位错塞积到形变马氏体的转变。这种应变诱发马氏体可导致S32001钢的TRIP效应,从而获得较高的塑性。与此同时,点蚀电位从退火态的327 mV下降到拉伸断裂状态的297 mV,这可能与应变诱发马氏体的负作用有关。由于S32001双相不锈钢具有优异的抗硫酸和晶间腐蚀能力,随着拉伸形变增加,两者腐蚀速率只是轻微上升。

关键词：经济型双相不锈钢拉伸形变形变马氏体点腐蚀硫酸腐蚀晶间腐蚀