预应力混凝土结构抗爆性能试验研究

随着我国城市建设的飞速发展,人们迫切希望能将预应力混凝土结构用于平战结合的大跨度地下工程。但由于迄今为止国内外对预应力混凝土结构的抗爆性能知之甚少,长期以来预应力混凝土在抗爆结构中的应用一直是个禁区。本文给出了一例后张无粘结部分预应力混凝土梁板柱形结构模型在平面装药爆炸条件下的大比尺化爆相似模拟试验。模型的几何相似比例为1∶5,加载平面空气冲击波超压分别为70kPa、130kPa和320kPa。试验结果给出了在完全弹性状态、荷载略高于设计承载力状态和接近极限破坏状态下无粘结部分预应力混凝土结构的宏观试验现象和大量实测试验参数和实测波形曲线,并进行了简单的数据分析。试验结果表明:设计合理的预应力混凝土梁板柱形结构具有很好的延性,不会发生令人担心的脆性破坏,完全可以用于抗爆结构。     

部分预应力混凝土梁抗冲击性能试验研究

通过在跨中施加一落锤冲击荷载的方法,研究了3根无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,测得了无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动态位移延性和极限承载能力,分析了落锤重力势能对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力。肯定了无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,完全可用于大跨度地下结构。     

1.09万m^3蛋形壳体结构无粘结预应力张拉分析

本文通过对杭州市四堡污水处理石蛋形消化池无粘结预应力张拉对混凝土结构影响的试验研究,测定了张拉应力的影响范围,分析了预应力张拉工艺,比较了规范与施工相近有关系数的取值,提出了供设计、施工参考采用的控制张拉力和张拉工艺等。     

预应力混凝土空间组合式滑移模型

考虑预应力钢筋和混凝土间的粘结滑移效应,结合组合式模型和分离式模型的优点,提出了一种预应力混凝土空间组合式滑移模型。通过预应力钢筋和混凝土单元交点处的虚拟结点,将模拟预应力钢筋和混凝土交界面的无厚度环形粘结单元嵌入组合单元中。粘结单元忽略预应力钢筋-混凝土间的径向相对位移,通过内、外表面的切向位移差值表征预应力钢筋的相对滑移量。基于位移有限元框架,根据预应力钢筋、混凝土、粘结单元各自的本构模型,由虚功原理推导出三者对组合单元刚度矩阵的贡献,建立了该空间组合式滑移模型的有限元平衡方程,并给出了有限元计算流程。在该模型中,预应力钢筋能以任意形式穿过混凝土单元而不需考虑其走向,网格划分灵活;对单个粘结单元而言,在平衡方程中缩减了2个虚拟结点的6个自由度,自由度数减少了8%。     

钢筋混凝土结构非线性全过程分析方法及其应用

对普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构在单调荷载及低周反复荷载的下受力全过程进行了模拟分析,程序设计中考虑了材料非线性,几何非线性,轴力二次矩,铺固钢筋的粘结滑移,混凝土的裂面效应,材料的双切线模量以及预应力的特点（包括次内力,预应力筋的应变滞后及其对混凝土裂面效应的影响等）等多种非线性因素的影响,典型算例表明,本文程序的计算值与试验结果吻合良好。     

预应力等效荷载的应用及非线性阶段计算方法

等效荷载概念在预应力结构的研究和设计中存在广泛应用．依据等效荷载的经典定义,对线性变换后预应力等效荷载是否变化进行论述,指出采用等效荷载法计算预应力混凝土受弯构件在使用阶段的预加力反拱值时,应取用净截面刚度．针对工程界提出的一些观点,用解析方法证明直线、抛物线组合线型力筋的预应力作用仍可用等效荷载法计算,以及等效荷载法并不存在与预应力筋线型相关的局限性．为回答无粘结、有粘结预应力筋应力增长后等效荷载是否变化的问题,提出实时等效荷载的概念,建立了预应力混凝土梁实时等效荷载的计算方法．推导基于实时等效荷载的承载力极限状态平衡方程,并证明其与将预应力筋完全作为抗力材料的平衡方程具有等价性．最后,介绍了实时等效荷载运用于预应力结构非线性阶段变形计算时所体现的优越性．     

无粘结预应力双向板优化设计方法研究

本文在对无粘结预应力双向板两个方面平衡载荷分配方案分析的基础上,建立了两个方向预应力筋面积与总平衡荷载的关系式,在满足极限状态、正常使用极限状态和构造要求的条件下,使结构的造价达到最佳。     

缓凝砂浆在单螺杆挤出机中的流动分析

在预应力钢筋上连续包裹一层缓凝砂浆是新型缓粘结预应力混凝土体系得以工程应用的关键。为了弄清包覆过程,了解物料性能、加工条件和螺杆参数等输入变量对包覆输出结果的影响,基于缓凝预应力筋包覆试验,运用Polyflow软件,对宾汉姆体的缓凝砂浆在螺旋槽内流动和变形情况进行CFD(computational fluid dynamics)模拟。得到了可视化的速度场和剪切速率场,模拟了分析螺杆转速、螺杆几何参数对物料流变特性的影响。模拟结果可视,且直观地验证了包覆试验现象,揭示了包覆机理,为包覆装置可靠作业和结构优化提供了理论依据。     

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通过对预应力FRP放张后端部应力状态的分析后发现,适当加大粘结层的厚度和提高 粘结层的变形性能可大幅度提高端部粘结锚固的能力,满足预应力加固的需要. 附加 的简易锚固措施可进一步提高锚固能力和可靠性. 分析为预应力FRP加固技术的成本降低 和施工工艺简化提供理论依据.     

体外预应力索与简支梁耦合振动的特性

体外预应力结构是一种由体外索和普通结构组成的预应力组合结构,被广泛地应用在各类结构中。基于体外预应力索与梁耦合振动的振动特性,建立体外预应力梁振动模型,推导出了不同体外预应力束线型等直线弹性梁的自振频率方程。在体外预应力钢束混凝土梁电磁激振器扫频试验中,测试了不同预应力条件下梁的基频。理论和试验研究表明体外预应力束线型、预应力束拉伸刚度和梁振型模态对梁自振频率的影响是明显的。     

粘结固体润滑膜及其应用

粘结固体润滑膜是固体润滑材料的主要类型之一，因其性能优异而获得了从民用机械到空间技术等各个方面的广泛应用，几乎可以用到工程实际中所有的摩擦部件上．近年来，我国粘结固体润滑膜的应用除在航空航天等尖端技术方面继续保持原有的优势外，其在民用机械中的应用也在逐年增多．但是，由于大多数工程技术人员目前对粘结固体润滑膜还不够了解，实际使用中尚有一定的困难．针对这种情况，并且为了推动国内粘结固体润滑膜之研究与应用的更快发展，系统地对这类固体膜的分类、性能特点、制备工艺和典型应用等进行了综合介绍与评述，指出要充分发挥粘结固体润滑膜的优势，利用其创造更大的社会效益和经济效益，就应当重视开展对这种固体润滑材料与技术的工业应用研究．     

火灾下无粘结预应力筋应力-应变全过程分析

火灾下预应力筋的膨胀应变、高温蠕变较大,对其受力的影响也较大。提出了通过对火灾下各时间段、各微段无粘结筋膨胀应变、高温蠕变以及无粘结筋总伸长量的分析来得到无粘结筋应力以及应力引起的应变,从而完成无粘结筋应力一应变全过程分析的方法。计算借助编程完成,将火灾下无粘结筋应力变化的计算值与相关的试验数据进行比较,吻合程度较好。...     

钢筋与混凝土粘结本构关系的数值模拟

钢筋与混凝土间的粘结本构关系是混凝土结构弹塑性有限元分析的基础之一。针对这一基本问题，本文提出了通过数值模拟方法研究粘结本构关系的思路。采用不连续介质力学问题的界面元法，编制了三维问题的界面元分析程序，用以对混凝土结构中钢筋与混凝土界面的粘结性能进行细观力学分析。通过对两类测量粘结应力以及滑移的典型试件(单端拉拔试件和两端对拉试件)的分析，表明计算结果与试验结果吻合良好。     

预应力锚索加固岩体的应力损失分析

预应力锚索加固岩体的效果取决于预应力的大小。为了保持岩体长期稳定，必须长期保持有足够的预应力。岩体随时间产生的变形、锚索松驰、腐蚀、结构的不同等因素都将造成锚索预应力损失。这对加固效果带来不良影响。本文着重研究岩体随时间的变形产生的预应力损失。     

空间薄膜阵面结构褶皱的实验研究

阵面薄膜上的褶皱会显著影响航天器性能,褶皱控制也是薄膜航天器研发的难点。本文采用白光扫描技术,测试了一个正方形薄膜阵面结构在纯剪切作用下的褶皱特性。测试结果显示,随着剪切力的增大,结构膜面褶皱数增加,褶皱幅度增大,膜面平整度降低。随着膜面预应力的增大,膜面上的褶皱数略有增大,褶皱幅度有所减小,膜面平整度有所提高。测试结果还显示,膜面上粘结缝的存在、以及粘结缝与剪切力间的方位关系对膜面褶皱有复杂的影响。论文所得结论对薄膜阵面结构设计研发具有参考价值。     

预应力混凝土桥梁结构非线性仿真研究

针对现代预应力桥梁结构受力复杂、非线性效应明显的问题,从理论上对其非线性仿真方法进行了探讨。通过在实体等参元中引入梁和板壳等理论,提出了用于复杂混凝土桥梁结构仿真建模的实体退化系列单元;从预应力筋的实际作用机理出发,提出了预应力效应分析的二阶段法;建立了混凝土徐变的三参数粘弹性模型,并推导了三维徐变效应分析的递推公式;从几何非线性、材料非线性及求解方法等三个方面对混凝土开裂及极限承载能力分析的具体实现方式进行了讨论。用三个算例分别对预应力、徐变及极限承载状态等的分析方法的有效性进行了验证。结果表明,本文方法能更真实有效地模拟实际结构,客观分析预应力及徐变的三维效应,可以准确预测结构的开裂及极限承载状态,具有很强的适用性。     

无粘结预应力混凝土板火灾行为的非线性分析

火灾试验研究表明,火灾下无粘结预应力混凝土受弯构件的变形非常大,其中转动也很大,尤其是单面受火的板,是典型的材料非线性、几何非线性问题。如何对其进行精确、高效地求解是值得关注的问题。而基于S-R分解原理的更新拖带坐标有限元法有诸多优点:有利于跟踪变形物体中各点的变形;保证单元的质量守恒;在有限元增量法求解时,还可以避免对坐标的修正;而且将转动作为一个独立的自由度,提高了求解效率。在升温过程中,虽然预应力钢筋的应力处处相等,但其各点的温度不同,导致各点的温度应变、蠕变、塑性应变均不同。预应力筋必然产生滑移。本文采用该方法对火灾下无粘结预应力钢筋混凝土板进行编程分析。通过实际算例验证该算法的可靠性,该方法求解效率高,精度也比较好。     

预应力杂交结构的屈曲分析

含有预应力索的半刚性大跨度空间结构是一种非常有生命力的杂交钢结构形式,对应用日益广泛的空间杂交结构的正确分析是保证结构安全设计的前提,屈曲分析通常是这类结构分析的主要内容之一,结构的屈曲分析可分为特征值屈曲分析和非线性屈曲分析。论文首先阐述了结构特征值屈曲分析和非线性屈曲分析中的分枝屈曲分析的基本理论,提出了含有恒定荷载的预应力结构特征值的求解方法,明确正确应用屈曲理论对保证工程安全设计的重要性,然后应用有限元软件ANSYS对待建的安徽大学体育馆新型弦支网壳屋盖结构进行了特征值屈曲分析和分枝屈曲分析,提出应用通用有限元程序跟踪结构分枝屈曲路径的方法,本文结论对预应力杂交结构的屈曲分析具有指导意义。     

预应力混凝土T形梁桥动力特性分析模型

本文对预应力混凝土Ｔ形梁桥动力分析建方法进行了详细研究。将桥梁划分为梁段单元,考虑Ｔ形梁的弯曲、自由扭转、约束扭转变形以及桥梁局部构件（如横隔板等）的作用,由能量原理建立结构的单元特性矩阵。实践应用表明,本文提出了方法使用方便,适合于计算机求解,是装配式预应力混凝土Ｔ形梁桥结构动力分析的一种实用可靠的方法。     

升温条件下偏高岭土基地质聚合物粘结剂的粘结性能研究

结构加固中应用的环氧树脂等有机粘结剂的耐高温性不足,升温条件下易丧失力学性能导致结构失效。本文以偏高岭土基地聚物作为无机粘结剂,通过不同温度下的钢-钢拉伸剪切试验和表层嵌贴CFRP-混凝土拔出试验,考察地聚物粘结剂在升温条件下的粘结性能变化规律。试验结果表明:在常温环境下,树脂粘结剂的粘结性能优于地质聚合物粘结剂的粘结性能;但在本文试验设置的升温条件下,树脂粘结剂试件的粘结承载力明显下降,而地质聚合物粘结剂试件的粘结承载力则基本不受温度变化的影响。对粘结界面的粘结滑移本构关系的分析表明,随着温度升高,树脂粘结剂的最大粘结应力逐渐降低,其对应的滑移量也有所增大;与之相比,地聚物粘结剂的最大粘结应力及滑移均未随温度升高发生显著变化,证明了地聚物粘结剂的粘结性能对本文试验温度不敏感。这表明地质聚合物具有较好的耐高温性能,有发展无机粘结剂的潜力。