简支薄壁箱梁自由振动的摄动法解析解

为研究简支薄壁箱梁中剪力滞效应对结构动力特性的影响,基于模态摄动法提出了一种求解薄壁箱梁自由振动的新方法.该方法以相同跨度等截面欧拉梁的频率和模态为Ritz基函数,将箱梁自由振动的微分方程组转化为一组非线性代数方程进行求解.对于简支箱梁,可进一步将代数方程组简化为一元二次方程,从而得到精确的特征值和特征向量.在此基础上,利用所得箱梁振动模态的解析表达式,提出了模态剪力滞系数的概念,从而建立了箱梁固有频率和剪力滞效应之间的关系.随后研究了模态剪力滞系数随跨宽比、翼板抗弯刚度和截面抗弯刚度之比的变化规律.计算结果表明:简支梁腹板处剪力滞系数最大且大于1,为正剪力滞效应;随着模态阶数的增加、跨宽比的减小和翼板抗弯刚度和截面抗弯刚度之比的增大,剪力滞效应呈现增大的趋势.

单箱三室混凝土箱梁温度分布研究

以西安西咸新区沣河大桥单箱三室预应力混凝土箱梁桥为研究对象,进行断面温度分布测试,研究箱梁的温度分布规律,讨论了箱梁的温度分布模式和温度基数,提出了指数函数和线性函数相结合的温度梯度模式。结果表明:受环境温度影响,外表面的混凝土温度每天随环境温度急剧变化,内表面除上翼板内侧外其余位置温度比较恒定;从竖向温度分布看,一维热传播理论适用于上翼板和下翼板,但不适用于腹板,且下翼板内外表面温差显著;最大正温度梯度主要出现在夏季,而最大负温度梯度主要出现在冬季。

合龙段温度场的分区时变温升速率计算方法

在桥梁悬臂法施工过程中,合龙段混凝土常由于温度应力而开裂。为采用有限元方法合理的分析合龙段混凝土施工期水化热的温度场,提出了分区时变温升速率计算方法。在该方法中,首先,根据混凝土的浇筑顺序,将合龙段分为n个区域;然后,根据混凝土的绝热温升试验结果和不同区域的浇筑时间,对于每个区域施加不同的随时间变化的温升速率。为验证算法的合理性,对西安市红光路沣河大桥D合龙段进行施工阶段温度场实测。实测和计算的温度结果表明,与不分区相比,分区时变温升速率计算方法的峰值误差和峰值滞后时间更小,温度峰值的计算误差小于5%,可供类似工程施工设计参考。

结构力学抽象理论实物化教学方法研究

为提高结构力学的教学效果,探讨用实验手段展现结构力学抽象理论的教学方法。该教学方法在经典结构力学教学基础上,增加3个层次的实验教学环节,即通过课堂演示实验加深学生对结构力学中抽象理论的理解,通过理解性实验提高学生理论联系实际的能力,通过学生自主提问、教师引导进行探索性实验,培养主动学习的习惯。将结构力学中的抽象理论实物化,使教学内容更加丰富,增强学生的综合能力,达到素质教育和创新发展的目的。

混凝土帐篷的构造设计及其性能研究

本文研究了混凝土帐篷的组成、构造和性能,对帆布内水泥基材料的配合比进行了优化,并对混凝土帆布的抗冲击性、耐磨性、防火性进行测定,利用有限元分析帐篷的结构特性。经过各项实验测定,混凝土帆布的三层基本构造为：防火覆盖层、3D纤维网层及防水层,水泥基混合干料均匀分散在防火覆盖层和防水层中间,其中3D纤维网起到均化水泥基混合干料及包裹的作用;经胶砂试验得出以硫酸盐水泥为主要原料的水泥基混合干料最优配合比;通过相关性能试验数据可得：混凝土帆布耐磨损失量性能指标等级为WR-I、抗冲击强度性能指标等级为WR-II,有良好的防火性能,可耐280℃-500℃的高温。

青藏高原碎石土地基混凝土承台式螺旋锚基础原位载荷试验及承载机制分析

螺旋锚是一种施工高效、环保的基础,为支撑其在青藏高原架空输电工程中的应用,揭示碎石土地基螺旋锚基础抗拔承载机制,开展了不同安装角度、不同锚盘个数的单个螺旋锚基础轴向上拔,以及浅埋承台式螺旋锚群锚基础斜向上拔的原位载荷试验。试验结果表明:单个螺旋锚基础竖向上拔荷载-位移关系曲线介于陡降型与直线型之间,主要发生锚盘上部土体局部剪切破坏而进入承载极限状态,呈现深基础承载特性;螺旋锚竖向倾斜角度越大则其轴向抗拔极限承载力越小,但加载初期倾斜角度对承载性能的影响不明显,锚盘越多则承载力越大;浅埋承台式螺旋锚群锚基础在斜拉荷载作用下承台和螺旋锚均发挥了一定的抗拔和抗倾覆作用,其中竖向位移20mm时浅埋承台因与地基相互作用而先期进入极限状态,随后主要由螺旋锚继续抵抗基础顶部增量荷载作用,另外群锚主要通过对承台的不均匀作用力来抵抗倾覆力矩。

基于弹性力学理论的钢筋混凝土结构保护层锈胀开裂时间预测模型研究

基于弹性力学理论与钢筋锈胀机理,推导了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时的钢筋临界锈蚀量。基于Faraday定律,建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间预测模型。通过将模型预测的保护层锈胀开裂时间与试验结果进行对比,对所建立预测模型进行了验证。在此基础上,对影响混凝土保护层锈胀开裂时间的相关因素进行了分析。分析结果表明:随着保护层厚度与混凝土弹性模量的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐增大;而随着锈蚀产物体积膨胀率、钢筋锈蚀速率和混凝土抗拉强度的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐减小。

玄武岩-混凝土界面抗剪性能的影响因素及特征分析

为研究玄武岩-混凝土界面抗剪性能的影响因素及特征,设计了一种用于测试该性能的试验装置。采用同一场地的玄武岩和C20、C30混凝土试件,开展30组试件岩-混柱形的界面室内模型剪切试验。根据试验获得的荷载-位移曲线,确定极限抗剪承载力,并计算获得了界面抗剪强度平均值。将试验结果归一化处理后,研究了接触面尺度因素、混凝土设计强度等级和龄期、岩石完整性对界面抗剪性能的影响。试验结果表明:该装置能够有效模拟并试验测试岩石与混凝土界面的抗剪性能;接触面积与模型剪切承载力呈正相关,但与剪切面的高度或直径相关性不大,岩样高度越大则强度试验统计变异系数越小;90%置信概率下,混凝土养护7 d后,混凝土设计强度等级与界面抗剪强度变化不明显;混凝土龄期不大于7 d时其对界面强度有一定的正向影响,龄期增大可降低剪切强度时的极限位移;岩石完整性越好,则岩石与混凝土界面抗剪强度越高。