单边螺栓连接中心支撑钢框架抗震性能分析

目的为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果结果表明:试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。

碳纤维加固具有初始裂缝的钢筋混凝土梁弯曲裂缝特性试验研究

进行了碳纤维加固具有初始裂缝的钢筋混凝土受弯梁的试验研究,研究发现,加固梁的裂缝具有间距小、宽度窄等特性,有利于结构的裂缝控制。还分析了加固梁具有这些特性的原因。

纤维对轻骨料混凝土的SHPB冲击性能影响

以LC30全轻混凝土和石轻混凝土为基准,对聚丙烯纤维(PPF)、钢纤维(SF)和玄武岩纤维(CBF)不同组合掺入方式,分别进行了静力试验和SHPB冲击试验。结果表明:纤维能有效提高试件的韧性和完整性,且纤维和骨料的弹性模量越高越显著;在相同应变率条件下,纤维也能有效提高动态强度增长因子(DIF)、峰值应力、峰值应变和总能量比,且与纤维指数(RI)具有良好的相关性,并随RI增大而增大。

外贴CFRP加固混凝土梁裂缝间CFRP与混凝土界面粘结性能研究

碳纤维(CFRP)布与混凝土界面的粘结性能是影响CFRP加固构件性能的关键因素,为了更好地理解其对构件性能的影响,进行了外贴CFRP加固混凝土梁纯弯段内CFRP-混凝土界面粘结性能的研究,建立了研究相邻裂缝间CFRP-混凝土界面粘结滑移的解析模型。该模型不仅可以给出粘结界面上滑移和剪应力的分布,还可以给出外贴CFRP加固混凝土梁中相邻裂缝间各材料的应力分布,进而进行构件开裂分析等。将裂缝间CFRP应变实测分布与模型计算结果进行了比较,结果表明:由该模型导出的CFRP应变分布与试验结果吻合较好。

FRP加固钢筋混凝土梁实用刚度模型

为了解决正常使用荷载下FRP加固钢筋混凝土梁的变形预测问题,本文基于刚度解析法建立了该类构件的实用刚度解析模型,模型中引入了β和λ两个参数分别用以考虑FRP使受拉钢筋和受压混凝土变形减小从而对构件刚度的影响。然后利用该模型预测了加固构件的跨中挠度,并与实测结果进行了比较,两者之间吻合很好。研究表明,加固梁的刚度随FRP用量的增加而提高;所提出的刚度模型简单实用并具有较高的预测精度,可以作为工程设计的参考。

高温后全轻页岩陶粒混凝土与钢筋的拉拔试验研究

钢筋与混凝土的高温粘结性能是结构抗火设计和灾后评价的依据。通过全轻页岩陶粒混凝土(ALWSCC)与335级Φ16 mm月牙肋钢筋(CRB)和光圆钢筋(PSB)分别经历20℃(常温)、300℃、400℃、500℃后的拉拔试验,分析了高温导致粘结性能劣化的特征参数,并与普通混凝土(NWC)和再生混凝土(RAC)进行了比较。结果表明:高温不仅造成混凝土色泽变化、表面疏松、缺棱掉角现象及沿CRB顺筋裂纹(宽度分别为0.03~0.1 mm、0.1~0.18 mm和0.18~0.22 mm),而且破坏形式从拔出破坏到劈裂破坏和劈裂-拔出破坏;τ-S曲线整体下降、峰值粘结应力残余强度(ατ0)降低、峰值滑移系数(βS0)增大和峰前耗能减小;但月牙肋对拉拔荷载的贡献率却均在85%左右;以ατ0和βS0作为评判指标,上述三种混凝土中ALWSCC具有更好的抗火性能;以抗压和劈拉残余强度及上述粘结性能指标作为判断条件,可将500℃作为临界温度以指导试验设计和火灾评价。

FRP加固钢筋混凝土构件裂缝研究进展与探讨

外贴FRP材料是一种非常流行的钢筋混凝土结构加固技术,但是与加固后构件承载力相比,在FRP加固构件正常使用性能方面的研究仍不够深入,尚存在许多值得探讨的问题。本文在总结分析国内外已有研究成果的基础上,研究了外贴FRP加固钢筋混凝土构件裂缝开展的机理和特点,分析探讨了我国钢筋混凝土构件裂缝开展性能预测方法用于该类加固构件时的适用性和存在的问题,并探讨了影响FRP加固构件裂缝形成及开展的主要影响因素,最后提出了建立新的裂缝预测模型的必要性。

人工凿毛混凝土面粗糙度评定新方法

简要介绍了国内外对混凝土粘结面粗糙度评定的方法,在此基础上提出了用一种自制的粗糙度测定仪进行混凝土粗糙度测定的方法,并针对该测定仪提出了多元线性回归法对人工凿毛混凝土面进行粗糙度评定的方法,该方法简便、快速、高效,能够有效地在实际工程中应用。

结构力学教学中学生创新能力培养的探讨

学生创新能力的培养是社会发展进步的强烈需求。本文提出了创新能力培养的三个重要环节,并结合《结构力学》的教学实践,提出了通过理论联系实际激发学生的专业兴趣、注重基础知识培养综合能力以及强化问题意识刺激创新思维的培养途径。

混凝土表面粗糙度评测新方法

介绍了一种自制的粗糙度测定仪 ,该仪器操作简便 ,测量快速。针对该测定仪提出了曲面拟合法和测点数据平均法两种测量混凝土表面粗糙度的方法 ,能够有效地在工程中推广应用。并将两种方法与灌砂法进行了比较 。

课堂演示实验在结构力学教学中的应用

实验教学是很多理工科课程的重要教学环节,但是很多课程的实验教学模式还不够成熟,且开设困难。针对这一问题,本文以结构力学课程为例,分析当前高校结构力学实验开设难、开设少的原因,对比了几种典型实验方式的优劣。重点讨论了课堂演示实验的优势和实施办法,探索并列举了诸多简便易行的课堂演示实验案例。实践表明,课堂演示模型用日常简易材料制成,易于调动学生的参与积极性,同时增强学生的动手能力及理论联系实际的能力。最终提出了多种实验方式相结合的结构力学实验模式,可为当前高校结构力学和相关课程的课堂教学及实验环节提供借鉴。

新时代背景下结构力学课程思政的教学探索

在专业课程中融入思政元素,是新时代背景下高等学校本科教育的要求。本研究结合结构力学课程培养目标,归纳总结了该课程所蕴含的爱国情怀、哲学思维、核心价值观、立德树人等思政育人元素,提出了案例教学、实践教学、发现式教学、启发研讨式教学等教学设计方法,并对做好课程思政的教师提出了建议要求。在结构力学中进行课程思政,有助于落实立德树人的根本任务,提高课程的教学效果,这也为实现土木工程专业"三全"育人目标提供了参考。

超高层建筑涡激振动不稳定现象分析

为了研究方截面超高层建筑涡激振动不稳定现象的特点及原因。进行了多自由度气弹模型风洞试验,对模型表面风压和模型顶部涡振位移进行了同步测量;定性分析了模型表面风压和涡振位移响应的瞬时频率及瞬时相位关系。结果表明:在共振临界风速下,涡振位移幅值并不稳定,涡振位移时程曲线表现为间歇性的"葫芦波";并且,模型表面风压频率和模型风振频率并不是一个恒定的值,二者时程的相位差一直处于波动状态,即没有构成一方"俘获"另一方的"锁定"现象;说明超高层建筑实际共振并不是理想的稳定共振,瞬时风压频率和位移频率的动态差异是涡激振动不稳定现象的直接原因。

结构损伤定位中模态应变能法的改进

针对现有模态应变能法对结构有限元模型精度要求较高的不足,引入单元定位矩阵,对其进行了改进。改进后的方法损伤指标的构建不需要结构损伤前单元刚度矩阵,降低了对结构有限元模型的精度要求,并避免了由此产生的二次误差。为验证方法的有效性,利用简支梁有限元模型数值模拟了两种典型损伤工况,结果表明,改进后的方法提高了损伤定位的识别精度,并且计算简便,有望用于实际工程中。

纤维对全轻混凝土的断裂性能影响

断裂性能是评价纤维对混凝土性能影响的重要指标之一。通过三点弯曲梁断裂试验,对以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准,及钢纤维(SF)、玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PPF)的不同组合掺入方式,分别研究了纤维对全轻混凝土的抗压和劈拉强度、初始和失稳断裂韧度、断裂能和延性指数的影响规律。结果表明,SF单掺或双掺时,对抗压和劈拉强度、韧性指数的影响程度区别不大,但后者较其他纤维则具有倍数级区别;对失稳断裂韧度和断裂能影响程度最大的依次是SF+BF、SF+PPF、SF;断裂能依赖于荷载-挠度曲线,延性指数依赖于断裂能,且断裂能与失稳断裂韧度具有显著的线性关系。

碳纤维布在混凝土结构弯剪加固中破坏形式的分析

分析了碳纤维布在混凝土结构的受弯及受剪加固过程中可能出现的破坏形式,并着重分析了常见的剥离破坏的破坏机理,提出了一些建议。

再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响分析

为了研究再生轻骨料取代天然骨料对混凝土抗压强度的影响,以再生轻粗骨料取代率和干表观密度为变化参数,设计并制作了15个标准立方体试块进行抗压强度试验。试验记录了试块的破坏过程和破坏形态,实测了试块的干表观密度和立方体抗压强度,基于最小二乘法原理,拟合分析了干表观密度与取代率、立方体抗压强度与取代率之间的关系曲线,探讨了变化参数对立方体抗压强度的影响规律。研究结果表明:再生轻骨料混凝土试块最终出现劈裂破坏;干表观密度与取代率或者立方体抗压强度与取代率线形相关性较高;再生轻骨料混凝土立方体抗压强度随干表观密度的增加或再生轻粗骨料取代率的减小而逐渐增大。

基于拉拔试验钢筋与全轻混凝土的黏结破坏模型分析

为了探讨热轧月牙肋钢筋和热轧光圆钢筋在全轻混凝土(ALWC)中的黏结滑移性能,进行了不同工况下的拉拔试验,得到了拉拔力-位移曲线(F-S曲线),并观察了破坏形态。结果表明:光圆钢筋只发生拔出破坏,而月牙肋钢筋则会出现拔出破坏或劈裂破坏2种形式;通过对2种破坏形式分析,以及对F-S曲线进行黏结应力-位移曲线(τ-S曲线)的变换分析发现,其黏结破坏机理和黏结滑移曲线特征均与普通混凝土(NWC)相似,并据此给出了全轻混凝土的τ-S拟合曲线;虽然黏结应力随混凝土强度和钢筋直径增大而增大,且对于月牙肋钢筋而言,月牙肋与混凝土之间的机械咬合力对黏结应力的贡献率一般在95%以上;当直径为20 mm时,拉拔力出现倒缩现象;根据月牙肋钢筋的月牙肋特征,提出了月牙肋钢筋的物理-力学分析模型;并按不同受力阶段分别导出了相应的力学模型。最终得到了月牙肋钢筋直径与等效半径之间的关系式,并通过试验验证了模型的正确性。

基于CDIO理念的建筑工程专业实践教学体系改革

针对河南理工大学建筑工程专业实践教学现状,结合CDIO工程教育理念,探讨了建筑工程专业实践教学体系架构,提出了包括人才培养标准、实践教学条件、课程体系设置、教学方法和手段、质量评价机制及实施保障体系等在内的具体改革内容和需实现的改革目标,对建筑工程专业人才培养具有一定的参考意义。

常温与冻融条件下全轻纤维混凝土的性能比较

为了探讨纤维对全轻混凝土分别在常温和冻融条件下的性能影响,采用强度增益比RXS分别表征不同种类及掺量纤维对不同强度的贡献率,以及对冻融指标中的质量损失ΔW和相对动弹模ΔP的影响。结果表明,虽然RXS均≥1,但对不同强度的影响不同,并以纤维混掺较单掺时好,而且对抗压、抗折强度提高幅度较大;轻骨料混凝土以ΔP下降速率较慢而表现为抗冻性能较好,但ΔW的损失速率则较普通要大,从而不能说明轻骨料混凝土的综合抗冻性能好;与不同混凝土的抗冻性能比较发现,混凝土的抗冻性能主要取决于抗压、抗折强度,亦即密实度;但轻骨料混凝土因骨料自身强度较低和多孔性质,从而导致全轻混凝土的密实度和强度较低,因此其抗冻性能并不显著。此外,抗冻性能也可间接反映混凝土的其他耐久性能。