染雾土木工程结构论文 篇一
研究和应用混凝土中纤维增强材料的影响
摘要：纤维增强混凝土（FRC）作为一种新型的土木工程结构材料，已经在世界范围内得到了广泛的研究和应用。本文主要探讨了纤维增强材料对混凝土性能的影响，并通过实验研究验证了其效果。研究结果表明，纤维增强材料可以显著提高混凝土的抗裂性能、抗冲击性能和抗震性能，同时还可以改善混凝土的耐久性和耐候性。因此，在土木工程结构设计中，加入适量的纤维增强材料是一种有效的措施。
关键词：纤维增强混凝土，抗裂性能，抗冲击性能，抗震性能，耐久性，耐候性
引言：混凝土作为一种常见的土木工程结构材料，广泛应用于建筑、桥梁、隧道等工程中。然而，由于其自身的脆性和低拉伸强度，混凝土在受到外力作用时容易发生裂缝和破坏。为了提高混凝土的力学性能和耐久性，研究人员开始探索添加纤维增强材料的方法。
方法：本研究选取了常见的纤维增强材料，如钢纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维，将其添加到混凝土中，并通过实验测试了不同纤维增强材料对混凝土性能的影响。实验包括抗拉强度测试、冲击试验和地震模拟试验。
结果和讨论：实验结果表明，添加纤维增强材料可以显著提高混凝土的抗裂性能。钢纤维和玻璃纤维的添加量越大，混凝土的抗拉强度就越高。在冲击试验中，添加纤维增强材料的混凝土比普通混凝土具有更好的抗冲击性能。地震模拟试验结果显示，添加纤维增强材料的混凝土在地震荷载下的变形和破坏程度较小，具有较好的抗震性能。
结论：本研究证明了纤维增强材料对混凝土性能的积极影响。在土木工程结构设计中，适量添加纤维增强材料可以有效提高混凝土的抗裂性能、抗冲击性能和抗震性能，同时还可以改善混凝土的耐久性和耐候性。因此，在实际工程中应充分考虑纤维增强材料的应用。
参考文献：
1. ACI Committee 544. (1995). State-of-the-art report on fiber reinforced concrete. ACI Materials Journal, 92(3), 304-332.
2. Li, V. C., & Leung, C. K. Y. (1992). Steady-state and multiple cracking in plain and fiber-reinforced concrete under flexural loading. ACI Materials Journal, 89(5), 449-459.
土木工程结构论文 篇二
基于有限元分析的钢筋混凝土桥梁结构优化设计
摘要：钢筋混凝土桥梁是土木工程中常见的结构形式，其设计和优化对于保障工程的安全和可靠性至关重要。本文基于有限元分析方法，探讨了钢筋混凝土桥梁结构的优化设计问题。通过在桥梁结构中调整材料的使用、截面的形状和尺寸等参数，以及优化布置钢筋的方式，可以提高桥梁的承载能力、抗震能力和耐久性。通过实例分析和对比分析，证明了优化设计方法的有效性和可行性。
关键词：钢筋混凝土桥梁，有限元分析，优化设计，承载能力，抗震能力，耐久性
引言：钢筋混凝土桥梁作为一种常见的土木工程结构，承载着车辆和行人的重要交通功能。然而，在实际工程中，桥梁结构常常受到多种荷载和环境因素的影响，如车流、地震、温度等。为了确保桥梁的安全和可靠性，需要进行合理的结构设计和优化。
方法：本研究采用有限元分析方法，通过建立桥梁结构的数学模型，对桥梁结构的承载能力、抗震能力和耐久性进行评估。在此基础上，通过调整材料的使用、截面的形状和尺寸等参数，以及优化布置钢筋的方式，对桥梁结构进行优化设计。
结果和讨论：通过实例分析和对比分析，本研究得出了以下结论：（1）合理选择材料和调整截面形状和尺寸可以显著提高桥梁的承载能力。增加混凝土的强度和添加预应力钢筋可以使桥梁结构具有更大的承载能力。（2）合理布置钢筋可以提高桥梁的抗震能力。通过增加纵向和横向钢筋的数量和密度，可以有效改善桥梁的抗震性能。（3）合理选择材料和采取防护措施可以提高桥梁的耐久性。使用耐久性好的混凝土和防腐涂层可以延长桥梁的使用寿命。
结论：本研究证明了基于有限元分析的优化设计方法对于钢筋混凝土桥梁结构的改进具有重要意义。通过合理调整材料和优化设计参数，可以提高桥梁的承载能力、抗震能力和耐久性，保障工程的安全和可靠性。因此，在实际工程中应充分考虑有限元分析方法的应用。
参考文献：
1. Elawady, M. A., & Abdel-Mohti, A. (2015). Seismic fragility assessment of reinforced concrete bridges using finite element analysis. Computers & Structures, 159, 156-168.
2. Wang, H., & Li, Y. (2018). Optimization design of reinforced concrete bridge based on finite element analysis. Journal of Civil Engineering and Architecture, 12(2), 170-176.
土木工程结构论文 篇三
摘要：建筑结构在建设和使用过程中由于初始缺陷的存在及荷载和环境的共同作用，使结构在使用中产生不同程度的损伤，结合实际，针对土木工程结构损伤诊断方法进行探讨。
关键词：土木工程；损伤诊断；检测
局部检测与评定针对的对象是具体可疑的结构构件，即通常所说的无损检测与评价，其技术已经比较成熟，如声发射法、超声法、射线法、涡流法、光学诊断法、磁粉法、泄漏法、红外诊断法、探地雷达法等，局部检测目的性极强，检测结果具体、准确，一般也要求能触及被测构件，多用在结构目标部位的常规检测，检测结果可直接作为结构维修加固的依据。其缺陷是工作繁琐，费用高，无法对大型复杂结构或事先无法预测损伤位置的结构是进行全面检查，只有在整体检测方法确定目标部位以后使用较为合适，而且无法给出整体结构的受损程度信息。因此，人们试图通过对结构整体特性和响应(如变形、频率、相位、振型、阻尼与状态反应等)的测量和分析对结构损伤进行检测与评价，这就是整体检测法，它可以确定损伤存在的可疑区域和损伤程度。整体检测法是一个结构分析的反问题，在已知结构响应和荷载作用，甚至只知道结构响应的情况下确定结构参数，并进一步预测结构性能。
1、混凝土结构现场检测方法
混凝土结构宏观性能试验方法是“试件试验”。这类方法以试件破坏时的实测值，作为判断混凝土性能的依据较为直观，称为破损性实验。由于试件中的混凝土与结构中的混凝土质量、受力状况及各种条件不可能完全一致，而且对于建筑结构的现场检测也不太适用。
20世纪30年代混凝土非破损检测方法发展起来了，如回弹法、超声脉冲法等在无损伤混凝土的条件下进行现场检测。
1.1回弹法
回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，由仪器重锤回弹能量的变化，反映混凝土的弹性和塑性性质，测量混凝土的表面硬度推算抗压强度，是混凝土结构现场检测中常用的一种非破损试验方法，我国已编制了规范。
回弹法的主要优点是：仪器构造简单，方法易于掌握，检测效率高，费用低廉，影响因素较少，但还存在一定不足：回弹值受碳化深度、测试角度的影响，石子种类对其也有影响，要对回弹值进行不同的修正，对存在有质量疑问区域的混凝土，需用其它方法进行进一步检测。
1.2超声脉冲法
用超声脉冲法检测混凝土强度是测试超声波在混凝土中的传播参数，找出混凝土抗压强度与这些参数的关系，确定其抗压强度。混凝土是各向异性的多相复合材料，内部存在广泛分布的砂浆与骨料的界面和各种缺陷，使超声波在混凝土中的传播要比在均匀介质中复杂得多，产生反射、折射和散射现象，并出现较大衰减，因此超声脉冲法检测混凝土强度虽然能够检测出混凝土内部存在的问题，但是对测试仪器、换能器与混凝土的强度和超声传播声速间的定量关系受到混凝土的原材料性质及配合比的影响；测试试件的温度和含水率的影响等，只有综合考虑各种因素和条件，建立高拟合度的专门曲线，使用时才能得到比较满意的精度。
1.3超声回弹综合法
超声回弹综合法是建立在超声传播和回弹值与混凝土抗压强度之间相互关系上，以声速和回弹值来综合反映混凝土抗压强度的一种非破损检测方法。
超声回弹综合法在一定程度上克服了以单一指标评定混凝土强度的不足，它把石子和测试面的影响，从检测结果中加以修正，对于多指标综合，能较全面地反映与混凝土强度有关的各种要素的作用，提高了测试精度。
2、砌体结构的现场检测方法
砌体结构主要指砖砌体，砌体强度是由砖块和砂浆强度或施工时制做的砌体试块强度来决定的，传统的检测方法是直接从砌体结构上截取试样，进行抗压强度试验而砌体结构的特点导致取样存在较大难度，取样时的扰动又会对试样产生较大损伤，从而影响试验结果。因此，砌体结构的现场原位非破损或半破损试验方法理所当然地受到重视，并广泛开展研究和工程实际应用。
2.1砌体强度的间接测定法
砌体强度与砂浆和砖块强度有直接关系。由砂浆和砖块强度等级可确定砌体的抗压强度，间接测定法就是使用专门的仪器和专门的测试方法，测量砂浆和砖块的某一项强度指标或与材料强度有关的某―项物理参数，并由此间接测定砌体强度。
2.1.1冲击法。依据物体破碎时所消耗的功与破碎过程中新产生表面积成正比的基本原理、由事先建立的'单位功表面积增量和抗压强度之间的经验公式，求得砂浆或砖块试样的强度。
2.1.2回弹法。检测砖块和砂浆强度的基本原理与混凝土强度检测的回弹法相同，只是采用专门的砂浆回弹仪，因为砖的表面硬度与强度有良好的相关性，所以，此法精度高，且简单、适用。
2.1.3推出法。推出法又称顶推法、剪法，具体称单砖单剪法。即把一单砖的顶面、两侧面砂浆清除，只留底面，用特制的小千斤顶将其“顶出”，在极限状态时，测得砖与砂浆的粘接抗剪强度，并根据抗剪强度与抗压强度的关系，推出抗压强度。
2.2砌体强度直接测定法
2.2.1抽样检测法。主要包括切割法与取芯法，切割法切割的试件宠大，搬运过程中扰动大，造成试验结果的离散性大，耗费大量的人力、财力，只限于庞大砌体工程质量事故处理及对其它方法的校准。取芯法是对芯样作抗压和抗剪试验，对砌体扰动也很大，其试验结果不太一致。
2.2.2原位检测法。主要包括扁顶法、原位轴压法和原位剪切法。扁顶法是采用扁式液压测力器装入开挖的砌体灰缝中进行砌体强度的原位检测方法，它较好地克服了取样法的不足，但设备复杂，允许的极限应变较小，铡定砌体的极限强度受到限制。原位轴压法是对扁顶法的改进，其原理与其一致，测定砌体的极限抗压强度。推算其标准抗压强度，缺点是设备较沉重，使用不便，原位剪切法是在墙体上直接测试砌体通缝的抗剪强度。由于对测试部位有限制，使其应用有一定的局限性。
2.2.3动测综合法。动测综合法是振动反演理论在工程上的应用。在脉动、起振机共振、自由释放或冲击等激振方式的作用下，通过测量砌体结构的频率和振型等参数，根据系统识别理论得到层间刚度，推算出各层砌体轴心抗压强度，此法从房屋整体出发，不仅能得到砌体的强度，鉴定房屋的质量，便于对房屋进行安全性评定，随着检测仪器技术的改进，算法的优选
，结果的精度不断提高，很有发展前途。
2.2.4微观结构法。声、渡、射线等在材料中传播时，会因材料的微观结构的判别而不同，由此可推断出材料的强度。我国在砌体房屋检测的方法有应力波法和超声波法。应力波法测低强和高强砂浆砌体时，精度不高，超声波法由干影响因素较多，测试结果不理想，有待进一步提高。
3、结论
结构现场检测技术对工程质量事故的检测、处理方面，具有重大的应用价值，从国内外的发展状况来看，该项技术涉及到多个学科的应用技术，应进一步研究、完善，应从以下几个方面来努力，创新：
3.1新参数、新性能指标的测试。随着材料科学的发展，许多新材料被工程所应用，建筑结构设计的不断改进，一些新的参数和新的性能指标能够说明新材料和新结构的可靠性，需要不断研究这些参数指标的测试方法，为工程实践服务，是当前测试技术发展的趋势。
3.2新思想的引入、对数学模型的创新和改善。在建筑结构检测方法的研究中，引入新思想，不仅要考虑宏观力学，还要考虑微观力学，深入全面地看问题。已有的检测方法中用到的经验公式有―定的局限性、在新的数学模型建立时，应更加注意其边界条件，扩大使用范围，提高拟合程度。
参考文献
[1]王苏岩建筑结构现场检测方法评析
[2]张有才建筑物的检测、鉴定，加固与改造[M].北京冶金工业出版社，2001
