土木工程用FRP筋的耐久性研究进展

纤维增强塑料(FRP)筋作为一种钢筋替代材料在土木工程中应用日渐广泛。本文对FRP筋在多种环境条件下的耐久性问题的国内外研究进展进行了综述,重点讨论了温度、湿度、酸、碱、盐溶液等环境作用下FRP筋的耐久性及模拟加速环境作用对FRP筋与混凝土界面粘结性能的影响。结果表明,上述环境作用对FRP筋及其与混凝土界面粘结性能的耐久性都有不同程度的影响。另外,本文还给出Fares E.Tannous等人建立的FRP筋在盐、碱溶液侵蚀作用下的耐久性预测模型,并对今后FRP筋的耐久性研究趋势作了展望。

海洋平台损伤诊断研究

结合动力学和有限元方面的知识,以杭州湾跨海大桥海洋平台为背景,分别从固有频率和应变能损伤因子两个方面对损伤进行评估和定位。然后基于平台的工作环境,考虑了波浪力、水流力和阻尼等作用因素,进行了非线性动力响应分析,根据位移和截面应变变化率的变化情况进行损伤诊断。同时从概率论的角度上考虑了随机波浪力荷载,通过对所测波浪力荷载的统计,算出功率谱密度函数,然后计算了此荷载下结构的动力响应,并用应变均方根的变化值来检测结构的损伤和损伤程度,最后为今后大型海洋平台的损伤诊断提出建议和方法。

考虑非饱和土基质吸力作用的土石坝渗流分析

传统的渗流分析主要考虑饱和区而忽略非饱和区内的渗流,本文首先对影响非饱和土渗流特性的重要物理量—基质吸力进行了分析,阐述了其形成机理并推出其理论计算公式,然后在考虑基质吸力的作用下,基于饱和-非饱和渗流计算原理,采用有限元法考虑了渗流场非饱和区的影响,并以各向同性均质坝和心墙土石坝为算例,进行了计算分析。算例表明,由于基质吸力产生的虹吸作用,使得浸润线上部的非饱和区内也存在着连续的水流,否定了传统分析中浸润线是最上部流线的假设,通过分析这种水流的特点,定性的得出其对土石坝渗流稳定性的影响,对土石坝渗流分析具有一定的指导意义。

纤维塑料筋混凝土梁长期性能研究进展

对国内外纤维塑料筋(FRP筋)混凝土梁长期性能试验、时随分析和设计计算方法的研究进展进行综述与分析:首先介绍不同种类FRP筋的应力松弛试验,研究表明AFRP筋的应力松弛较CFRP筋更为显著;总结预应力与非预应力FRP筋混凝土梁长期性能试验,研究表明采用AFRP筋或较低强度混凝土时,梁的长期变形相对较大;分别阐述基于截面时随曲率的非预应力FRP筋混凝土梁时随分析方法和基于龄期调整有效模量的预应力FRP筋混凝土梁截面时随分析方法;介绍非预应力FRP筋混凝土梁和预应力FRP筋混凝土梁长期变形的设计计算方法;最后对今后FRP筋混凝土梁长期性能研究的发展趋势进行展望。

不规则波作用下风机单桩基础结构响应分析

借助于Matlab软件和商业有限元软件Ansys,对单桩固定式基础风机在波浪荷载作用下的响应进行分析。对不规则波浪进行了数值计算,模拟了作用于基础的波浪力时程变化。采用随机波浪力的谱分析方法,用Mat-lab软件计算了作用于基础的波浪力谱值,并采用功率谱法,对结构在波浪荷载作用下的随机振动进行研究,获得整体结构的位移、速度及加速度功率谱密度。最后,对波流共同作用下的单桩固定式基础风机进行了静力分析和瞬态动力分析。

多种环境力联合作用下杭州湾跨海大桥海中平台动力响应分析

本文借助于通用商业有限元软件ANSYS对一个具体的实际工程———杭州湾跨海大桥海中平台进行了动力响应分析。作者首先以模态分析为基础,对海中平台分别进行了在波浪作用下的谐响应分析和在地震作用下的谱分析和时程分析。借助于海中平台在两种荷载下的动力响应分析,作者讨论了填芯混凝土、剪刀撑等几个关键设计参数及结构形式对平台动力响应的影响。分析指出填芯混凝土对结构的固有周期影响很大,同时泥面以上填芯对抵抗波浪作用十分有利。而剪刀撑对结构的振动特性影响不大,但可以显著减小动力响应位移。最后,作者分析了海中平台在波浪、地震联合作用下的动力响应。分析指出波浪对地震响应分析的影响不能忽略,因此应考虑波浪、地震联合作用下的动力响应分析。

水下工程结构的损伤诊断分析

主要通过动力有限元对结构损伤前后的动力特性进行分析,从而实现对水下结构的损伤进行诊断。采用结构损伤前后的固有频率的变化对结构是否损伤进行判定,采用结构的动力响应对结构的损伤程度进行判定,采用结构的单元模态应变能对结构的损伤位置进行判定。并以某一水下作业结构为研究对象,用ANSYS软件对其损伤进行模拟诊断分析。

高耸结构物动力分析与振动控制

本文主要研究液体调频减振器 (TunedLiquidDampers)对结构振动的控制 ,通过对结构的简化 ,并采用振型分解法和时程分析相结合的方法 ,对结构进行动力分析和振动控制效果计算。研制一套适合设计TLD的计算机动力分析程序。计算表明 ,TLD是一种新颖、结构简单、有效的结构物减振装置。

某大型地下厂房洞室开挖围岩稳定性研究

随着地下工程规模的不断扩大,洞室开挖后围岩稳定性出现了不少新的问题,开挖施工方案在技术方面面临新的挑战。本文以某水电站地下厂房开挖后围岩的稳定性为研究目标,采用三维弹塑性有限元分析方法,对有无支护和不同开挖顺序开挖后洞室围岩稳定性作了详细的研究分析和评价。对洞室拟采用的开挖方案、锚固参数和支护方案的可行性进行了分析论证。本文主要包括这几方面的内容:采用有限元方法反演某水电站地下厂房厂区初始地应力场。按不同方案对某水电站地下厂房洞室群的开挖过程进行了三维弹塑性有限元模拟,切实地反映了锚固支护对围岩的加固作用和地下厂房洞室群支护参数的合理性,对不同开挖方案作了仔细的分析评价。计算结果表明,该洞室群在洞室布局、开挖顺序和支护参数等方面是合理的,各主要洞室群的稳定性总体较好。

非Gauss分布随机波浪力对海洋平台的非线性作用

为避免求解决定Markov过程转移概率密度的Fokker-Planck方程,基于尺度分离的假设导出了一组描述非线性海洋平台受非Gauss分布随机波浪载荷作用所产生响应的矩量的常微分方程组。矩量方程清楚地反映出分别对应随机载荷和结构响应的两种不同统计特性的相互关系。由于矩量方程不依赖载荷的概率分布的具体细节,以它来模拟随机激励作用下的非线性系统将免于MonteCarlo方法所面临的正确模拟载荷概率分布的困难任务。将摄动法用于矩量方程可使线性化不再需要,这样就不会因为线性化而产生不可预料的误差。

三维摩擦接触问题不动点算法

三维摩擦接触问题具有多重非线性性质,使求解变得比较困难,为了解决此问题,建立了三维摩擦接触问题的模型,介绍了一种非光滑混合不动点算法。该算法克服了在接触面上由于可能的滑动状态有无穷多个而难以确定的难点,算法未引入人工变量,计算量较小,计算结果精确满足接触状态条件,收敛性得到保证。根据此算法编制程序,将叠合悬臂梁算例数值计算结果与商用有限元软件进行比较,也表明了不动点算法的有效性。

海洋平台损伤诊断及非线性动力响应的应用

结合动力学和有限元方面的知识,以杭州湾跨海大桥海洋平台为背景,分别从固有频率和模态应变能损伤因子两个方面对损伤进行评估和定位。然后基于平台的工作环境,考虑了波浪力、水流力和阻尼等作用因素,用有限元软件进行了非线性动力响应分析,根据位移和截面应变变化率的变化情况进行损伤诊断,同时为今后大型海洋平台的损伤诊断提出建议和方法。

砂井地基的一个简化计算模型

基于三维有限元方法,提出了一个预测和评价砂井地基的简化计算模型。该计算模型采用块体单元模拟砂井周围的土体,用砂井单元模拟砂井的竖向排水和水平排水过程,并且推导了反映土体单元和砂井单元之间排水过程的连续性方程。克服了以往有限元法计算砂井地基时,需要将砂井和周围土体作均质化等价的缺点,并可用弹塑性模型反映砂井周围土体的非线性变形和强度特性。计算了单个砂井地基固结排水过程,通过和理论解的比较表明,用本文简化计算模型得到的结果和理论解比较接近。同时,还计算了日本某高速公路路基用砂井+堆载预压法处理的过程,通过分析表明,该简化模型能反映砂井地基的固结排水过程,可以应用于实际工程。

杭州湾跨海大桥海中平台结构的动力响应分析

根据已有的损伤理论研究成果,对杭州湾跨海大桥海中平台结构进行损伤诊断。通过有限元方法对结构损伤前后的动力特性进行分析,根据结构在损伤前后固有频率的变化,对结构是否损伤进行判定。以该海中平台实体为研究对象,用大型有限元软件对其损伤进行模拟分析。

液体减振器在高耸结构物上的应用

本文主要研究一种新型的建筑减振器——U 型水箱减振器 TLD。这种减振器可用在高耸的塔型结构中,以减低由风或地震引起的振动。该减振器通过 U 型水箱的液体运动来吸收结构振动能量。文中以东莞电视塔作为工程实例进行 TLD 设计和计算 TLD 的减振效果,并编制结构计算程序。

海洋工程船舶节能推进器研究

本文应用螺旋桨升力线理论,在浆后设计了一个固定叶轮装置,以回收桨后尾流旋转能量,提高推进效率。利用本文方法编制了计算程序,并与试验比较,两者吻合较为满意。试验表明,实船推进效率可提高约11.0%。

岩土中的剪切带局部化问题研究:回顾与展望

回顾了圆弧滑动面理论的产生及其在土坡抗滑动稳定分析和极限承载力计算中的应用,并指出了圆弧滑动面理论和刚塑性理论及极限平衡条件的关系及其局限性。介绍了剪切带局部化问题的研究现状,包括一些热点研究领域和最新研究成果。着重介绍了用子负荷面模型模拟超固结黏性土剪切带局部化和用动态剪切带单元模拟摩尔库仑材料剪切带局部化的最新研究成果。对剪切带局部化问题研究提出了几个主要发展方向。

用修正剑桥模型研究超固结土的变形特性

在原有的塑性体积应变状态量外,对修正剑桥模型的屈服函数引入描述超固结黏土变形和强度特性的状态量,以进一步改进修正的剑桥模型以应用于超固结土的变形特性研究。并给出该状态量的演化规则。通过对各种不同超固结比的三轴压缩和伸长剪切试验结果的验证表明,本文改进的三维修正剑桥模型能合理地反映不同超固结比黏土在三轴压缩和伸长条件下的变形及强度特性,同时,本文预测结果和中井子负荷面模型的预测结果基本一致。

预应力CFRP筋混凝土梁疲劳全过程分析

CFRP筋具有耐腐蚀、抗拉强度高、弹性模量低和重量轻等优点,是暴露及恶劣环境下预应力钢筋的理想替代品。目前国内外关于预应力CFRP筋混凝土结构静力性能的研究已开展较多,而关于其疲劳性能的研究则刚刚起步。为此,对混凝土、钢筋以及CFRP筋的疲劳性能进行了总结,在考虑了疲劳刚度退化、疲劳强度退化以及疲劳残余变形等因素的基础上,提出了预应力CFRP筋混凝土梁疲劳全过程的简化分析方法,并基于ANSYS二次开发实现了疲劳全过程分析。为验证提出的疲劳全过程简化分析方法,进行了预应力CFRP筋混凝土梁的300万次疲劳试验,计算值与试验结果吻合良好。

基于短期试验预测混凝土长期收缩徐变

介绍了常用混凝土收缩徐变预测模型,对预测混凝土长期性能的方法进行了探讨,指出利用混凝土短期收缩徐变试验数据进行回归拟合或对现有预测模型进行修正,可以达到准确而经济地预测混凝土长期性能的目的。