U型加劲板稳定极限承载力影响因素分析

为研究U型加劲板稳定极限承载能力受初始几何缺陷、焊接残余应力以及荷载偏心距等因素的影响, 采用考虑几何与材料双重非线性的有限元模拟方法, 对各影响因素进行参数分析. 结果表明, U型加劲板的稳定极限承载能力受初始几何缺陷的影响明显, 而焊接残余应力对其影响较初始几何缺陷更为显著; 荷载偏心距对加劲板极限承载力影响明显, 极限承载力随偏心距的增加逐渐降低, 且偏向U肋一侧时的降低幅度更大.     

高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲搭接K形节点承载力研究

对高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲搭接K形节点和基本型节点进行主管轴压静力加载试验, 考察了支管搭接率和加劲板构造对节点受力性能的影响. 试验结果表明: 节点的破坏模式为支管根部侧面搭接焊缝开裂; 支管搭接率过大或过小均会降低搭接K形节点承载力; 加劲节点的屈服荷载和极限荷载较基本型节点分别提高6.5％和12.0％. 同时, 对高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲搭接K形节点进行了数值模拟、热点应力场演化分析和破坏机理探究, 推导了极限承载力计算式. 通过与节点试验结果对比, 验证了该计算式的精度.     

预应力CFRP筋弯曲极限承载力理论与试验研究

为了得到碳纤维复合材料(Carbon Fiber-reinforced Polymer, CFRP)筋弯曲状态下的极限承载力, 开展了不同直径的CFRP筋在不同弯曲半径下抗拉极限承载力研究. 首先, 根据前人的理论公式, 分析CFRP筋直径和弯曲半径对弯曲抗拉强度的影响, 在此基础上建立CFRP筋在弯曲状态下极限承载力的理论计算模型; 其次, 利用建立的模型对2种不同直径的CFRP筋在3种不同弯曲半径下的弯曲极限承载力进行测试, 并将测试结果与理论模型计算结果进行对比, 验证理论模型的正确性; 最后, 通过CFRP筋弯曲状态下极限承载力理论计算模型, 对不同直径和弯曲半径的CFRP筋弯曲极限承载力进行预测. 结果表明 在相同弯曲半径下, CFRP筋的弯曲极限强度随其直径的增大而减小; 在相同直径下, CFRP筋的弯曲极限强度随其弯曲半径的增大而增大; 当弯曲半径大于5m时, 直径为10mm和12mm的CFRP筋的张拉效率均超过90％. 本文所建立的理论计算模型的计算结果与试验结果吻合较好, 可用于预测不同弯曲工况下CFRP筋的极限承载力.     

砌体结构双向等比例加载试验研究与数值计算分析

我国《砌体结构设计规范》计算极限承载力参考的是砌体单轴抗压强度,而实际工程中墙体往往处于剪压复合受力状态.文章对墙体进行了双向不同应力路径与不同应力比下的极限承载力试验及数值模拟,采用分离式建模数值计算6片墙片在灰缝倾角θ=00时不同应力比的承载力与试验结果对比,可知试验极限承载力比有限元数值模拟极限承载力小30%时墙体就发生倒塌破坏;数值建模分析在不同灰缝倾角θ=22.50、450、67.50,不同应力比情况下砌体墙片的极限承载力,画出不同灰缝倾角下的破坏包络面,验证了砌筑过程中产生的偏心会影响墙体的极限承载力.     

在役老旧拱桥的极限承载力分析

在役老旧拱桥的承载力是人们关心的热点问题之一,某些桥梁随着使用年限的不断增加,拱肋以及其他结构部件变形甚至破坏,其承载能力削弱问题会变得尤为突出．以宁波市灵桥为例详细分析了其极限承载力,分析过程中考虑了材料和几何双重非线性,以及涉及到灵桥由于战争、船体碰撞、行车事故和其他意外事故引起的拱肋变形和扭曲情况．计算结果表明：拱肋面外的初始变形极大地削弱了灵桥的极限承载能力;要准确评估该桥的极限承载能力,必须考虑材料非线性和几何非线性的影响．     

大跨预应力混凝土桥梁极限承载力计算

针对大跨预应力混凝土桥梁极限承载力的计算问题,提出建立在三维实体退化虚拟层合单元理论基础上同时考虑结构双重非线性的空间分析计算方法,并对大跨预应力混凝土桥梁极限承载力计算中的一些关键问题进行了探索研究,包括三维空间预应力效应的模拟;成桥内力的正确考虑;正确计及加载历史等。最后以一座典型的预应力混凝土连续刚构桥为例,给出了其具体的计算结果。分析表明,本文为考虑空间效应和破坏形态的大跨预应力混凝土桥梁全桥极限承载力分析提供了一种合理有效的途径,且计算方法具有很强的通用性。     

预制桥墩节段节点抗剪性能有限元模拟及参数分析

鉴于预制节段拼装混凝土桥墩中存在节段-节段接缝,而接缝(节点)属于受力薄弱环节,由此对预制拼装桥墩节段节点的抗剪性能进行研究,设计制作了一组桥墩节段节点抗剪试件进行拟静力加载试验,并建立三维有限元分析模型,通过与试验结果的比较,验证了有限元模拟方法的正确性.然后利用有限元模型进行了另外2组节段节点抗剪模型加载模拟,得到了各试件在不同约束应力作用下的剪切力—剪切位移关系曲线以及剪力键在不同受力阶段的开裂形态等结果.在比较了有限元分析得到的节点抗剪承载力与AASHTO规范的计算结果后,发现AASHTO规范公式低估了平接缝与实心截面多剪力键干接缝的抗剪承载力;同时在高约束应力下,应适当减小AASHTO规范公式中的摩擦系数,才能与试验结果一致.     

卷边角度对C型冷弯构件抗畸变屈曲性能的影响

应用有限条程序研究斜卷边的角度对轴压和纯弯作用下C型截面冷弯钢构件的畸变屈曲临界应力的影响.采用直接强度计算法分别得到各构件受畸变屈曲后的极限承载力,并与直卷边构件的计算结果进行对比.结果表明:受轴压和纯弯作用下,卷边与水平方向夹角在90°~120°之间时,构件的畸变屈曲极限承载力有不同程度的提升,在105°时构件的极限承载力提升最为明显.结果可供C型冷弯薄壁斜卷边槽钢工程设计参考.     

软土地基扩径桩竖向承载性能研究

扩径桩作为一种软土地基新型处理技术,它的存在使其承载性能优于传统桩基.本文通过在砂土中进行一系列尺寸相似比为10的扩径桩模型试验和PLAXIS 3D建模计算,研究扩径桩在抗压、抗拔条件下的承载性能与扩径体在荷载传递过程中的作用机制.研究结果表明:在良好持力层中,扩径体能显著提高等直径桩的抗压极限承载力1.76倍、抗拔极限承载力2.47倍,明显降低桩顶位移.扩径桩桩身轴力和侧摩阻力在扩径段均发生显著突变,但扩径体两端存在侧阻弱化现象.在下压荷载下,扩径桩表现出多支点摩擦端承桩特性;在上拔荷载下,扩径段的侧摩阻力表现出强化效应.修正了《建筑桩基技术规范》中单桩抗压、抗拔极限承载力参数取值,计算结果与试验值基本吻合,适用于预估扩径桩的竖向承载力.该研究结果可应用于软土地基中良好持力层的桩型选择.     

再生混凝土梁抗弯刚度计算方法

对国内外再生混凝土梁的抗弯刚度试验结果与采用我国现有规范给出的梁刚度计算公式得到的计算结果进行对比分析,结果表明现有规范公式不适用于再生混凝土梁。在分析再生混凝土刚度的影响因素的基础上,理论推导得出再生混凝土梁的刚度计算公式,该公式的计算值与试验值之比的平均值为1.01,方差为0.16,计算值与试验值吻合良好。     

三维实体退化虚拟层合梁单元在梁极限承载力分析中的应用

提出采用三维实体退化虚拟层合梁单元计算梁极限承载力的方法。考虑结构的几何非线性和材料非线性,利用该单元编制了极限承载力计算程序,并将其应用于梁极限承载力的分析。计算实例表明,该单元收敛快,稳定性好,在单元数较少的情况下,具有较高的精度。由于能克服块体单元或梁段     

施工扰动状态下软土力学指标的确定

基于扰动状态概念理论, 提出了统一扰动函数, 并结合宁波轨道交通1号线和2号线的十字板剪切试验资料, 预测了扰动状态下的软土工程指标(如地基承载力、压缩模量等), 研究结果可为宁波软土工程勘察设计中受扰动的软土物理力学参数的取值提供指导.     

曲线钢箱梁上翼缘有效宽度分析和实用计算方法研究

采用空间薄板有限元法,分析了曲线钢箱梁桥的有效宽度规律;通过算例分析验证了计算方法的准确性,提出了供工程设计参考的实用箱梁上翼缘有效宽度比计算方法;为完善规范有关钢结构箱梁桥上翼缘有效宽度计算提供依据.     

火灾后钢筋混凝土柱剩余承载力研究

进行了3个IS0834标准火灾作用后钢筋混凝土柱力学性能试验和3个常温下的对比试验,考察火灾作用对钢筋混凝土轴心受压柱和偏心受压柱破坏形态、变形特点及剩余承载力的影响．试验结果表明：火灾后钢筋混凝土柱在荷载作用下的破坏形态和常温下基本相同：在混凝土强度和升温条件相同的情况下,随着偏心率的增加,试件的承载力降低;火灾后偏压柱的截面应变分布基本符合平截面假定,但试件的抗弯刚度和极限承载力显著降低,经历90min的火灾作用后,试件的剩余承载力大约只有常温下极限承载力的25％～37％．     

钢-LVL组合工字形梁受剪性能研究

将单板层积材(LVL)和冷弯薄壁型钢通过结构胶复合形成工字形截面的组合梁,以组合梁的剪跨比、腹板和翼缘LVL厚度为参数,对9根钢-LVL组合工字形梁进行受剪性能试验,观察其在不同荷载作用下的破坏现象、破坏形态、应力变化及挠度的发展,对受剪承载力的影响因素进行分析,并提出组合梁的跨中挠度及受剪承载力的计算方法.试验结果表明,钢-LVL组合工字形梁的整体工作性能较好,组合效应显著,其受剪承载力与剪跨比、腹板厚度及翼缘厚度有关.当剪跨比小于2.5时,试件表现为明显的剪压破坏,腹板厚度、翼缘厚度的增加以及剪跨比的减小,可以有效地提高其极限受剪承载力.提出了组合梁的跨中挠度和受剪承载力计算模型,与试验结果吻合良好,实测挠度与计算挠度误差在8%以内,受剪承载力试验值与计算值平均误差不超过10%.     

多室正交异性板箱形梁桥剪滞的半解析法

将带有纵向加劲肋的多室梯形箱形梁桥作为正交异性板折板结构考虑,采用艾瑞应力函数法给出了平面应力状态时正交异性板一般边界条件下的二维应力及位移的解析表达式一般形式。然后根据板梁在二者连接处的纵向线应变与侧向曲率两个形变协调条件解出了多室正交异性板箱形梁桥的应力分布与剪力滞后的半解析公式,使用时采用类似于有限条法的步骤计算,但输入数据和运算时间却很少。该方法兼有解析法精确条理与数值法方便灵活的特点,可推广应用于高层筒体结构和带有曲线预应力钢索的箱形梁桥等。     

横材刚度对三角形与四边形塔架主斜材内力分配的影响

输电塔架的主材、斜材是其承载的主要构件,横材为主要的连接构件,横材的刚度会影响主材和斜材的内力分配。本文以五层三角形和四边形塔架为研究对象,推导出横材刚度为零和无穷两种极限时主斜材内力的理论计算表达式,通过对比得到横材刚度对主斜材内力影响的基本规律;进一步建立不同刚度的塔架模型,并对其进行数值计算,通过拟合得到主材内力随横材刚度的变化曲线。研究结果表明,塔架横材的刚度将影响主斜材的内力分配,适当增加横材刚度可有效分配主斜材内力,减少材料消耗,研究成果具有较高的工程应用价值。     

普通钢筋和碳纤维筋对预制节段桥墩抗震性能的影响

为了得到快速施工和利用新材料的预制节段桥墩设计方法,研究了部分钢筋替换为碳纤维筋时预制节段桥墩的水平承载力和破坏等级.首先通过与拟静力试验结果的比较证明了仿真分析的正确性,然后研究了部分普通钢筋替换为碳纤维筋,对拟静力循环荷载和地震地面运动分别作用时预制节段桥墩响应的影响.结果表明:碳纤维筋能提高桥墩水平承载力,增大有效刚度,降低等效粘滞阻尼比和滞回能量耗散.地震时程计算表明:部分普通钢筋替换为碳纤维筋时,使得预制节段桥墩在较强烈地震底面运动下不倒塌.利用绝对能量法分析了桥墩在地震地面运动下的能量吸收和耗散情况,并主要研究了4种桥墩试件在3种不同地震地面运动作用下的输入能量和滞回能量耗散,结果是随着桥墩输入地震能量的增大滞回能量耗散增长缓慢.     

受拉钢筋锈蚀后混凝土箱梁抗剪承载能力研究

为了研究不同服役时间的箱型截面混凝土桥梁上部结构抗剪受力性能和破坏机理,按1/4缩尺比设计制作了3片剪跨比1.27的工字型截面钢筋混凝土梁.首先进行纵向受力钢筋恒电流电化学快速腐蚀, 3个试件的受拉纵向钢筋锈蚀率分别为0、10%和20%,然后用两点加载法在万能试验机上进行抗剪承载力加载试验.结果表明:从S1到S3试件,随着纵向受力钢筋锈蚀率的增大,梁的峰值荷载降低,峰值荷载对应的挠度降低,极限位移降低;20%峰值荷载以下时S1和S2试件混凝土应变沿高度方向基本满足平截面假定,锈蚀率较大的S3试件则不满足平截面假定;非锈蚀钢筋混凝土梁用公预规斜截面抗剪承载力公式计算较为准确, 3种钢筋锈蚀混凝土斜截面抗剪承载力计算方法的结果基本一致,但随着钢筋锈蚀率增大, 3种方法的计算精度均有所降低.     

钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能有限元模拟与分析

基于ABAQUS/Explicit平台,本文分别采用累积损伤破坏模型模拟钢筋受拉断裂行为和混凝土损伤塑性模型模拟混凝土性能,建立了钢筋混凝土梁柱子结构抗倒塌性能分析的三维非线性有限元模型.文中详细地讨论了ABAQUS中累积损伤破坏模型模拟钢筋受拉断裂行为所需关键参数的取值,从而避免了以往采用自定义子程序分析钢筋断裂行为的不便.通过有限元模拟结果与文献中试验研究结果的比较,表明该模型可较好地模拟钢筋混凝土梁柱子结构的抗倒塌性能.基于该模型开展进一步分析,表明钢筋极限拉应变的取值对梁柱子结构抗倒塌极限承载力及对应挠度有重要影响,而目前《混凝土结构设计规范》对这一点并未考虑,有必要对这一问题进一步加强研究.