预应力混凝土梁的参数有限元分析

分析了非预应力筋面积、非预应力筋的屈服强度对预应力混凝土梁抗弯强度和结构性能的影响.利用非线性梁单元理论建立了预应力混凝土梁的非线性有限元模型,提出的分析模型可用于预测预应力混凝土梁从开始加载直至失效的非线性全过程响应.利用建立的分析模型对预应力混凝土梁进行了参数分析,所得的结果可为预应力混凝土梁的优化设计提供参考.     

碳纤维材料应用于桥梁工程的耐久性研究

力学性能优异的碳纤维增强复合材料(CFRP)在桥梁工程中具有广泛的应用前景,然而CFRP 材料及其与桥梁结构组合体系的耐久性还有待研究。笔者对近年来对 CFRP 材料、CFRP材料加固混凝土梁(柱)、CFRP筋－混凝土主梁的耐久性及劣化机理等问题的研究成果进行系统的归纳和总结。指出：桥梁用CFRP材料多因素耦合环境加速腐蚀试验方法、CFRP材料应用于桥梁工程的防腐措施、CFRP材料与结构的组合界面力学行为随环境变化的规律、含CFRP材料的桥梁结构耐久性年限理论预测模型以及 CFRP 拉索和预应力筋的锚固体系耐久性等有待进一步研究。     

预应力混凝土梁非线性有限元分析

建立了基于有限元方法结合增量迭代混合法研究适用于预应力混凝土梁非线性全过程分析的数值模型,提出的算法能较好地处理梁加载过程的响应变化,以及可穿越梁破坏前可能出现的极值点问题.并利用该数值模型分析评估了预应力筋配筋率、有效预应力对预应力混凝土梁性能的影响,该模型所得结果可为预应力混凝土梁的优化设计提供相应的参考.     

节段拼装混凝土桥墩抗震性能研究

利用纤维模型方法对无粘结预应力节段拼装桥墩进行了拟静力试验仿真分析,通过与试验结果的比较验证了计算方法的正确,然后进行了恒载轴压比、预应力筋配筋率、普通钢筋配筋率参数分析.在一定范围增大恒载轴压比时,承载能力和屈服力均有显著提高,但恒载轴压比太大时,只提高了屈服力,极限承载能力保持不变;随着恒载轴压比增大,累积能量耗散也逐渐增大.预应力筋配筋率在小范围内增大时,骨架曲线基本一致,但当预应力筋配筋率增大到一定程度时,承载力和屈服力有较大提高,累积能量耗散也显著增大.随着普通钢筋配筋率的提高,承载力和屈服力提高;能量耗散对普通钢筋配筋率比较敏感,随着配筋率的增大,能量耗散显著增大,可以通过增加普通钢筋配筋率来提高桥墩耗能能力,但同时残余位移增大.     

流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段应力分析

斜拉桥索梁锚固区是结构受力关键部位,构造与受力复杂.为掌握流线型箱梁斜拉桥索梁锚固段的应力特点,采用通用有限元软件ANSYS建立索梁锚固段实体计算模型,并通过光弹试验验证模型正确性.在此基础上,分析索梁锚固区的应力分布以及结构传力特点.研究结果表明,加载端设在计算长度外的2倍桥宽处,可消除边界效应影响;在不利荷载作用下,结构以受压为主,应力分布均匀,且应力数值小;横梁横向受弯,合理的预应力设计使得横梁全截面受压;细化构造设计可缓解过人孔洞转弯处及斜拉索锚固点应力集中.     

预应力混凝土薄壁曲线梁空间分析的刚度法──Ⅱ．薄壁曲线梁预应力的空间分析与应用实例

本文通过矢量分析和伏拉索夫曲线梁平衡微分方程将曲线梁中任一空间预应力筋的作用换算成等代空间荷载，然后根据薄壁曲线架空间翘曲单元的刚度矩阵与等效节点法算式，可以方便地应用通常的刚度法进行预应力混凝土薄壁曲线架的空间结构分析。为了验证方法的正确性，通过与美国Ｓｃｏｒｄｅｌｉｓ用曲线有限条法的计算结果以及一个预应力混凝土曲线梁模型实验的一比较，表明本文对曲线梁预应力空间分析所提供的方法具有足够的精确性。最后结合一工程实例对预应力引起的曲线架内力作了分析。     

预应力CFRP板平板锚具承载力评估理论与试验研究

为揭示CFRP板平板锚具的锚固机理, 建立了该锚具的承载力理论模型, 并利用该模型预测CFRP板平板锚具的临界锚固长度. 通过试验获得了模型所需的锚固界面剪应力与压应力的关系式. 该模型研究了锚固区界面剪应力的纵向折减及横向压应力分布的不均匀性, 并通过试验测得了界面剪应力的纵向折减系数. 利用上述模型就平板锚具设计参数对锚固性能的影响进行了分析. 结果表明, 界面剪应力折减率随着锚固长度的增大而增大, 横向压应力分布的不均匀性随着锚固宽度的增大而增大, 增大界面压应力和夹板厚度能有效提高横向压应力分布的均匀度; 临界锚固长度随夹板厚度的增大而减小, 且当夹板达到合适厚度后继续增大, 对临界锚固长度的影响逐渐变小; 随着界面压应力的增大, 界面剪应力增大, 临界锚固长度减小; 对于工程常用CFRP板尺寸100mm×2.0mm, 当界面压应力取100MPa, 平板锚具夹板厚度取32mm时, 所需的临界锚固长度为296mm, 对应的锚具设计承载力为480kN, 理论上能使CFRP板抗拉强度获充分发挥.     

BFRP筋混凝土梁受弯性能的试验研究

通过3个BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土简支梁和3个普通钢筋混凝土简支梁的受弯性能试验,研究了其在不同配筋率下受弯性能的差异,得到了BFRP筋混凝土梁的裂缝分布特征、极限荷载、荷载-挠度和荷载-应变关系,分析了其极限承载力和延性,并通过对BFRP筋混凝土梁受弯承载力理论值与试验值的对比,分析了BFRP筋混凝土梁的破坏特征以及不同配筋率对其影响,并且验证了BFRP筋混凝土简支梁平截面假定的准确性.     

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.     

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。     

预应力混凝土薄壁曲线梁空间分析的刚度法──Ⅰ．薄壁曲线梁空间分析的刚度法

本文在曲线格子梁理论基础上，通过能量法推导出了空间薄壁曲线梁考虑翘曲作用的单元刚度矩阵与在各种均布荷载作用下单元的等效节点力算式，从而为用刚度法进行预应力混凝土薄壁曲线架空间结构分析提供了理论基础。在分析中考虑了截面形心与剪心不重合对内力的影响，为了验证计算方法的正确性，通过几个实例与Ｄｅｂｒｏｗｈ按薄壁曲线梁翘曲扭转理论的解析解比较十分吻合．说明本文方法与其程序的可靠性。     

曲线高架桥的动力特性研究

本文以薄壁曲线梁的翘曲扭转理论和有限元方法为基础,推导了一种考虑翘曲影响的空间曲线箱梁单元。这种箱梁单元除计及曲梁空间6个位移自由度外还增加了一个翘曲位移自由度,用以反映曲线高架箱梁桥的振动。作为应用实例,本文对不同的几种曲线桥型进行了动力特性的分析。文中还讨论了对曲线桥动力特性方面的影响因素,绘出了它们与结构固有频率之间的关系曲线。     

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。     

无粘结力后张预应力钢筋在桥梁建设中的应用

为了解决天津永和斜拉桥主梁块件预制，首次提出在三向预应力块力中竖向预应力篇采用无粘结为预应为粗钢筋，主要解决块件断面较弱制孔困难，压浆串浆，简化施工工序。     

城市曲线斜支承桥梁的分析

本文以线性正交支承曲线格子梁理论为基础、对城市高架桥和立交桥中正在研究的斜支承曲线桥梁提出解析方法。通过与日本一座斜支承三跨连续的曲线桥的理论值及实验值的比较,计算结果吻合良好,验证了本方法的可靠性。此外,本文还分析了斜支承的斜角对曲线桥截面内力与支座反力的影响。     

薄壁曲线梁空间等效节点荷载

本文根据断面周线不变形的薄壁曲线架翘曲扭转理论，用能量原理和力法导出了空间曲线架在八类荷载作用时的固端力计算式。它与作者导出的空间薄壁曲线架的单元刚度矩阵为应用矩阵位移法进行薄壁结构空间分析提供了必要的理论基础。在分析中，考虑了断面的剪切中心与形心不重合的影响。     

城市曲线斜支承桥梁分析的刚度法

本文以线性正交支承曲线格子梁理论为基础,对城市立交桥和高架桥中正在研究的曲线斜支承桥梁提出刚度解法。通过一座五跨斜支承曲线与直线组合桥梁体系解析方法的比较,两者计算结果十分吻合,验证了本方法的可靠性。     

上海一座多联曲线高架桥的分析

本文对上海一座具有悬臂铰节点的多联曲线连续箱形梁桥的可行性方案提出了两种比较实用的分析方法。第一种分析方法系基于曲线薄壁梁的翘曲扭转理论的解析法,第二种为考虑翘曲作用的曲线格子梁理论的刚度法。所得分析结果基本吻合,它表明两种方法的可靠性。两者比较,后者节省机时,应用简捷而且不受支座条件和断面变化的限制,具有更大的适应性和灵活性。本文系国家自然科学基金资助研究项目“大城市高架桥理论分析的研究”的内容。有关的计算机程序现已扩充应用于其它形式的曲线桥梁分析。     

Hg2Br2声光器件的换能器带宽和镀层厚度的确定

提出用环氧树脂聚合物作为换能器与Hg2Br2声光介质的缓冲层(粘接层)，设计Hg2Br2声光器件的换能器。根据换能器等效电路网络分析法，就x切LN／Hg2Br2声光器件的电极层各种金属材料和厚度计算了换能器损耗TL随规一化频率f／fo的变化关系。从声光器件的布喇格带宽和工艺条件出发，优化选择了换能器损耗为3dB范围内的换能器结构、电极层材料及其厚度和压电层厚度，并确保了换能器的倍频程带宽。