为了提高结构的抗震性能,提出了一种双重耗能摇摆桁架-钢框架结构体系,即在摇摆桁架和钢框架连接处安装黏滞阻尼器,并在桁架底部设置自复位支撑(SCED)。建立了该系统的数值模型,并与摇摆桁架-钢框架对比分析,以研究其在地震下的抗震性能。结果表明:黏滞阻尼器在地震作用下充分发挥耗能能力,自复位支撑在地震作用下的残余应变基本为零,并能为结构提供足够的自复位能力,结构的抗震性能得到了很大提高。

为研究再生混凝土梁的抗裂性,对不同骨料类型(Ⅰ类再生骨料和Ⅱ类再生骨料)及不同再生骨料取代率(50%、70%和100%)的再生混凝土梁进行了数值仿真模拟,并将开裂弯矩的数值模拟结果与规范计算值进行了对比分析。结果表明:与天然混凝土梁相比,再生混凝土梁的开裂弯矩偏小,其中Ⅱ类再生混凝土梁的开裂弯矩降幅最大,说明现行GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的开裂弯矩计算方法用于再生混凝土梁的开裂弯矩计算误差较大。此外,在考虑再生骨料类型及骨料取代率对开裂弯矩影响的基础上,提出了再生混凝土梁开裂弯矩的修正公式,通过该修正公式计算所得的开裂弯矩值与试验值吻合较好,证明该公式适用于再生混凝土梁的开裂弯矩计算。

以硫酸铝和三乙醇胺作为速凝剂的主体组分,掺入甘油、氟化钠、改性乙二醇、草酸、无机酸5种调节组分配制了无碱速凝剂,确定了硫酸铝、三乙醇胺、草酸、甘油、改性乙二醇、无机酸的合理掺量。结果表明:采用制备的速凝剂可使试件的初凝时间小于5 min,终凝时间小于12 min,1 d抗压强度达到7.5 MPa,7 d抗压强度达到34.2 MPa,稳定性满足现行标准的要求。

为避免综合管廊燃气泄漏造成的安全隐患,制备了气密性能符合要求的气密性混凝土,研究了胶凝材料用量、水胶比、砂率、矿物掺合料以及外加组分对综合管廊用气密性混凝土性能的影响。根据试验结果,成功制备了工作性良好的C40气密性混凝土,其透气系数达到4.72×10-12 cm/s,并成功应用于实际工程。

为了提高煤矸石混凝土的力学与耐久性能,将煤系偏高岭土部分取代率水泥,研究了不同取代率的煤系偏高岭土对煤矸石混凝土抗压强度、劈拉强度、耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:掺加煤系偏高岭土可显著提高煤矸石混凝土的力学性能;当煤系偏高岭土取代率为30%时,煤矸石混凝土的抗压强度和劈拉强度均最大;掺入适量煤系偏高岭土能够有效改善煤矸石混凝土的耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能,其最佳取代率为30%。

为研究预制装配化电缆沟在车辆荷载作用下的受力情况,针对一种预制装配式电缆沟构造形式,采用精细化有限元数值仿真对其进行了模拟分析,探究了该电缆沟在不同汽车轮压荷载、不同覆土厚度条件下的结构应力分布和位移变化规律。结果表明:在设计荷载作用下,预制装配式电缆沟的受力和变形能够满足要求,车辆轮压的作用位置和覆土厚度对结构顶板底面的竖向位移、拉应力影响显著;管壁是结构主压应力的控制构件,顶板是拉应力的控制构件;在仅受覆土荷载作用时,覆土厚度为2 m时,电缆沟顶板竖向位移、下缘拉应力值分别是覆土厚度为0.5 m时对应值的4.2倍和4.0倍;在轮压作用下,顶板混凝土底部拉应力随覆土厚度的增大呈现出先减小后增大的变化规律。

研究了矿渣、粉煤灰以及热等离子技术处理城市垃圾后的熔融残渣(MWTPT)替代10%的水泥对泡沫混凝土性能的影响,并通过XRD、水化热和SEM方法分析了MWTPT的作用机理。结果表明:MWTPT可以作为矿物掺合料替代水泥制备泡沫混凝土;掺MWTPT泡沫混凝土的抗压强度在后期优于掺粉煤灰的泡沫混凝土,抗折强度在早期优于掺矿渣泡沫混凝土和掺粉煤灰泡沫混凝土;与掺粉煤灰泡沫混凝土相比,掺MWTPT泡沫混凝土的7 d、15 d抗折强度分别提高了19.1%、31.8%。

开展了2根超高性能混凝土(UHPC)梁和1根钢筋混凝土(RC)梁的对比试验研究,得到了3根构件的承载力-挠度曲线、裂缝开展图和跨中截面应变图。结果表明:UHPC梁的受力过程可分为弹性阶段、裂缝开展阶段、屈服阶段和完全破坏阶段;钢纤维可以防止构件发生斜拉破坏;UHPC梁具有刚度大和延性大的特点;UHPC梁的开裂荷载高于RC梁,正截面承载力计算时不能忽略UHPC的抗拉强度。

通过建立运行期管线及其周围土体的非线性有限元模型,研究了预应力钢筒混凝土管(PCCP)在极限内压荷载下的损伤演化规律。结果表明:管线在工作压力及设计压力荷载下均可安全运行;随内水压力的进一步增加,管芯由受压转变为受拉状态,进而出现(微)裂缝损伤,且材料损伤先在管芯内侧出现,管芯损伤后钢筒应力迅速增加直至达到其屈服强度,达到弹性极限状态;在极限内压下埋地管线内外层材料失效位置不同,但材料损伤均由插口端向管体中部延伸。研究成果可为遭受水锤作用PCCP管线的损伤评价提供参考。

为配制满足中老磨万铁路复杂环境下的不同强度等级混凝土,采用老挝产水泥等原材料和中国产减水剂,通过混凝土配合比设计、不同强度指标的力学性能试验,研究了混凝土强度的尺寸效应和粉煤灰单掺掺量对C55混凝土力学性能的影响,确定了中老磨万铁路桥梁用C20~C60混凝土施工配合比。结果表明:按照本文的配合比设计,可以配制出满足中国铁路规范要求的不同强度等级混凝土;单掺粉煤灰情况下,中老磨万铁路桥梁用C55混凝土的粉煤灰适宜掺量为15%。所确定的C55混凝土施工配合比已成功应用于实桥混凝土施工。