再生粗骨料强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响

分别采用级配强化、化学浆液强化和级配-化学浆液复合强化3种工艺对再生粗骨料进行品质提升,考察不同强化工艺对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响。结果表明:当分形维数取2.6时,再生粗骨料的压碎指标最小,级配强化工艺对再生混凝土抗压强度的提升效果较好,但对弹性模量、抗碳化性能和抗冻性能的改善不明显;采用水泥外掺硅灰浆液强化的再生粗骨料可有效提高再生混凝土的弹性模量和抗冻性能,降低再生混凝土的碳化深度;级配-化学浆液复合强化工艺结合了两种单一强化工艺的特点,对再生混凝土力学性能和耐久性能的改善效果最佳。

冻融循环作用下混凝土材料寿命评估方法

为判断服役混凝土材料能否在设计基准期内实现预定的使用功能,提出基于材料学的计算准则来评估冻融循环作用下混凝土材料的寿命.推导两参数Weibull分布的概率分布函数和相对动弹性模量损失率的关系,建立基于概率论和损伤理论的混凝土冻融损伤模型,并论证其适用性.在此模型基础上进一步提出混凝土等效冻融损伤模型,将各混凝土冻融循环试验的结果统一.结果表明,采用基于概率论和损伤理论建立的混凝土冻融损伤模型预测混凝土材料寿命是合适的.

复合墙板-新型可滑动节点体系拟静力试验研究

文章提出复合墙板与钢梁间的两种新型可滑动连接节点,为满足装配式外墙板应采用柔性连接以适应主体结构变形的要求,减小外墙板对结构受力性能的影响,并通过拟静力试验考察两种连接节点的滑动性能。试验结果表明:连接件可以有效延缓墙板参与抵抗水平作用,墙板在预设变形范围内不参与结构抵抗水平荷载,达到了柔性连接的目的。在产生滑动之前滑动界面产生的静摩擦力影响范围很小,不会对连接节点的性能产生较大影响。

双筋矩形截面梁受压钢筋不屈服时的截面设计探讨与教学

双筋矩形截面梁正截面受弯承载力计算是混凝土结构课程的重要教学内容。当学生进行双筋矩形截面梁正截面受弯承载力计算时,受压钢筋达不到屈服强度是设计中会遇到的情况。如何在此情况下进行结构设计,是学生学习这部分内容的一个难题。本文通过算例分析,将受压钢筋达不到屈服强度时如何进行截面计算的两种方法进行对比,给出了各个方法的控制条件,在此基础上,对如何进行这部分教学内容进行探讨,旨在提高教学质量并锻炼学生思考、解决工程问题的能力。

双曲率弯曲大偏压构件截面设计探讨与教学实践

通过算例计算,对非对称配筋大偏心受压构件双曲率弯曲时截面设计这一问题进行了分析,指出应用现行规范进行非对称配筋大偏心受压构件双曲率弯曲时截面设计的注意事项,并对如何进行这部分教学内容进行探讨,旨在提高教学质量并锻炼学生质疑精神和解决工程问题的能力。

大偏心受压构件受压钢筋不屈服时的截面设计探讨与教学

大偏心受压构件正截面承载力计算是混凝土结构课程的重要教学内容。当学生进行大偏心受压构件正截面承载力计算时,可能会遇到受压钢筋达不到屈服强度的情况。此时如何进行结构计算是学生学习这部分内容的一个难题。通过算例分析,对比了受压钢筋达不到屈服强度时的两种计算方法。在此基础上,对如何讲授这部分教学内容进行了讨论。

工程结构课程教学实践与探索

"工程结构"课程是给水排水科学与工程专业一门重要的专业课,是理论密切联系实践的工程类课程,要求学生通过学习,能够掌握给水排水工程中各种功能构筑物、建筑物的结构基本设计原理和设计方法。本文通过对比分析"工程结构"和"钢筋混凝土结构"的异同以及考虑给水排水科学与工程专业学生在先修专业基础课方面的不足,提出针对"工程结构"课程的讲授方法。从形象化展示给水排水工程结构与房屋建筑结构的区别、教学重点和教学方法调整、培养学生解决实际工程能力和强调科学思维与工程思维之间的转换等四个方面详细展开,旨在改革传统的教学方法,有效提高教学质量。

考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上.

考虑杆件失稳影响的网壳结构稳定性研究

为了解和掌握杆件失稳对网壳稳定性的影响,指出判别网壳结构杆件失稳的关键问题并提出杆件失稳的判别方法。采用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序对已有网壳试验进行对比分析,得到模型结构的全过程响应、杆件失稳的判断结果和杆件失稳对结构的影响,分析结果符合已有试验结果。并以Kiewitt8型球面网壳为例,分析网壳结构杆件失稳特征及在网壳结构中的传播规律。同时,在考虑杆件稳定性的基础上,考察材料非线性、初始几何缺陷以及杆件挠曲二阶效应和挠曲失稳对杆件稳定性和网壳稳定性的影响规律。结果表明提出的方法可以有效地判断网壳结构杆件的稳定性,杆件失稳及其传播将直接影响结构稳定性。

中石油大厦斜交网格X型节点试验研究

为了解斜交网格中X型节点的受力性能,进行相似比为1∶5的4个X型节点模型试验,并利用ABAQUS软件开展对应的数值模拟分析,试验的主要参数为试件节点区体积配箍率和加载方式。试验结果与数值模拟一致表明:加载过程中,节点区变形不显著,达到极限荷载时刻,试件突然破坏,显然X型节点的破坏方式属于脆性破坏。其次,等值加载与差值加载两种不同加载方式对节点极限荷载的影响较小,实际结构存在的差值受载方式对节点产生的不利作用可以忽略。提高X型节点区的体积配箍率可减小节点区横向膨胀变形,且在保证节点区最小体积配箍率大于1.44%的前提下,斜柱将先于节点区破坏,节点区将能有效传递斜柱内力,起到良好的联结作用,满足"强节点,弱柱"的要求。

再生混凝土梁正截面受弯承载力计算模式研究

为了处理汶川地震产生的大量建筑垃圾,研究以再生混凝土梁为对象,通过现行规范的理论分析建立了以再生骨料取代率为参数的再生混凝土梁正截面受弯承载力计算公式,并通过有限元分析得到了再生混凝土梁受弯全过程的M-φ关系曲线。结果表明,理论计算结果与再生混凝土梁的试验数据符合较好,方差分析表明理论分析和有限元分析两种算法本身都是适用的,为再生混凝土梁设计提供了有价值的参考依据。

80m球径螺栓球节点单层球面网壳强震失效机理

为探究半刚性节点单层球面网壳在强震作用下的失效机理,以沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳为研究对象,采用通用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点实际连接刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装维护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展强震作用下的失效机理研究.分析结果表明:沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳的失效机理为局部节点瞬时大量破坏导致的结构动力失稳倒塌.局部加固网壳只能改善结构正常使用状态的各项响应指标,无法提高结构极限承载力.在现有结构表面安装维护面板,其各项响应指标(位移、支座反力等)皆明显增大,极限承载力下降57.1%,抗震能力明显降低.

80 m球径螺栓球节点单层球面网壳地震响应分析

为探究半刚性节点单层球面网壳在地震荷载作用下的动力响应特征,针对沈北新区80 m球径螺栓球节点单层球面网壳,采用有限元软件ANSYS,引入节点试验和数值分析数据来模拟实际工程中螺栓球节点的抗弯性能,建立可考虑节点刚度的精细化数值模型,并进一步考虑局部杆件和节点加强、壳体外表面安装围护材料等不同结构条件的变化,在此基础上,对其开展了自振特性及在不同峰值地震荷载作用下动力响应分析.分析结果表明:本项目已建成的大跨度螺栓球节点单层网壳具有良好的抗震性能,但螺栓球节点单层网壳局部开洞会形成明显的刚度薄弱区,建议洞口周边采用焊接球节点并对周圈杆件加强.若在现有结构外表面安装围护玻璃则导致结构的抗震性能明显降低,罕遇地震下,节点最大位移将比竣工结构增大140.1%,杆件最大应力增大77.8%,节点最大位移时程曲线有发散迹象,表明结构有发生整体倒塌的可能性.

装配式板柱钢结构体系建筑产业化技术与示范

针对我国装配式钢结构建筑推广应用过程中的标准化、模块化和产业化需求,提出了一种竖向承重体系和抗侧力体系相分离的新型组合结构体系,并基于这一概念提出了一系列适用于多层和高层住宅建筑的高性能结构方案。通过大比例试验、高效数值模拟和性能评价等方法对该种新型体系的抗震性能开展了深入研究,充分证明了其在地震区应用的可行性。另外,开展了与该新型结构体系相配套的集成式楼盖和一体化外围护墙板的研究,分别围绕集成式楼盖及节点的力学机理和一体化外围护墙板的保温性能、隔声性能、受弯性能以及与结构的协同受力性能展开了系列研究。目前,与装配式板柱钢结构体系相配套的一个示范产业园区和两条示范生产线均已建成,相关研发成果已成功应用在两项示范工程中,取得了良好的示范效果。

杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能影响研究

为研究杆件初弯曲对网壳结构弹塑性稳定性能的影响,采用多段梁法模拟杆件的初弯曲,通过ANSYS软件给出2种建模方法引入网壳结构的杆件初弯曲。根据杆件初弯曲的随机性介绍随机缺陷模态法,以Kiewitt-8型网壳为例解释随机缺陷模态法的模拟过程并考察杆件初弯曲方向角和幅值随机变量对网壳稳定性的影响,由此得到修正的一致缺陷模态法。基于上述方法,分析考虑杆件初弯曲的Kiewitt-6、Kiewitt-8和短程线型单层网壳的稳定性,定量给出杆件初弯曲对不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构承载力的影响。结果表明:对于不考虑节点偏差结构和考虑节点偏差结构,杆件初弯曲将明显降低结构承载力,并且能够改变结构的塑性发展程度,杆件初弯曲对单层网壳弹塑性稳定性能的影响不可忽略;修正的一致缺陷模态法能够有效评估考虑杆件初弯曲的网壳结构承载力的较小值。

气撑式张弦结构静力试验研究及有限元分析

基于气撑式张弦结构的受力特点,设计制作2.5 m跨度的纺锤形气撑式张弦结构模型,研究在跨中两点集中荷载作用下结构变形和内力分布规律,考察内气压对结构受力性能的影响。通过对结构极限状态的分析,研究结构的破坏形态及失效机理。利用ANSYS软件构建了纺锤形气撑式张弦结构精细化有限元模型,实现结构从放样态到充气态再到受荷态的全过程数值模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明:有限元分析与试验结果吻合较好,两种方法获得的结构位移和内力值均比较接近;试验模型在集中荷载达到1.98 kN时达到极限状态,失效模式表现为上弦构件的局部屈曲破坏和气囊端部膜材出现褶皱。

再生混凝土梁剪扭复合受力性能试验研究

为研究再生混凝土梁的剪扭复合受力性能,以扭剪比和再生粗骨料取代率为试验参数,通过自行设计加载装置进行了7根再生混凝土梁的静力加载试验,观察试件的受力过程和破坏形态,分析不同设计参数对试件剪扭复合受力性能的影响。研究结果表明:再生混凝土梁的破坏形态与普通混凝土梁相近,随着扭剪比的增加,试件的破坏形态逐渐由受剪破坏向受扭破坏过渡;随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土梁的初始抗扭刚度和开裂荷载均有所降低,同时破坏时的脆性特征明显,但承载力降幅不大;GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中公式可用于计算再生混凝土梁剪扭复合承载力。

冻融循环后自密实混凝土受压本构关系研究

寒冷地区服役的混凝土结构不可避免要受到冻融循环作用的影响。针对经历0次、50次、100次、150次、200次、250次和300次冻融循环后的自密实混凝土受压本构关系开展研究。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的质量损失率增大,相对弹性模量降低,自密实混凝土能够满足F300的要求。试件的弹性模量和峰值应力在冻融前期变化不大,超过150次冻融循环后降幅明显;随着冻融循环次数的增加,峰值应变先降低后增大,横向变形系数有所减小。基于试验结果,建立了冻融循环后自密实混凝土的归一化受压本构模型,与试验结果吻合较好。