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不锈钢管中管混凝土海洋平台导管腿轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2018年第S1期39卷 279-285页

作者：张纪刚舒凡赵铁军刘菲菲青岛理工大学土木工程学院山东青岛266001 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266033

不锈钢具有良好的耐腐性与变形能力,为研究海洋平台新型不锈钢导管腿轴压性能,通过12根不锈钢管中管混凝土柱的轴压力学性能试验,分析了空心率、混凝土强度、外钢管径厚比和材质对不锈钢管中管混凝土短柱轴压破坏模式、承载力等力学性... 详细信息

不锈钢具有良好的耐腐性与变形能力,为研究海洋平台新型不锈钢导管腿轴压性能,通过12根不锈钢管中管混凝土柱的轴压力学性能试验,分析了空心率、混凝土强度、外钢管径厚比和材质对不锈钢管中管混凝土短柱轴压破坏模式、承载力等力学性能的影响。研究结果表明:不锈钢管中管混凝土短柱呈腰鼓型破坏,其塑性变形与屈服后应化强度比普通钢试件显著,但初始刚度比普通钢试件小;空心率和径厚比越小,试件承载力越大,空心率由0增加到0.61,试件承载力下降21%;径厚比由34减小到14,试件承载力提高63%;混凝土强度越高,试件承载力越大,混凝土由43.82 MPa提高到59.37 MPa,试件承载力提高11%。有限元模拟所得荷载-位移关系曲线、破坏形态和承载力均与试验结果吻合较好。

关键词：海洋平台不锈钢管中管混凝土轴压试验有限元分析

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C-(A)-S-H对氯离子的吸附性能研究

建筑材料学报 2019年第1期22卷 31-37页

作者：万小梅刘国强赵铁军杨保先青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全山东省协同创新中心山东青岛266033

通过化学沉淀法合成了不同钙硅比(n_(Ca)/n_(Si)=0.8～2.0)和不同铝硅比(n_(Al)/n_(Si)=0～0.6)的水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H),并以氯盐溶液浸泡结合离子色谱仪(IC)研究了这2种水化产物对氯离子的吸附特性;同时结合傅里... 详细信息

通过化学沉淀法合成了不同钙硅比(n_(Ca)/n_(Si)=0.8～2.0)和不同铝硅比(n_(Al)/n_(Si)=0～0.6)的水化硅酸钙(C-S-H)和水化硅铝酸钙(C-A-S-H),并以氯盐溶液浸泡结合离子色谱仪(IC)研究了这2种水化产物对氯离子的吸附特性;同时结合傅里叶红外光谱法(FTIR)和扫描电镜(SEM)研究了钙硅比、铝硅比对C-(A)-S-H结构及其微观形貌的影响.结果表明:随着浸泡液浓度的增大,C-S-H和C-A-S-H对氯离子的吸附量均逐渐增大,吸附曲线符合Freundlich吸附模型;钙硅比和铝硅比影响着C-(A)-S-H的聚合度和结构,C-(A)-S-H的氯离子吸附能力随钙硅比有先升高后降低的趋势;随着铝硅比的增大,尤其是铝硅比超过0.2之后,C-A-S-H吸附氯离子的能力明显降低.

关键词：水化硅铝酸钙氯离子吸附傅里叶红外光谱扫描电镜钙硅比铝硅比

基于动力测试的简支梁火灾下振动分析与试验研究

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工程科学与技术 2018年第6期50卷 31-38页

作者：刘才玮苗吉军高天予黄绪宏青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全山东省协同创新中心山东青岛266033

为研究火灾环境下混凝土结构的振动规律及火灾后损伤评估方法,试验设计了4根足尺寸混凝土简支梁L1～L4。首先,对其进行了火灾前的动力测试,并基于实测模态信息,对L1～L4初始有限元模型进行修正;然后,分别对其进行60、90、120及150 min... 详细信息

为研究火灾环境下混凝土结构的振动规律及火灾后损伤评估方法,试验设计了4根足尺寸混凝土简支梁L1～L4。首先,对其进行了火灾前的动力测试,并基于实测模态信息,对L1～L4初始有限元模型进行修正;然后,分别对其进行60、90、120及150 min的受火试验,同时拾取火灾下结构模态信息,研究火灾下结构振动发展规律,拟合火灾下基频衰减公式。结果表明:火灾下简支梁振动时域信息发展大致可划分为初始阶段、不稳定发展阶段及稳定发展阶段,且规律与截面刚度衰减基本一致;振动频率总体呈波动式衰减趋势,且停火后振动频率有继续衰减的趋势;通过拾取火灾前模态信息,对简支梁进行有限元模型修正,修正后有限元模型能够更好地反映简支梁在火灾过程中频率衰减规律;最后,进行了火灾后的动力测试及承载力试验,研究火灾后L1～L4刚度及承载力衰减程度,并结合火灾后模态信息,以等效爆火时间作为损伤指标,利用支持向量机智能算法预测火灾后简支梁损伤程度;在此基础上,结合《火灾后建筑结构鉴定标准》(CECS252—2009),提出简支梁火灾后损伤指标综合评级标准,并基于此评价指标对L1～L4进行了损伤评估。

关键词：混凝土简支梁振动特性火灾试验损伤识别损伤评估

粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料力学性能及损伤特征的影响

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建筑材料学报 2022年第6期25卷 551-557页

作者：郭伟娜张鹏鲍玖文孙燕群赵铁军青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学山东省蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266033

通过单轴拉伸、三点弯曲和抗压强度试验,研究粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学性能和损伤特征的影响,并利用数字图像相关技术对整个拉伸加载过程进行分析,提出利用开裂面积和分形维数量化SHCC试件的损伤程度,得到SHCC在加... 详细信息

通过单轴拉伸、三点弯曲和抗压强度试验,研究粉煤灰掺量对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)力学性能和损伤特征的影响,并利用数字图像相关技术对整个拉伸加载过程进行分析,提出利用开裂面积和分形维数量化SHCC试件的损伤程度,得到SHCC在加载过程中的应变演化和损伤特征.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,SHCC的拉伸强度、抗压强度及抗弯强度均逐渐降低,耗能能力逐渐提高,变形性能得到改善,但损伤程度增加;通过数字图像相关技术获得的应变云图可以直观观测SHCC的应变演化;开裂面积比和分形维数能够有效表征SHCC的损伤程度及开裂复杂性,可作为描述其损伤的度量指标.

关键词：应变硬化水泥基复合材料损伤特征数字图像相关应变演化分形维数

新型异形钢管混凝土柱⁃钢梁节点抗震性能试验

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吉林大学学报（工学版） 2021年第5期51卷 1724-1733页

作者：刁延松郭荡屠康焦圣伦刘芸刘秀丽青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266033

异形钢管混凝土柱-钢梁节点通常采用内隔板或外隔板,针对外隔板的存在会影响建筑的使用功能、内隔板加工不便且会影响混凝土的浇筑质量的不足,提出了节点区管壁局部加厚带Z字形悬臂梁段的新型节点。首先,取消外隔板,代之以节点区管壁局... 详细信息

异形钢管混凝土柱-钢梁节点通常采用内隔板或外隔板,针对外隔板的存在会影响建筑的使用功能、内隔板加工不便且会影响混凝土的浇筑质量的不足,提出了节点区管壁局部加厚带Z字形悬臂梁段的新型节点。首先,取消外隔板,代之以节点区管壁局部加厚;然后,将钢梁与异形钢管混凝土柱通过Z字形悬臂梁段进行连接。按照“强柱弱梁”原则设计制作了6个缩尺比例为1∶2的异形钢管混凝土柱-钢梁节点试件,新型节点和外隔板式节点试件各3个,柱截面分别为L、T、十字形。对上述节点试件分别进行了低周往复荷载作用下的试验研究,得到了其破坏模式和滞回曲线、骨架曲线、强度退化曲线、刚度退化曲线、延性因数、总耗能以及等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标。结果表明:与外隔板式节点相比,新型节点具有较高的承载力、较好的延性和耗能能力。新型节点的耗能包含材料屈服耗能和Z字形悬臂梁与钢梁拼接区板件间的滑移耗能两部分,滑移段的出现显著提高了节点的延性。

关键词：异形钢管混凝土柱-钢梁节点管壁局部加厚 Z字形悬臂梁段抗震性能

基于FBG传感技术的静压沉桩贯入特性测试研究

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振动．测试与诊断 2021年第5期41卷 1014-1020,1040页

作者：王永洪马加骁张明义白晓宇苗德滋桑松魁青岛理工大学土木工程学院青岛266033 山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心青岛266033

由于静压沉桩贯入机理复杂,桩端形式不同是引起静压沉桩贯入特性不同的主要原因之一,故提出了一种应用光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感技术监测不同桩端形式静压沉桩贯入特性的新方法。将增敏微型光纤光栅传感器粘贴在开口... 详细信息

由于静压沉桩贯入机理复杂,桩端形式不同是引起静压沉桩贯入特性不同的主要原因之一,故提出了一种应用光纤光栅(fiber Bragg grating,简称FBG)传感技术监测不同桩端形式静压沉桩贯入特性的新方法。将增敏微型光纤光栅传感器粘贴在开口桩内管外壁,外管外壁通过开槽预埋光纤光栅传感器,分别通过监测内管外壁和外管外壁的竖向变形来分析静压沉桩贯入特性。通过在桩顶和桩端分别安装双模式温度自补偿型光纤光栅土压力传感器和全截面动态轮辐压力传感器的对比分析,说明了该方法适用于开闭口桩静压沉桩测试,为光纤传感技术在岩土工程中的广泛应用提供了新思路。

关键词：光纤传感技术开闭口桩静压沉桩轮辐传感器土压力传感器

引气剂对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响

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建筑材料学报 2022年第10期25卷 1007-1014页

作者：王俊洁薛善彬张鹏李春云高世壮青岛理工大学土木工程学院山东青岛266525 青岛理工大学山东蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266525

通过称重法研究了引气剂掺量对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响,并借助低场核磁共振和扫描电子显微镜从微观角度讨论了其影响机理.结果表明:在冻融循环作用前,砂浆的毛细吸水性系数随着引气剂掺量的增加而降低,气孔切断了毛细孔的... 详细信息

通过称重法研究了引气剂掺量对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响,并借助低场核磁共振和扫描电子显微镜从微观角度讨论了其影响机理.结果表明:在冻融循环作用前,砂浆的毛细吸水性系数随着引气剂掺量的增加而降低,气孔切断了毛细孔的连通性,导致水分传输通道更为曲折;在冻融循环作用后,砂浆试件的吸水曲线均呈现双线性特征;冻融损伤裂纹可以快速吸水并向毛细孔和气孔中传导水分,导致砂浆试件的前期吸水加速,该现象在低引气剂掺量砂浆中更为显著;随着裂纹充水度的提高,砂浆试件的后续吸水主要通过毛细孔及气孔进行,吸水速度下降;砂浆冻融循环前后的毛细吸水性系数与毛细孔体积占比均存在明显的线性相关性.

关键词：引气砂浆低场核磁共振冻融循环微结构毛细吸水

新拌修补砂浆与基体水分交换行为及其对复合体性能的影响

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硅酸盐学报 2023年第5期51卷 1115-1125页

作者：郭旗薛善彬荆蜂杰张鹏曲新鹏青岛理工大学土木工程学院山东青岛266525 青岛理工大学山东蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266525

在基体上浇筑新拌砂浆是常见的修补与加固措施.当新拌砂浆与基体含水状态差异较大时,会发生水分交换改变修补砂浆配合比,并影响修补砂浆水化进程、微观特征、渗透性以及修补材料与基体间的粘结性能.对此,利用称重法研究了新拌普通砂浆... 详细信息

在基体上浇筑新拌砂浆是常见的修补与加固措施.当新拌砂浆与基体含水状态差异较大时,会发生水分交换改变修补砂浆配合比,并影响修补砂浆水化进程、微观特征、渗透性以及修补材料与基体间的粘结性能.对此,利用称重法研究了新拌普通砂浆、应变硬化水泥基复合材料(SHCC)与不同初始含水饱和度旧砂浆基体(0、30%、70%和100%)粘结时的水分交换过程,分析了修补砂浆类型和基体初始含水饱和度对水分交换速度、修补砂浆最终水胶比等的影响.通过力学试验、低场核磁共振技术和称重法进一步研究了水分交换对标准养护后修补砂浆与基体粘结强度、修补砂浆微结构和吸水性能的影响规律.结果表明:在水分交换早期,非饱和基体单位面积吸水质量与时间平方根存在良好的线性关系.基体含水饱和度为0时,SHCC或普通砂浆与基体间的界面剪切强度最高.SHCC作为修补材料与基体间的界面剪切强度普遍大于普通砂浆.随着基体饱和度的增大,普通砂浆的孔隙率、小孔体积分数、毛细吸水系数逐渐增大,中孔和大空隙的体积分数逐渐减小.随着基体饱和度的增大,SHCC孔隙率、中孔和大空隙的体积分数逐渐减小,小孔体积分数和毛细吸水系数变化幅度较小.

关键词：修补砂浆水分交换粘结强度微观结构毛细吸水

玻璃纤维增强聚合物锚杆在地下结构抗浮工程中的研究进展

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材料导报 2020年第13期34卷 13194-13202页

作者：郑晨白晓宇张明义王海刚青岛理工大学土木工程学院青岛266033 山东省高等学校蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心青岛266033

随着地下空间的不断开发利用,地下结构的埋深越来越大,对岩土体进行锚固已成为工程中至关重要的一环。由于全球环境污染造成极端气候频发,许多城市经常出现地下水位暴涨,从而产生较大的浮力,威胁到建筑结构整体的稳定性。抗浮锚杆因具... 详细信息

随着地下空间的不断开发利用,地下结构的埋深越来越大,对岩土体进行锚固已成为工程中至关重要的一环。由于全球环境污染造成极端气候频发,许多城市经常出现地下水位暴涨,从而产生较大的浮力,威胁到建筑结构整体的稳定性。抗浮锚杆因具有施工便捷、成本低、工期短、分散应力、抗浮效果好等优势,成为目前广泛推广的抗浮措施。钢筋锚杆即使采取涂覆防锈层或在注浆中掺加防腐剂等防锈措施,在复杂的地下环境中也极易发生锈蚀,无法作为永久性锚固结构使用,严重影响建筑物的使用寿命,因此选用耐久性较好的锚杆是现阶段抗浮工程中的研究热点。玻璃纤维增强聚合物(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)抗浮锚杆与传统钢筋抗浮锚杆相比具有更高的抗拉强度、优异的耐腐蚀性能及良好的绝缘性能,与芳纶纤维增强聚合物(AFRP)锚杆、碳纤维增强聚合物(CFRP)、玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)锚杆相比价格更低、性价比更高,近年来在地下结构抗浮工程中备受推崇和青睐。虽然GFRP材料用作锚杆的年限较短,且GFRP锚杆用于地下结构抗浮工程中的相关试验研究较少,未有较为完善的锚固系统应力传递机制及有关GFRP材料与混凝土间黏结性能的研究,有关部门未制定适用于GFRP材料的抗浮锚杆技术规程,但其取代钢筋锚杆用于岩土工程中的研究趋势逐年增长。本文简要介绍了GFRP抗浮锚杆的主要组成部分及工作原理,并对GFRP锚杆在地下结构工程中的抗浮设计相关的试验研究以及在试验基础上进行数值模拟分析的研究现状进行介绍,分析讨论GFRP锚杆在抗浮工程应用中存在的不足,并对GFRP锚杆在抗浮工程领域的未来发展提出建议。

关键词： GFRP锚杆抗浮锚杆纤维增强材料地下工程锚固特性数值模拟