光电建筑材料研究进展

摘要:在环境问题、可再生能源需求、光伏技术的发展以及政策支持的多重因素下,光电建筑作为一种可持续发展的解决方案,能够满足人们对绿色、环保建筑的需求,得到了较为广泛的关注。与建筑结合的光伏不同于传统场景中的光伏系统,需要考虑建筑的特点及设计需求,这要求对建筑及光伏技术都有充分的理解。本文主要介绍了光电建筑材料的研究进展,分析了硅材料电池、薄膜电池以及新型电池应用在建筑领域的优势与不足;归纳了适用于建筑不同构成部分光伏组件的结构及安装方式,并对比了不同条件下的实际使用效率;展望了光电建筑在设计和应用过程中所面临的问题及发展前景。本文旨在加深读者对光电建筑的理解,为相关的技术开发及设计提供思路。

机器人焊接技术在钢桥制造中的应用进展

摘要:在港珠澳大桥、深中通道等重大桥梁工程建设的推动下,近十年来我国的钢桥制造机器人焊接技术应用有了长足的发展。机器人焊接技术的应用大幅提升了焊接质量,有效提高了关键焊缝的抗疲劳性能。对板单元机器人、桥面板立体单元件机器人、便携式全位置机器人与钢护栏立柱机器人的焊接应用与发展情况进行了详细介绍,同时对钢桥制造机器人焊接技术发展趋势作了一定的展望。

长寿命耐候钢桥锈层稳定性原位测试与评价

摘要:基于耐候钢锈层形成和损伤机理,总结了耐候钢桥锈层检测及评价方法,并以中国首批3座免涂装耐候钢桥为工程依托,采用目测检查法和胶带黏附力测试法对典型构件的构造细节处锈层进行原位测试,通过对锈层稳定性的定性与定量分析,明确了结构型式、气候气象和环境条件等对耐候锈层形成的影响规律,分析了不同位置的表面锈层分布特点及稳定性差异,建立了长寿命耐候钢桥锈层稳定性技术状况评价模型,开展了全桥锈层稳定性技术状况评价,提出了锈层的针对性维护管养建议。研究结果表明:稳定锈层的形成受结构构造形式、水汽及光照等各种因素作用影响;耐候钢桥受日照充足的区域,其耐候锈层形成快、稳定性好;通风好且不易积水积尘区域的耐候锈层状况优于积水积尘区域和潮湿通风不畅区域;高湿热环境中的耐候钢桥,通风、日照条件好的区域,其耐候锈层形成快且稳定;耐候锈层稳定性技术状况可根据承重结构锈层稳定性状况、桥梁附属结构技术状况和桥位环境状况3类评价指标分为1~4级,综合评价眉县常兴二号桥、黄延高速隆坊跨线桥和西藏扎墨公路达国大桥锈层稳定性技术状况等级分别为2级、2级和3级;稳定可靠的耐候锈层是实现耐候钢桥长寿命设计和使用的技术保证之一。长寿命耐候钢桥锈层检测方法与评价指标可为桥梁构造设计及锈层维护管养提供依据,将推动长寿命耐候钢桥的工程应用。

高层建筑用钢板的生产现状及发展趋势

摘要:随着高层建筑的不断发展,建筑用钢板的需求量不断增加,性能要求也不断提高。介绍了高层建筑用钢板的性能要求,指出了建筑用钢向高强度、厚规格和高性能方向发展的趋势,重点阐述了低屈强比、窄屈服波动、抗层状撕裂、低屈服点、大线能量焊接和耐火等高性能建筑用钢的生产现状、组织机理和工艺路线。同时,概述了国内外钢铁企业高层建筑用钢板的先进生产技术。

聚甲醛纤维对高性能混凝土性能提升的研究进展

摘要:聚甲醛(POM)具有较高的结晶度,是工程领域的一种高分子材料。近年来,该材料以环保和卓越的力学性能在高性能混凝土(HPC)领域的应用逐渐增多。但关于POM纤维增强HPC的综合性研究相对匮乏。本文对该领域的最新研究成果进行了汇总,探讨POM纤维如何影响混凝土的力学性能、耐久性和微观结构。在力学性能方面,POM纤维通过桥接裂纹和能量耗散机制,显著提升混凝土的抗压、抗弯和劈裂抗拉强度,尤其在高应变率下断裂韧性提升显著,过量纤维因界面缺陷而导致性能下降。在耐久性能方面,适量掺加POM纤维可改善混凝土耐久性,降低干燥收缩率,提高耐磨性,增强抗冻融循环能力,提高抗氯离子渗透性;高温性能方面,POM纤维在200~400℃时熔融形成孔隙通道,缓解蒸汽压力,但400℃以上纤维消失导致强度加速退化;在微观性能方面,POM纤维与基体形成致密界面,通过化学键合和摩擦作用增强界面结合力。同时,介绍了混掺纤维的性能并列出了与其相关的数学模型,对POM纤维混凝土未来的研究发展方向进行了展望。

氧化石墨烯基固废再生混凝土的制备及性能研究

摘要: 以普通硅酸盐水泥P.O42.5和氧化石墨烯(GO)为原料,固废材料选择再生钢渣和碎砖粗骨料,以钢渣取代水泥胶凝材料,碎砖取代混凝土中的碎石,制备了不同钢渣和碎砖取代率的氧化石墨烯基固废再生混凝土,测试了固废材料对再生混凝土力学性能、耐久性和破坏形态的影响。结果表明,钢渣取代率20%的再生混凝土的抗压强度和抗折强度达到了最大值,分别为41.50和4.50MPa;碎砖取代率30%的再生混凝土的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为40.40和4.12MPa。所有试样的破坏形态均为四角棱锥体外形,随着钢渣取代率的增加,裂纹数量减少,碎砖取代率增大后降低了混凝土整体的强度,破损严重。随着钢渣取代率的增加,混凝土的干缩率先降低后增大,钢渣取代率20%的混凝土干缩率最低为85.1×10-6;碎砖取代率的增加持续增大了混凝土的干缩率,收缩现象加剧。碎砖和钢渣取代的再生混凝土的氯离子扩散系数均随取代率的增加先降低后增大,钢渣和碎砖取代率为30%时,两种混凝土的氯离子扩散系数均为最低值,分别为1.33×10-8和1.47×10-8cm/s。

高强度密封钢丝绳在公路悬索桥吊索和斜拉索应用

摘要:针对传统悬索桥吊索PE护套易老化、维护成本高等问题,开发了高强度密封钢丝绳吊索技术,并实现首次工程应用。该技术采用锌铝稀土合金镀层密封钢丝绳,通过异型钢丝紧密扣合形成全封闭结构,抗拉强度1960MPa以上,弹性模量1.67×105MPa,相比较传统平行钢丝束,直径减小且免涂装。工程应用显示,密封钢丝绳吊索抗风雨和抗振能力显著增强,面接触设计降低钢丝间应力,运行维护成本降低。开发的WSC-ZZZZ-133型斜拉索通过JT/T775-2016规范抗弯疲劳测试。成果纳入团体标准T/CCTAS92-2023,为桥梁轻量化与耐久性设计提供技术支撑。

长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型

摘要:基于桥梁全寿命周期成本分析理论,系统归纳了长寿命耐候钢桥各阶段成本组成特点,明确了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估内容与特征参数,给出了长寿命耐候钢桥成本计算基本假设;从免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异出发,对比分析了2种钢桥建设阶段、运营阶段成本计算方法,建立了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型;以中国3座长寿命免涂装耐候钢组合梁桥为例,计算了长寿命耐候钢桥全寿命周期各阶段成本,明确了涂装、维护方案对长寿命耐候钢桥全寿命周期成本经济性的参数化影响,分析了长寿命免涂装耐候钢桥全寿命周期成本经济性优势。研究结果表明:免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异主要体现在钢材与焊接材料价格、锈层检测成本、涂装维护成本与由此产生的环境及用户成本;与4种涂装钢桥相比,免涂装耐候钢桥全寿命周期成本减少11%~21%,在全寿命周期具有显著的经济性优势;水洗周期对成本具有显著影响,水洗周期从每6年1次增加到每年1次时,增加成本占全寿命周期成本差比的5%~11%;当免涂装耐候钢桥涂装面积达70%左右时,其全寿命周期成本大于涂装钢桥。长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型可为桥梁方案设计与技术经济性比选提供依据,从而促进长寿命耐候钢桥的推广应用。

电磁防护水泥基复合材料研究进展

摘要:日益严重的电磁辐射威胁军事安全、人类健康和信息安全,开发具备电磁防护功能的水泥基复合材料是建筑体系抵抗雷达监测和对抗电磁污染的有效方法。本文主要以水泥作为基体材料,分别从电磁波吸收和电磁波屏蔽2个方面总结提高水泥基复合材料电磁防护能力的措施及效果。简要介绍了水泥基复合材料的电磁波吸收机理,着重阐述填充型和结构型(包括超结构)2大类电磁波吸收水泥基复合材料的研究进展;并介绍了水泥基复合材料的电磁波屏蔽机理,详细综述碳基、金属、复合3种填充型电磁波屏蔽水泥基复合材料的研究现状,最后对电磁防护水泥基复合材料的进展进行总结和展望。

钢-混凝土组合梁的材料协同效应与工程实践——以某大跨度桥梁为例

摘要:钢-混凝土组合梁通过材料协同效应显著提升了结构性能,为复杂环境下的桥梁工程提供了创新解决方案。本研究以某90m大跨度钢-混凝土组合梁桥为对象,系统分析了材料协同机制及其在强震区与高交通荷载下的工程适用性。通过静力与动力荷载试验结合有限元模型,验证了Q235钢与C40混凝土的协同工作性能:钢梁底部最大拉应力达89MPa,混凝土板顶面最大压应力为6.5MPa,二者协同工作符合“ 钢受拉-混凝土受压”的受力机制,栓钉连接件(滑移量<0.5mm)有效保障了界面剪力传递。试验结果表明,组合梁跨中最大挠度为23.60mm,校验系数在0.85~1.02,基频为2.8209Hz,高阶频率分布合理(10.71~41.20Hz),具备优异的刚度、承载力与抗震性能。材料协同设计减少钢材用量20%~40%,降低碳排放,且施工便捷,经济性突出。研究进一步提出采用C50及以上混凝土可使弹性模量提升12.8%,跨中挠度降低7.2%。未来需深化高强度材料匹配、新型连接件开发及全寿命性能评估,结合智能化技术推动钢-混凝土组合梁在绿色低碳工程中的标准化应用。