摘要：作为新一代宽禁带半导体,氧化镓因具有更大的禁带宽度(4.4~4.8 eV)和更高的击穿场强(8 MV/cm),成为制备耐高压、高频、高功率电力电子器件的最佳候选材料。然而,氧化镓肖特基二极管具有终端电场边缘集中效应,导致器件因提前击穿而失效,从而限制了氧化镓的应用。本文通过将可以缓解电场边缘集中效应的高阻区和抑制反向漏电的电子势垒层相结合,设计了一种新型复合终端。仿真结果表明:引入高阻区终端结构的器件电极边缘附近的峰值电场从3.650 MV/cm下降到0.246 MV/cm,可以有效缓解电极电场边缘集中效应。当高阻区Mg离子注入浓度为10^(19) cm^(-3)时,击穿电压从725 V提高到2115 V,巴利加优值从0.060 GW/cm^(2)增加到0.247 GW/cm^(2),临界击穿场强从3.650 MV/cm提升到5.500 MV/cm,提高了50.7%;与此同时,电子势垒层AlN的引入使器件反向漏电流大幅降低,反向击穿电压提升至2690 V。该新型复合终端结构不仅可以有效抑制器件的反向漏电流,同时可以有效提升器件的反向击穿电压。本研究为耐高压、低反向漏电流氧化镓肖特基二极管的研制提供了理论基础。

摘要：为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.

摘要：为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的疲劳开裂性能,以中国铁路32 m T型梁为原型,制作了4根部分预应力RPC-NC叠合试验梁进行静载试验和等幅弯曲疲劳试验,对试验梁在不同次数疲劳加载下的裂缝数量、裂缝宽度、裂缝间距等开裂发展情况进行分析.以平截面假定为基础,考虑开裂截面处钢筋的疲劳应变增大系数,基于黏结滑移理论推导处于疲劳稳定阶段时RPC-NC叠合梁的裂缝间距及裂缝宽度,提出考虑RPC疲劳抗拉性能及RPC与钢筋间疲劳黏结性能的计算方法.同时为便于设计应用,在铁路规范提供的裂缝宽度计算公式的基础上,引入考虑RPC疲劳抗拉性能影响和循环荷载引起的疲劳扩大影响的系数,得到适用于预应力RPC-NC叠合梁裂缝宽度的计算式.将通过两种方法得到的计算结果和本文试验结果进行对比发现,基于黏结滑移理论的疲劳裂缝宽度计算方法和修正后的铁路规范计算公式均能较为准确地计算预应力RPC-NC叠合梁进入疲劳稳定阶段后的最大裂缝宽度.

摘要：为有效推动高性能材料在现代桥梁结构中的应用以满足快速发展的高速铁路技术,本文设计并制作了10根预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁和1根预应力纯NC梁,通过试验方法研究了高性能材料RPC在梁结构中应用后叠合梁的抗弯延性性能,并以叠合梁跨中位移延性系数进行描述.试验主要考虑了RPC高度、预应力比率、NC等级等因素对叠合梁抗弯延性的影响.研究结果表明:随着RPC高度的增加,叠合梁截面配筋指数降低,抗弯位移延性系数增大;随着钢绞线根数的增多,预应力比率增大,位移延性系数相应增大;叠合梁上部NC等级提高后,脆性破坏特征并不明显,抗弯位移延性系数增大.由于RPC材料优异的力学性能以及钢纤维的作用提高了叠合梁在出现峰值荷载后的变形能力,使得其抗弯位移延性要明显优于纯NC梁,可见RPC材料在拥有高强度的同时具有良好的延性特征.同时以试验数据为基础,拟合出适用于预应力RPC-NC叠合梁抗弯位移延性系数的计算公式.

摘要：为改善活性粉末混凝土(RPC)材料的收缩性能,在RPC配合比基础上掺入碎石,设计了10片改进RPC-普通混凝土(NC)叠合梁、1片纯NC梁和2个改进RPC收缩试块.采用振弦式应变计和应力计分别测量了包含蒸汽养护阶段在内的改进RPC-NC叠合梁跨中截面混凝土的收缩应变及梁底纵向钢筋的收缩应力,同时与纯NC梁的收缩应变量进行了对比分析.结果表明:改进RPC材料的收缩应变量仅为650×10^(-6)~660×10^(-6);纵向钢筋配筋率、RPC高度、上部NC等级等因素对叠合梁跨中截面混凝土的收缩发展具有重要影响;由RPCNC叠合梁收缩引起的梁底纵向钢筋应力为40~63MPa,而由纯NC梁收缩引起的梁底钢筋应力为40MPa左右;改进RPC材料的收缩应变量仅为同条件下原RPC收缩应变量的37%,说明碎石的掺入可使RPC收缩应变量大大减小,同时也降低了RPC的造价,有利于RPC材料在工程中的推广应用.

摘要：为适应高速铁路快速发展对桥梁使用性能的要求,设计12组共36个活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)双面剪切试件,进行剪切静载试验,研究RPC-NC组合梁界面的受力性能。研究表明:RPCNC剪切试件在自然粗糙状态下受剪破坏时的相对滑移量在1mm以下,说明RPC-NC组合梁的黏结界面破坏前的滑移量很小,具有很好的整体性;其抗剪承载力随NC强度的增加而增加,且随界面压应力的增加而大幅增加;试件的破坏形态在界面压力较小时为界面的突然断裂,且随界面压力的增大,试件破坏前的荷载—滑移量曲线的延性有所增加;RPC-NC组合界面在自然粗糙状态下的极限剪应力τ与混凝土抗拉强度ft及界面压力σn之间的关系可用Mohr-Coulomb准则描述,并经过对试验数据的回归得到τ=0.41f_t+2.51σ_n。

摘要：为提高桥梁结构抵抗变形的能力,提出了预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁结构形式,并设计了10根预应力RPC-NC叠合模型梁和1根NC对照梁。试验研究了预应力度、RPC高度、NC等级等因素影响下叠合梁跨中挠度发展特性及计算方法。结果表明:叠合梁跨中挠度发展可分为开裂前弹性阶段、带裂缝工作阶段、普通钢筋屈服后迅速增长阶段3个阶段。预应力度越高,开裂前弹性段越长,开裂后屈服和强化阶段的刚度下降越快。根据试验值对铁路桥规和混凝土规范中的公式进行修正,修正后的计算结果与试验值吻合良好。

摘要：为研究不同约束条件下高速铁路预制装配式桥面附属设施的防撞性能,提出高速铁路装配式桥面附属设施防护墙设计方法,制备3个预制装配式桥面系防护墙足尺试验模型,其中2个分别采用4点螺栓和2点螺栓连接的钢梁支撑约束,另一个采用桥面板支撑约束,通过静载试验进行对比分析。结果表明:在最大荷载为脱轨设计荷载的4次加载过程中,高速铁路箱梁装配式桥面附属设施防护墙均处于线弹性工作状态,裂缝主要出现在砂浆层界面和线路内侧防护墙墙面,呈水平向分布;继续加载防护墙结构出现斜向贯通主裂缝后达到极限状态;3个模型极限承载能力达到脱轨设计荷载的2.12~2.59倍,具有足够承载力冗余度,不同约束条件下装配式桥面附属设施与桥面结构间的连接安全可靠;足尺模型试验验证了提出方法的正确性。

摘要：研究目的:为推动装配式结构在铁路桥梁中的应用,本文针对列车脱轨荷载作用下客货共线铁路箱梁装配式桥面系开展试验研究。为掌握新型装配式桥面系的防撞性能,设计和制备预制装配式桥面系挡砟墙和现浇挡砟墙足尺试验模型,对足尺模型开展静载试验,对比研究客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系挡砟墙防撞性能。研究结论:(1)装配式桥面系挡砟墙在脱轨设计荷载多次循环作用下结构基本处于弹性状态,满足设计要求;(2)极限状态下,挡砟墙出现斜向主裂缝并破坏,极限承载能力达到脱轨设计荷载的1.44倍,具有一定安全余量,相比于现浇挡砟墙结构具有更高的承载能力;(3)列车脱轨荷载极限状态下桥面系预制件与桥面翼缘板之间采用螺栓连接的方式安全可靠,满足防撞设计要求;(4)脱轨设计荷载作用下,线路侧部分砂浆层退出工作,结构裂缝主要集中于线路侧底板底面和挡砟墙线路侧墙面,挡砟墙上裂缝呈水平向分布;(5)试验现象和结果验证了设计方法和假定条件的正确性,并得出应对挡砟墙进行抗剪极限承载力验算的结论;(6)本研究成果可为高速铁路、客货共线铁路箱梁预制装配式桥面系的防撞设计和结构优化提供借鉴。

摘要：为实现铁路建设绿色可持续发展,提升铁路桥梁装配化建设水平,针对客货共线铁路箱梁桥面附属设施,进行装配式结构设计研究。首先通过结构方案和连接方案比选,确定了挡砟墙、竖墙、边墙、电缆槽底板整体预制安装的结构方案,并确定电缆槽内的高强螺栓与桥面翼缘板连接的方案;其次采用铰接支承和弹性支承假定分别模拟边界约束,对结构关键参数开展理论分析;最后对客货共线铁路箱梁整体式装配桥面设计进行配筋计算。结果表明,提出的客货共线铁路箱梁装配式桥面系方案可满足设计要求,检算指标均具有一定安全余量,可以达到承受列车脱轨侧向撞击的设计目的。