围套加固石砌体小偏心受压构件正截面承载力的计算

针对围套加固石砌体小偏心受压构件加固后的正截面承载力计算问题,通过模型实验研究和理论推导分析,得出综合考虑加固结构不同组成材料的力学参数、二次受力特征及截面应力-应变非线性关系多种影响因素的计算方法,并通过对试件的计算,验证了此方法的可靠性。通过计算分析,本文得出试件初始应力水平对组合加固构件正截面承载力的影响曲线。曲线表明当初始应力水平指标β0.7时,正截面承载力有所增长,但增长幅度不超过5%,所以可以按照一次性受力进行承载力的计算;而当β0.7时,应力水平对承载力的影响不可忽略。随着应力水平的增长,承载力不断下降,所以在实际工程中对初应力水平较高的加固构件应进行卸载。     

RPC-NC组合梁弯曲承载力的影响因素

活性粉末混凝土(RPC)因其高强度、高韧性、高耐久性得到广泛应用。但预制RPC构件整体性、抗震性差;全截面采用RPC会造成材料浪费、增加工程成本。RPC-NC叠合构件的使用可避免上述问题。为研究RPC水胶比、界面粗糙度及RPC厚度对RPC-NC叠合构件承载力的影响,根据正交试验设计了9组27个RPC-NC叠合梁试件,进行四点弯曲试验,并进行极差分析研究各因素对承载力的影响,基于本构关系推导叠合试件开裂弯矩计算公式。试验结果表明:RPC-NC叠合试件承载力明显高于C30混凝土弯曲试件,承载力提高了74.33%~157.76%,且RPC表现出良好的控裂能力;界面粗糙度对承载力影响最大,RPC厚度次之,RPC水胶比影响最小;试验得到最优配合为界面切槽处理、RPC厚度为0.5倍梁高、RPC水胶比为0.22。开裂弯矩公式计算所得弯矩值与试验值吻合较好,可作为叠合构件开裂弯矩计算公式。     

腹板开孔的冷弯槽形轴压构件试验研究

腹板开孔是冷弯薄壁构件中一个较新的构造形式。孔的存在导致薄膜应力的重新分布,影响构件的屈曲特性和承载能力,使得无孔构件的分析与设计公式不再适用于开孔构件,因此有必要研究开孔构件。本文选取冷弯薄壁型钢中主要的承力构件形式卷边槽钢构件,对两端简支、腹板开单孔的中长柱进行了轴心受力性能的试验研究,对比进行了未开孔构件的试验。通过对比发现两类构件的受力特性有着明显的差异,开孔构件的承载力有所降低。将两类构件的试验结果分别与理论分析、ANSYS模拟结果进行对比和分析,讨论了两类构件受力性能及承载力不同的原因。根据不同开孔尺寸试件的试验结果可知,开孔构件的极限承载力随着开孔高度、宽度的增大而下降。     

基于修正压力场理论的再生混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

基于修正压力场理论分析有腹筋再生混凝土梁的剪切破坏机理,建立了更接近有腹筋再生混凝土梁实际受力的抗剪模型,并通过考虑再生骨料有效粒径和受箍筋作用下的裂缝宽度与构件裂缝处应力的联系,分析了再生骨料咬合力对梁斜截面抗剪性能的影响,提出了再生混凝土梁极限抗剪承载力的计算方法。此外,本文将理论结果与课题组自制的6根再生混凝土梁的抗剪承载力试验结果进行了对比,理论值与试验值吻合较好,验证了本文方法的有效性,从而为设计人员提供了一种预测再生混凝土梁极限抗剪承载力的计算方法。     

钢管初应力对钢管砼拱桥承载力影响非线性分析

基于非线性问题的平衡方程和空间梁单元非线性几何方程,推导了一般线弹性关系下计入初应力影响的空间梁单元显式切线刚度矩阵。针对钢管混凝土哑铃型截面的构造特点,提出了组合空间梁单元法,较好解决了哑铃型截面钢管初应力的计算与存储问题,并给出了承载力分析时单元划分的具体方法,编制了专用计算程序,计算结果与试验吻合良好。开展了不同钢管初应力系数、不同截面含钢率和不同跨径对钢管混凝土拱桥承载力的影响分析。结果表明,钢管初应力将使钢管混凝土拱桥的承载力降低,降低幅度与拱肋截面型式有关,承载力最大降低值可超过30%。最后给出了三种考虑钢管初应力影响的常用拱肋截面型式拱桥承载力影响系数实用计算公式。     

横肋波纹钢板-钢管混凝土短柱轴压受力机理研究

横肋波纹钢板-钢管混凝土柱(CFHCST)是由四角方钢管与侧壁波纹钢板焊接形成的多腔体与混凝土组合而成。为研究其受力机理及轴力分配规律,本文采用ABAQUS建立了CFHCST的分析模型,并基于得到的试验数据验证了该模型的准确性。在此基础上,从构件的荷载-纵向应变曲线、各钢材组分的应力-应变曲线发展规律及混凝土的纵向应力分布等多方面进行了分析,同时评价了不同参数对其承载力、延性及承载力提高系数的影响。研究结果表明:波纹钢板几乎不承担轴向荷载,构件承载力的大小主要由核心混凝土和方钢管混凝土决定;构件截面的强约束区主要集中在核心混凝土的截面核心处以及方钢管角部;波纹钢板表面受力不均匀,波峰与波中处钢材均表现为双向受拉,且波峰对混凝土的约束效果最好。在结合现有规范以及有限元参数分析结果的基础上,建立了CFHCST承载力计算公式。公式计算结果偏于安全,可为工程设计提供参考。     

拼接式组合扁梁受弯性能分析

本文提出了一种拼接式组合扁梁，对其进行了受弯性能分析．组合扁梁属于内嵌式组合梁，其组成部分较为复杂，传统承载力计算公式偏保守．为便于此类梁的设计，本文在等效应力法的基础上使用等效矩形应力图法，对拼接式组合扁梁的正截面抗弯承载力公式进行推导．使用ABAQUS有限元软件对组合方法公式的准确性进行验证，并与等效应力法公式进行对比，结果表明组合公式得到的数值更为精准．在相同截面高度和用钢量下设计了一个深肋组合扁梁和一个拼接式组合扁梁，并进行了受弯性能对比；同时对不同钢强度和翼缘厚度影响下的拼接式组合扁梁抗弯承载性能进行分析．使用换算截面法对其进行了弹性刚度的计算，并和有限元进行了对比，二者吻合较好，研究结果为拼接式组合扁梁的设计和优化提供了一定参考依据．     

单面连接单角钢压杆承载力试验研究

单角钢构件的工程应用已有上百年的历史,我国的钢结构设计规范采用了强度折减法来计算单面连接单角钢压杆的承载力．相关研究表明,我国规范的计算公式不够精确,尤其对于短肢连接的不等边角钢,计算误差较大．本文首先完成了16根单面连接单角钢压杆的试验,并搜集了前人的试验数据,最终得到了31个有效试验数据点;然后建立了单面连接单角钢压杆的有限元数值模型,分析了初偏心、残余应力、初弯曲、节点板厚度等参数对构件承载力的影响;最后拟合得到了单面连接单角钢压杆的整体稳定承载力计算公式．通过和试验数据以及各国规范计算公式的对比表明,本文公式具有更高的精度．     

钢管约束再生混凝土柱的变形性能及承载力计算

为研究钢管约束再生混凝土柱的变形性能和承载力,以再生粗骨料取代率、钢管截面形式、套箍系数为主要参数,制作了33个柱试件进行轴压试验。试验结果表明:圆形截面柱呈腰鼓状斜剪压破坏,方形截面柱呈斜压破坏;钢管截面形式、套箍系数比再生粗骨料取代率对柱构件极限承载力和变形能力的影响更明显;圆形截面柱的承载力稳定性、变形能力、耗能能力要优于方形截面柱。利用现有规范计算方法进行承载力计算发现,DL/T5085-1999标准适用于圆形截面柱的轴压承载力计算,DBJ 13-51-2003、CECS 159:2004、GJB 4142-2000标准适用于方形截面柱的轴压承载力计算。     

钢筋混凝土圆形截面非均匀配筋的图算法

圆形截面是工程中常使用的截面形式之一,但圆形截面的配筋计算较为困难,存在双重非线性(材料和截面宽度变化的非线性),《混凝土结构设计规范》给出了计算均匀配筋的超越方程组,且须迭代求解,无法手算.另外,一些圆形截面构件(如桥墩、桩基的预制桩和灌注桩等)的截面尺寸大,构件长,钢筋用量大,若采用均匀布置的配筋方式,中性轴附近的钢筋应力小,强度利用率低,经济性差.若采用非均匀配筋,在远离中性轴的外围区域布置受力钢筋,可大幅节省钢筋用量,且能充分利用钢筋及混凝土的强度.为此本文通过应变计算应力,再计算出内力的方法推导计算圆形截面配筋的公式,并将计算结果绘制成了能计算配筋的无量纲诺模图,由此可快速手算配筋,该图通用性强,可用于任意直径大小及C50以下的混凝土强度等级,是一能快速计算配筋的实用工具.     

ULTIMATE STRENGTH OF MENTAL HOOK OF UNIFORM CROSS SECTION

研究等截面弯钩受力时的应力分布及承载极限问题，本文以弹性力学的曲梁问题为参考，建立了平面应力条件下的金属弯钩的力学模型，得出了弯钩应力分布解，并通过ANSYS数值模拟进行验证，得出其危险截面。基于极限变形原理、弹性极限设计原理与塑性极限设计原理，提出了等截面弯钩失效的三种准则，为工厂生产不同极限载荷下的弯钩提供了理论依据。     

求解钢压杆极限承载力的有限条塑性系数增量初应力法

本文提出了有限条塑性系数增量初应力法，用于分析钢压杆的弹塑性稳定极限承载力，该法采用分级加载，用有限条法建立结构的增量平衡方程；在塑性范围，引入截面的塑性系数对弹性刚度进行折减得到结构的弹性刚度矩阵；用修正的Ｎｅｗｔｏ－Ｒａｐｈｓｏｎ方法迭代求解，数值结果表明，本法效率较高，与钢压杆试验结果吻合良好，可以考虑残余应力和载荷偏心的影响，可望实现大型超静定结构的极限载力分析。     

钢框架抗震耗能节点梁的极限承载力分析1）

为提高结构的抗震性能,框架结构中以翼缘削弱型节点为代表的延性耗能节点逐渐代替传统节点,为研究翼缘削弱型节点框架梁在单向比例加载时的极限载荷,对削弱梁极限状态进行了分析,判定极限状态下削弱梁塑性铰生成的位置并计算极限载荷,将计算结果和普通梁进行对比.分析结果表明：削弱梁越长承载力下降越明显,对短梁需要选择合适的削弱参数,才能避免塑性铰出现在梁端.研究结果可为削弱梁塑性设计提供依据,同时拓展结构力学极限载荷学习内容.     

冷弯薄壁槽形截面钢柱的优化设计

求解冷弯开口薄壁截面短柱的极限承载力是一个板组结构的大挠度弹塑性分析问题，板件之间相互作用和纵向面内加载方式对其局部屈曲后性能和稳定极限承载力有很大的影响。本文应用大挠度弹塑性有限条分析方法系统地研究了冷弯薄壁槽形截面柱的极限承载能力和它们的优化性能，并对荷载偏心距为常数和位移梯度为常数的两种加载条件下的薄壁开口短柱局部屈曲后性能和极限承载力进行了对比分析和探讨。     

哑铃型钢管混凝土拱肋极限承载力研究

为了研究哑铃型钢管混凝土拱肋的力学性能,基于统一强度理论和等效梁柱法,考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了其极限承载力的新公式。采用梁单元建立哑铃型钢管混凝土拱肋的有限元模型,对其受力全过程进行双重非线性分析。将理论分析结果和数值计算结果与相关文献的试验结果进行比较,吻合良好,验证了本文理论分析方法和有限元计算方法的正确性。采用有限元方法,对荷载工况、长细比、矢跨比、截面形式和腹腔混凝土等参数的影响特性进行分析,研究结果表明,荷载工况对哑铃型钢管混凝土拱肋的极限承载力影响显著,荷载越对称、均匀,拱肋的极限承载力越高,竖向变形越小;拱肋的极限承载力随长细比的增大而显著降低,随矢跨比的增大先提高后略有降低;截面形式对拱肋的强度和刚度均有较大影响,而腹腔混凝土对其强度和刚度几乎没有影响。     

自平衡端头载荷问题衰减率的分析与计算

给出了自平衡端头载荷问题应力衰减率分析的一种方法．用边界单元法求得了在端面自平衡载荷作用下，具有椭圆截面和矩形截面的弹性柱体内应力场的最小衰减率。计算结果表明：当椭圆截面的长短轴之比和矩形截面的长宽之比变化时，最小衰减率变化很小．     

基于双剪强度理论的楔体极限分析及其工程应用

本文采用俞茂钅宏双剪强度理论对拉压异性楔体进行了极限分析，得到了极限荷载的滑移线解及所得解在岩土工程中的应用     

复合砂浆钢绞线网加固RC梁受弯性能计算研究

分析了复合砂浆钢绞线网加固钢筋混凝土梁的受弯性能, 不同材料加固梁的受弯性能可采用同一公式进行计算, 研究表明加固梁受弯性能受本体梁的初始受力状态和是否采用三面U型加固影响较大. 采用正截面极限平衡法, 推导出复合砂浆钢绞线网加固钢筋混凝土梁极限抗弯承载力计算公式; 在混凝土结构设计规范公式基础上, 提出加固梁裂缝宽度和裂缝间距计算公式, 加固梁公式计算值与试验值吻合较好.     

THE USE OF THERMOELASTICITY TO EVALUATE STRESS REDISTRIBUTION AND NOTCH SENSITIVITY IN CERAMIC MATRIX COMPOSITES

Thermoelastic stress analysis was used to document the effect of composite damage on the stress distribution in three ceramic matrix composites. Composite damage was found to significantly alter the thermoelastic response of each material, with the greatest effect noted in SiC/CAS. Thermoelastic imaging of these materials affords a more complete picture of how the various damage mechanisms affect the stress distribution. In particular, a stress concentration factor computed from thermoelastic images, serves as an indicator of stress redistribution. The stress concentration factors were computed by comparing notch root to far field temperatures, and monitored after the introduction of various amounts of damage. In each material, the stress concentration factor diminished as the damaging load approached the ultimate stress. Reduction in the stress concentration is associated with local changes in modulus, mechanistically arising from combinations of fiber, matrix and interface fracture. Stress redistribution occurs as a consequence of modulus changes, leading to lower notch sensitivity in each of the tested composites.     

考虑接缝传荷的文克勒地基上矩形薄板的级数解

应用双重正弦级数展开的方法,推演得到了文克勒地基上计入两块矩形板间接缝传荷效应的级数解。假设接缝传递剪力与板间挠度差成正比、传递弯矩与板间转角差成正比,进而分析了单轮和单轴荷载作用在纵缝边缘中部时,接缝传荷效应对板边最大挠度和最大应力的影响规律;通过引入接缝传荷效应系数和接缝极限传荷的两个挠度比及两个应力比,建立了计入接缝传荷效应的板边最大挠度和最大应力的一般式,总结了不同板尺寸、荷载面积尺寸和类型及板材料泊松比对四个接缝影响系数和四个接缝极限传荷的挠度比及应力比的影响规律。结果表明:不同荷载面积下,受荷板接缝边缘最大挠度、最大应力均随弯矩或剪力传荷刚度系数的增大而减小,且应力的变化幅度相较挠度要小。影响系数fV^w(ξV)、fM^w(ξM)、fM^σ(ξM)与荷载圆相对半径(a/l)、相对板长(L/l)和相对板宽(B/l)无关,且单轮荷载与双轮荷载规律相同;而影响系数fV^σ(ξV)与荷载圆相对半径(a/l)有关,与相对板长(L/l)和相对板宽(B/l)无关;挠度比λV^w与荷载圆相对半径、板尺寸(L/l,B/l)及泊松比v无关,恒等于0.5,而λM^w、λV^σ、λM^σ均与荷载相对半径(a/l)、板尺寸(L/l,B/l)及泊松比v有关,且影响因素中荷载面积尺寸的影响最为显著。