华北水利水电大学学报(自然科学版)

Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power

混凝土性能研究专题

  • 预应力高强混凝土波形板桩正截面抗弯承载力的计算模型及分析

    胡少伟;黄逸群;范向前;

    预应力高强混凝土波形板桩作为一种新型的基坑、边坡支护结构,由于其具有挡土面积大、外观优美等特点,具有很好的工程应用前景。其抗弯承载力及对应变形情况是设计的关键,为了研究波形板桩的抗弯承载力学性能,基于截面等效假定,建立了预应力混凝土波形板桩正截面抗弯承载力的计算模型,得到了中性轴高度、截面弯矩、截面曲率表达式以及挠度的计算方法。为了验证计算模型的合理性,采用有限元单元法对抗弯试验情况进行了模拟,计算结果、试验结果和模拟结果整体吻合良好,3种结果中的抗裂弯矩值、极限弯矩值的误差基本在5%以内。

    2017年06期 v.38;No.155 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1804K]
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  • 先张法预应力高强混凝土波形板桩抗弯性能的试验研究

    胡少伟;孙岳阳;范向前;

    先张法预应力高强混凝土波形板桩是一种新型的预制支护桩。为了了解这种新型桩的受力特性,采用等效截面法计算其抗裂弯矩以及抗弯极限承载力;通过3块相同截面、不同预应力筋试件的抗弯性能试验,研究了这种新型板桩的抗弯破坏现象和力学性能。结果表明:相同截面下,预应力筋根数越多,板桩的抗裂弯矩和极限抗弯弯矩越大;试验结果比等效截面计算的结果偏大,说明采用等效截面法进行结构设计是可行的,并且结构偏于安全。这也验证了等效截面法的合理性。

    2017年06期 v.38;No.155 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1513K]
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  • 钢纤维全轻混凝土叠浇梁斜截面受剪疲劳性能的试验研究

    李长永;聂旭;康星星;彭超;张晓燕;赵顺波;

    为了充分发挥钢纤维全轻混凝土对钢筋混凝土结构的基本性能、抗冻融能力等的增强作用,通过在一定高度的钢纤维全轻混凝土上浇筑普通混凝土的方法研发了一种新型钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁。在承受疲劳荷载作用的情况下,需要明晰钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁的疲劳性能及其设计方法。为此,进行了钢纤维全轻混凝土截面高度和钢纤维掺量变化的10根钢筋钢纤维全轻混凝土叠浇梁的斜截面受剪疲劳性能试验,研究了不同疲劳破坏特征受疲劳荷载上限值和剪跨段斜裂缝初始宽度的影响机理。结果表明:疲劳荷载上限值控制了斜裂缝初始宽度和箍筋的初始应力幅,并对疲劳寿命产生了显著影响。随着疲劳荷载上限值的增大,斜裂缝宽度发展迅速,叠浇梁因箍筋脆性断裂而发生疲劳破坏;疲劳过程中超载导致斜裂缝宽度和箍筋应力幅的突然增大,是造成疲劳破坏的主要原因之一。考虑受拉区钢纤维全轻混凝土的增强作用,提出了叠浇梁斜裂缝宽度计算公式和疲劳次数验算公式。

    2017年06期 v.38;No.155 16-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 3146K]
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  • 双高混凝土研发及其在预制箱梁中的应用

    李凤兰;肖文;丁新新;凡有纪;卢亚召;韩冰;

    双高混凝土是兼具高拌合物工作性能和高物理力学性能的绿色混凝土。基于前期研究确定的施工配合比,进行了双高混凝土收缩性能试验,分析了水灰比和矿粉掺量对双高混凝土自收缩和干燥收缩的影响,提出了相应的收缩率预测公式。结合双高混凝土在预制箱梁中的应用,进行了双高混凝土配制技术的拓展研究和预制箱梁混凝土的质量评价,进一步研究了双高混凝土基本力学性能的变化规律,提出了立方体抗压强度在龄期7 d和28 d时的计算公式,建议了双高混凝土轴心抗压强度、抗拉强度和弹性模量与立方体抗压强度的换算关系。

    2017年06期 v.38;No.155 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1172K]
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  • 全再生粗骨料混凝土力学性能试验与评价研究

    潘丽云;梁娜;胡飞佳;姚坤奇;程丹丹;裴松伟;

    全再生粗骨料混凝土的研发旨在从最大程度上利用再生粗骨料并尽可能减少对现有生产设备的改动,从而获得混凝土产业绿色化的最大综合效益。基于不同混凝土水灰比情况下,考虑再生骨料预处理方式、再生粗骨料粒径和细骨料类型等因素影响,进行了全再生粗骨料混凝土配合比设计及其拌合物工作性能和立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等基本力学性能的系列试验。结果表明:再生骨料预湿处理对混凝土拌合物保持良好工作性能及混凝土强度达到预期是非常必要的;随着再生粗骨料粒径的增大,混凝土的流动性增大,但抗压强度减小;水灰比相同时,全再生粗骨料混凝土的基本力学性能按采用机制砂、天然砂、混合砂和再生细骨料的次序减小,与干表观密度依次减小的顺序相对应;提出了基于鲍罗米公式预测全再生粗骨料混凝土立方体抗压强度的修正系数,分析了轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量与立方体抗压强度的关系,并基于现行规范GB 50010—2010的规定提出了按强度等级进行相应取值的建议。该研究可为全再生骨料在预拌混凝土中的推广和应用奠定基础。

    2017年06期 v.38;No.155 32-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1917K]
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  • 全再生骨料混凝土收缩性能试验研究

    梁娜;赵顺波;朱伟伟;姚坤奇;靳丽辉;钱晓军;

    为了最大程度地利用废旧混凝土再生骨料并取得最佳综合效益,采用100%再生细骨料和再生粗骨料配制全再生骨料混凝土。考虑再生骨料是否进行预湿处理并变换水灰比、水泥强度进行配合比设计,开展了全再生骨料混凝土工作性能、抗压强度和收缩性能的试验研究。结果表明:通过合理的配合比设计和再生骨料预湿处理,全再生骨料混凝土的工作性能和抗压强度均可达到设计要求;自收缩增长率曲线具有不受水灰比和水泥强度影响的同一变化路径,但自收缩终值明显受水灰比影响;水泥强度相同时,干缩随水灰比的增大而增大;混凝土强度相近时,干缩随水泥强度的增大而减小;再生骨料不做预湿处理将导致全再生骨料混凝土的强度降低、收缩增大。该研究可为全再生骨料在预拌混凝土中的推广和应用奠定基础。

    2017年06期 v.38;No.155 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K]
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水工结构

  • 节制闸中墩混凝土应力场对温度变化的敏感性分析

    汪伦焰;秦朝莹;毛颢淳;陈守开;李慧敏;

    针对节制闸混凝土结构在施工期容易产生裂缝这一问题,将节制闸中墩混凝土作为研究对象,根据混凝土结构内温度、材料特性以及边界条件的变化,对其施工期温度应力场进行了三维仿真模拟计算,分析了施工期由内外温度差引起的混凝土结构应力变化的特征与规律。结果表明:施工期,由于混凝土结构内外温差比较大,在热胀冷缩的作用下,易出现拉应力随着温差的增大而逐渐增大,从而引起节制闸中墩混凝土结构开裂,破坏其耐久性,产生安全隐患,导致工程质量问题。因此,为确保施工期混凝土的抗裂安全性,应采取相应的温控防裂措施。

    2017年06期 v.38;No.155 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1028K]
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  • 基于遗传算法的渡槽传感器优化布置

    顾培英;王岚岚;邓昌;王建;

    对于老旧渡槽,科学的损伤诊断有助于及时发现隐患并进行处理,其中传感器的优化布置是损伤诊断的关键。分别阐述了渡槽动力特性研究现状、传感器优化布置的方法以及基于遗传算法的桥梁传感器优化布置,最后分析了渡槽与桥梁的异同。基于遗传算法的渡槽传感器优化布置,可以借鉴遗传算法在桥梁传感器优化布置中的改性方法,综合考虑渡槽槽身底板、侧壁、支撑结构的动力特性,优化传感器的数目和布置位置。阐述和分析结果为基于遗传算法的渡槽传感器布置位置、遗传算法的改进提供参考。

    2017年06期 v.38;No.155 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 引江济淮试验工程中不同尺寸试样抗剪强度的试验对比研究

    李峰;陈伟;袁俊平;毕庆涛;吴建涛;曹雪山;

    边坡岩土体的抗剪强度是评估边坡稳定性的关键参数,采用较小尺寸试样可能难以反映岩土体的结构性,导致测试结果偏离实际情况。为研究尺寸效应对不同岩土体抗剪强度参数取值的影响,选取引江济淮试验工程的4种典型岩土层,进行现场原位大型剪切试验与室内小尺寸试样的直剪试验。结果表明:受原位地质条件的影响,进行现场大型剪切试验时,岩土体应力-应变曲线的剪应力峰值更突出,达到峰值以后,经历1%~2%剪应变即达残余剪应力,不同岩土体应力-应变曲线表现出明显的差异性;影响岩土体尺寸效应的因素众多,仅从黏粒含量、膨胀性、取样扰动来分析现场与室内剪切试验的差异性是远远不够的,对于不同地质的实际工程,现场原位剪切试验仍然是获取合理强度参数的关键性试验。基于试验结果,给出了该地区采用室内直剪试验所得的强度参数的建议修正比率。

    2017年06期 v.38;No.155 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1843K]
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  • 考虑超大断面顶管施工过程的地层变形数值分析

    郝小红;郭佳;

    大断面顶管施工不可避免地会对相邻土体产生扰动,如果控制不周,会引起周围地层的过大变形和建筑物以及相邻管线的损伤。因此,研究大断面顶管施工对周围地层的影响有着十分重要的意义。结合郑州市某超大断面矩形顶管施工工程,结合现场实测数据和数值模拟方法对顶管施工过程进行分析,揭示顶管施工过程中地层土体的位移变化规律。研究发现:土体竖直方向的沉降主要集中在(-2~2)D(D为矩形顶管截面长边的边长,m)的范围内;土体的侧向位移曲线呈弓形,隧道上、下两部分的土体向着顶管轴线方向移动,而中间部分的土体向着背离顶管轴线方向移动;土体的纵向位移曲线也呈弓形,顶管周围的土体向着顶进方向移动,而顶管上部和下部的土体向着背离顶进方向移动。

    2017年06期 v.38;No.155 66-71+81页 [查看摘要][在线阅读][下载 2606K]
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水资源

  • 澜沧江流域不同蒸发皿实测水面蒸发量之间的转换关系

    刘翠善;李海川;王国庆;王乐扬;万思成;

    水面蒸发的同化处理是分析水面蒸发时空变化规律的前提和基础工作。基于澜沧江流域典型站点的水面蒸发同步观测资料,分析了不同蒸发皿实测水面蒸发量之间的转换关系。结果表明:(1)澜沧江流域不同站点的蒸发折减系数存在一定的差异,中上游站点的蒸发折减系数小于下游站点;蒸发折减系数在春季较小,在冬季相对较大;(2)不同蒸发皿观测值之间具有很好的线性相关性,相关系数均在0.95以上;(3)不同蒸发皿水面蒸发量之间的转换关系能够有效地进行澜沧江流域水面蒸发的同化处理,水面蒸发量的计算值与实测值非常接近,能够满足水面蒸发计算的精度要求。

    2017年06期 v.38;No.155 72-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K]
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  • 基于高效节水灌溉的水资源供需平衡分析

    刘增进;张彩玲;黄艳;张关超;

    长葛市古桥乡是个农业大乡,农业灌溉条件比较落后,农田灌溉用水量较大,水资源供需矛盾较突出。根据古桥乡农业灌溉及水资源开发利用现状,针对小型农田水利工程建设项目,进行了该区域的水资源供需平衡分析,提出了小型农田水利工程项目的建设任务。高效节水灌溉方案的实施缓解了该区水资源供需矛盾,为水资源高效利用以及合理配置提供了有利条件。

    2017年06期 v.38;No.155 78-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 119K]
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水力学与水环境

  • 水库二维恒定水流的垂向温度分布

    韦兵;朱健;

    水库水温分布的预测一直是水环境研究的热点问题。水温不仅对水质有重要影响,同时也影响到取水工程的设计。首先通过试验测量了水体密度随水温的变化,结合已有的研究数据,提出了水体密度的计算公式。然后,根据水温层化型水库的流速分布特点,从垂直二维均匀水流和温度模型出发,推导出了一种新的水温垂向分布计算公式,并利用新安江、二滩、Wiwa等5座水库的实测水温资料对其进行了检验,结果表明,精度良好。该公式结构简单,参数意义明确,计算方法简单实用。最后,对温跃层形成的条件进行了讨论。

    2017年06期 v.38;No.155 82-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 939K]
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  • 基于多元统计分析的浐灞河水质污染特征研究

    杜麦;陈小威;王颖;

    为量化分析浐灞河的水质状况,确定影响水质的主要污染因子及来源,采用主成分分析(PCA)法和绝对主成分得分/多元线性回归分析(APCS/MLR)法对浐灞河14个断面8个指标的数据进行水质评价。结果表明:618渠、浐河口断面的水质污染严重,咸宁桥、长乐桥断面的水质较差,田王桥、C号坝断面的水质较好;浐灞河水体主要受有机物和富营养化的污染;确定的3个主成分对各污染因子的污染贡献率为60.090%~82.990%。该研究结果与实际调查结果相符,说明针对浐灞河的多元统计分析可以真实、客观地反映该地区的水质情况和污染物来源。

    2017年06期 v.38;No.155 88-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 180K]
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