检修闸门门槽受剪承载力研究

现行水工混凝土规范对高水头闸门门槽的受剪承载力复核提出了要求,但尚缺乏对应的计算方法。为此,文章针对检修闸门门槽的受剪承载力展开了试验和数值研究。以拉西瓦水电站进水口检修闸门门槽原型为对象,设计了2组13个缩尺检修闸门门槽试件的静力试验,研究剪跨比、混凝土强度与横向配筋率对检修闸门门槽破坏模式和极限受剪承载力的影响。通过三维有限元数值仿真,补充说明对应参数的影响规律。最后基于试验结果通过回归分析提出计算检修闸门门槽的受剪承载力计算公式,并给出算例进行应用展示。研究结果表明检修闸门门槽的受剪破坏机理为斜压破坏,混凝土的抗剪贡献占主导地位,受剪承载力提升幅度和混凝土轴心抗压强度增幅相同。尽管提高配筋率可提升受剪承载力,但该方法经济性差。检修门门槽的名义剪压比在剪跨比0.16~0.22随剪跨比的增加而近似线性增加,但在剪跨比0.22~0.28基本保持不变。

考虑粘结滑移的平面组合式单元模型研究与应用

配有弯起钢筋的简支梁算例证明,在钢筋混凝土有限元计算中为得到合理的裂缝分布与裂缝宽度,需顺裂缝走向划分网格。当配筋复杂时,采用分离式单元模型计算裂缝分布是困难的。结合现有分离式和组合式钢筋混凝土有限单元模型的优点,推求了一种新的组合式单元模型。该模型既能模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移,较正确地得到裂缝分布与裂缝宽度,又能使混凝土网格划分不受钢筋位置的影响。拉拔构件、配有弯起钢筋简支梁和水电站蜗壳等算例表明,该模型网格划分方便、计算精度高,可用于工程设计。

圆形压力隧洞限裂配筋设计方法研究

为研究圆形压力隧洞衬砌合理的限裂设计方法,采用钢筋混凝土有限单元法对隧洞衬砌的受力特性进行分析,指出隧洞衬砌具有内力值随衬砌开裂区域增加而减小、配筋取决于裂缝宽度的限制要求而非承载力、规范中的裂缝宽度计算公式不适用等特性。通过对厚壁圆筒承载力计算公式的重新推导,指出该方法没有引入裂缝处环向钢筋应变最大值与环向钢筋在整个圆周内平均应变的比值ψ',使得钢筋面积计算值过小。鉴于隧洞衬砌的受力特性及没有合适的ψ'计算方法,建议取消厚壁圆筒公式,而采用钢筋混凝土有限单元法进行隧洞衬砌的配筋计算。对能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以裂缝宽度限值要求确定钢筋用量与布置;对不能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以限制钢筋应力来控制裂缝宽度,即以钢筋应力限值要求确定钢筋用量与布置。最后,通过较多的算例给出隧洞衬砌的钢筋应力限值,当保护层厚度为50mm时钢筋应力限值可取120MPa,当保护层厚度为100mm时钢筋应力限值可取100MPa。

水工钢筋混凝土结构有限元设计计算原则

通过分析若干结构工程设计遇到的困难和钢筋混凝土有限单元法的优势,指出钢筋混凝土有限单元法应用于水工结构设计与分析是十分必要的,也是十分有效的.通过对本构关系、单元模型、裂缝模型、材料强度和荷载取值等关键问题的讨论,提出了应用钢筋混凝土有限元法进行水工结构设计时应遵循的计算原则.

弹性地基上框架结构内力计算方法

将框架结构的地基梁单元细分,由弹性力学中的地基沉陷公式求得与细分后梁单元结点相对应的地基柔度矩阵,对柔度矩阵求逆得到地基刚度矩阵,与框架结构刚度矩阵叠加形成总体刚度矩阵;设置虚梁考虑边荷载;通过求解确定地基集中反力为受拉的结点,消除这些结点对地基刚度的贡献,进而考虑地基与地基梁的脱开问题;由梯形分布荷载作用下的梁单元固端剪力系数矩阵,建立由结点处地基集中反力求地基分布反力的关系式,形成了完善的半解析弹性地基上框架结构内力与地基反力求解方法,算例表明该方法有很好的精度。同时通过算例发现,不同地基模型对结构的总沉陷影响较大,但对结构内力、地基反力和沉陷差影响较小。

平面应变混凝土强度变形试验与等效单轴应变本构模型

利用自行研制的三向强度变形试验装置,进行了应力比α=σ1/σ3=0∶-1,0.05∶-1,0.1∶-1,0.2∶-1和0.3∶-1的拉压平面应变状态强度与变形试验.试验结果表明:在拉压平面应变状态时,混凝土破坏形态主要分为受拉和受压2种,应力比α=σ1/σ3≤-0.1时为受拉破坏,应力比α>-0.1时为受压破坏;在混凝土开裂或屈服前,应力应变关系呈线性.同时,根据试验结果给出了拉压平面应变状态的强度计算公式,完善了平面应变状态等效单轴应变本构模型.

平面应变状态混凝土等效单轴应变本构模型研究

推导了平面应变状态下的等效单轴应力 应变关系 .以应力 应变曲线试验值与计算值的误差达到最小为目标 ,反演出双向受压时相应于强度值的等效单轴应变值 ,并回归得到其计算公式 ;同时对一拉一压、双向受拉及一向开裂、双向开裂等受力状况提出了εic的计算方法 ;经对现有强度理论的分析比较 ,选择了适合平面应变状态的强度准则 ,从而得到了平面应变状态混凝土等效单轴应变本构模型 .

三峡升船机上闸首结构配筋方案研究

采用钢筋混凝土有限单元法对三峡升船机上闸首结构两种配筋方案进行研究。在钢筋混凝土方案中 ,通过研究不同配筋量与裂缝宽度之间的关系 ,得到满足设计要求的底板配筋 ;在预应力混凝土方案中 ,通过研究预应力吨位与裂缝宽度、底板应力的关系 ,得到合适的预应力吨位。还讨论了温度变化及混凝土徐变对预应力的影响。实践表明 ,钢筋混凝土有限单元法是非杆系混凝土结构配筋设计的一种有效方法。

三峡升船机塔柱底部实体混凝土结构温度配箭研究

在讨论了现有温度配筋方法之不足的基础上，指出合理的温度钢筋应采用钢筋混凝土非线性有限元方法，根据使用阶段最大允许裂缝宽度来配置．并运用这一概念对三峡升船机塔柱底部实体混凝土结构的温度配筋进行研究，分析了配筋量与裂缝开展、裂缝宽度之间的关系，确定了合理的温度钢筋用量，并与应力图形法进行对比．

混凝土与土体非线性对地基梁弯矩的影响

采用钢筋混凝土有限单元法研究土体和混凝土非线性对地基梁弯矩的影响。通过对土体和混凝土为线性和非线性4种不同计算模式,指出在考虑混凝土与土体为非线性时,其弯矩明显小于当混凝土与土体均假定为线性时的弯矩。要正确计算地基梁弯矩应同时考虑混凝土与土体的非线性,如不能同时考虑混凝土与土体的非线性,则在计算刚性地基梁时至少应考虑土体非线性,而计算柔性地基梁时则至少应考虑混凝土非线性,此时钢筋用量对设计荷载作用下的弯矩影响不大。此外,给出柔性地基梁弯矩折减系数β的计算公式,该系数定义为考虑混凝土非线性时的弯矩与郭氏表弯矩的比值,利用该系数可方便地由郭氏表弯矩得到考虑混凝土非线性时的弯矩。

混凝土三维等效单轴应变本构模型的研究

以应力 应变曲线的实验值与计算值的误差达到最小为目标，反演出相应于最大应力的等效单轴应变值εｉｃ ，并回归得到三轴受压时εｉｃ 的计算公式；对二轴受压一轴受拉、一轴受压二轴受拉及三轴受拉等受力状态提出了εｉｃ 的计算方法．算例表明本文的方法是合理的．

一种新的钢筋薄膜组合单元及其网格自动生成

提出了一种新的钢筋薄膜组合单元模型和薄膜单元结点信息生成技术。该模型能考虑任意方向的钢筋薄膜,使得单元网格的划分不必考虑钢筋的方位,克服了现有钢筋薄膜组合单元所存在的缺陷。应用本文提出的薄膜结点生成技术,只要给出钢筋薄膜四个角点的坐标,即可自动形成薄膜单元在组合单元中的信息。算例表明该模型方便可行,单元划分效率高,且能达到相当的精度。

钢筋混凝土框筒结构振动台试验研究

本文通过几何比例为1∶20的15层钢筋混凝土框筒结构的一系列振动台试验,分析了框筒结构的自振频率和振型的变化规律,研究了在单向(水平或竖向)和双向(水平与竖向)地震作用下的框筒结构的动力反应及其破坏机理,着重探讨了竖向地震对框筒结构地震反应的影响。实验结果表明,在弹性范围内,框筒结构在水平和竖向地震波作用下,当水平地震波保持不变时,结构的竖向加速度反应随竖向地震波量级的增大而增大,而水平位移和水平加速度反应保持不变。竖向地震是引起结构破坏的主要因素之一,因此在设计时应考虑竖向地震的作用。

裙梁强度及滞回曲线的有限元分析

构件的有限单元模型和合理的滞回曲线模型是框筒结构动力分析的基础。目前对框筒结构中的裙梁研究甚少,至今未见裙梁的滞回曲线模型。本文编制了大型钢筋混凝土有限元程序HOR-CFE,对裙梁进行了大量单调和反复荷载下的有限元计算,得到了裙梁的滞回曲线模型。验证结果表明,单分量模型仍适用于受弯破坏裙梁的动力分析。

尾水管施工期温度裂缝钢筋混凝土有限元计算

本文改进了钢筋混凝土有限单元法中的裂缝计算方法，推导了等效单轴应变本构模型下的徐变计算公式，并对大峡尾水管肘管段设置封闭块和不设置封闭块两种工况进行施工期温度裂缝的仿真计算，通过对裂缝成因的分析和两种工况裂缝分布及裂缝宽度的对比，指出设置封闭块作用不大，而且不设封闭块裂缝宽度能满足要求，因此取消封闭块是可行的。

大体积混凝土结构构件最小配筋率

通过回顾总结SDJ 20—78《水工混凝土结构设计规范》大体积混凝土结构构件配筋方法的演变过程,对比分析国内外各行业规范相关条文,研究条文依据的原理,提出新的大体积混凝土结构构件最小配筋率处理方法和相关条文建议。所提方法结合了现行DL/T5057—2009《水工混凝土结构设计规范》和ACI 318—14《Building Code Requirements for Structural Concrete》的优点,使其既能保证ρ<ρmin 时所需钢筋用量为固定值,又能保证γdM小于但靠近开裂弯矩Mcr时不会发生少筋破坏,且取消了DL/T5057—2009规范大体积混凝土最小配筋率条文只适用于“卧置在地基上以承受竖向荷载为主、板厚大于2.5m的底板”等限制。

钢筋混凝土框筒结构振动台试验研究及有限元分析

本文通过几何比例为1:20的15层钢筋混凝土框筒结构的一系列振动台试验,分析了框简结构动力持性的变化规律,研究了单向(水平或竖向)和双向(水平与竖向)地震作用下框筒结构的动力反应以及框简结构的破坏机理,着重探讨了竖向地震对框筒结构地震反应的影响。本文还应用三维杆系有限元弹塑性动力分析程序HODYNA对所试验的框筒结构进行分析,并与试验结果比较。此外,还从理论上探讨了竖向地震对框筒结构破坏的影响,并取得与试验结果相同的结论。

船闸裂缝成因及加固措施的研究

采用钢筋混凝土有限元法,分析某船闸的裂缝成因、危害和加固措施.计算结果表明,裂缝是由于结构未配置温度钢筋,由寒潮作用引起的.因此,即使在气候温暖的南方,大体积(或尺寸较大)混凝土结构也应配置温度钢筋.同时分析表明,此结构采用拼缝盖梁加固是可行的、且经济方便.实践证明,钢筋混凝土有限元法是分析非杆系结构受力过程的一种有效方法.

钢筋混凝土有限元分析中 Darwin 模型下的徐变计算

在现有徐变计算方法的基础上，提出了适用于Ｄａｒｗｉｎ模型的徐变计算方法．给出了混凝土未开裂和开裂时的徐变计算公式．实际工程算例表明，本文提出的方法是合理的．

混凝土等效单轴应变本构模型中εic计算公式的改进

本文讨论了混凝土等效单轴应变本构模型中，相应于最大应力的等效单轴应变εｉｃ计算公式的不足，并根据现有的试验资料，以应力应变曲线的实验值和计算值的误差达到最小为目标，反演得到εｉｃ值，回归出新的εｉｃ计算公式，算例表明新的计算公式能得出更满意的结果。