钢管叠层黏弹性阻尼器性能研究

设计钢管空心叠层黏弹性阻尼器、钢管实心叠层黏弹性阻尼器和钢管阻尼器三个试件,对其进行低周往复加载试验和有限元模拟分析,对比研究了三种阻尼器的工作机理、破坏特征和滞回性能。结果表明:钢管空心叠层黏弹性阻尼器和钢管实心叠层黏弹性阻尼器滞回曲线对称且饱满,具有稳定的耗能性能和工作性能,在1mm位移下就可屈服耗能,等效黏滞阻尼比在10%左右,16mm位移时等效黏滞阻尼比大于40%。叠层黏弹性体可与钢管协同工作,使钢管具有较好的防止屈曲的能力,空心叠层黏弹性体和实心叠层黏弹性体始终处于弹性状态。钢管空心叠层黏弹性阻尼器比钢管实心叠层黏弹性阻尼器耗能性能更好,耗能效率更高,材料用量更少。钢管中部削弱可以使阻尼器变形和耗能集中在削弱部位,避免阻尼器端部连接破坏。钢管空心叠层黏弹性阻尼器和钢管实心叠层黏弹性阻尼器力学模型可以简化为双线性模型。

端部加强型钢管阻尼器性能试验研究

传统钢管阻尼器因端部容易发生过早破坏,导致阻尼器耗能性能得不到充分发挥。本文对传统钢管阻尼器进行改进,提出一种新型端部加强型钢管阻尼器,介绍其构造形式及工作机理。设计钢管阻尼器和端部加强型钢管阻尼器各一个,对其进行低周往复加载试验,研究端部加强构造的合理性及端部加强型钢管阻尼器的力学性能。研究结果表明:1)设置加强钢管能够有效延缓钢管端部开裂,避免阻尼器因过早开裂而失去承载能力,充分发挥阻尼器耗能能力;2)端部加强型钢管阻尼器耗能性能好,其滞回曲线对称且饱满,等效阻尼比稳定在0.40左右,且能在小位移下进入屈服耗能状态;3)端部加强型钢管阻尼器较钢管阻尼器力学性能更优,屈服荷载和极限荷载相较钢管阻尼器分别提升18.78%和24.42%,二者初始刚度相近,屈服后刚度降低15.27%。

混凝土二维随机骨料的数值模拟

通过对现有混凝土二维随机骨料生成算法的分析总结,引入一种新的算法,编写二维骨料生成程序,对圆形、椭圆形以及基于圆和椭圆的内接凸多边形三种剖面形状的混凝土二维随机骨料进行数值模拟,并进行网格划分。提出在从圆周上取点生成的圆基凸多边形基础上,从椭圆周上取点生成椭圆基凸多边形,并且引入"交线法"(Intersect Line)对凸多边形进行干涉判断。最后通过几个算例对此方法进行验证。模拟的结果表明:此方法简单、快捷、高效,并可利用先进的有限元软件对混凝土宏、细观力学性能作进一步的数值研究。

钢板装配式屈曲约束支撑RC框架平面外力学性能试验研究

框架平面外方向的层间侧移在一定程度上影响框架中屈曲约束支撑抗震性能的发挥。为了研究框架平面外的层间侧移作用下,节点板加边肋和屈曲约束支撑端部加强对带屈曲约束支撑钢筋混凝土框架平面外方向力学性能的影响,对3榀安装了钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架试件在平面外方向进行拟静力试验。研究了带钢板装配式屈曲约束支撑的钢筋混凝土框架平面外力学性能,节点板加边肋和BRB端部加强对其自身在平面外方向的受力与变形特征。结果表明:钢板装配式屈曲约束支撑对钢筋混凝土框架平面外方向的承载能力影响很小;框架平面外变形引起屈曲约束支撑轴向变形非常微小;在框架平面外层间位侧移作用下,带节点板的BRB呈"C"形的变形模式,节点板加边肋与屈曲约束支撑端部加强的设计能减小BRB轴力对其在平面外方向变形的影响。

耦合框架平面外变形钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究双向地震作用下屈曲约束支撑(Buckling-restrained brace,BRB)钢筋混凝土框架平面内抗震性能以及BRB与钢筋混凝土框架在平面外方向的相互作用,考虑框架平面外变形、节点板平面外刚度和屈曲约束支撑外伸段平面外刚度的影响,对4个钢板装配式屈曲约束支撑钢筋混凝土框架及1个钢筋混凝土空框架进行了平面内拟静力试验研究。研究结果表明:(1)耦合框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架和无框架平面外变形的BRB钢筋混凝土框架平面内层间剪力与层间位移滞回曲线饱满稳定,具有良好的抗震性能;(2)框架平面外变形在一定程度上减小了钢板装配式BRB钢筋混凝土框架平面内初始水平刚度和承载力,增大了钢板装配式BRB和节点板平面外变形量;(3)节点板面外刚度的提高增加了框架节点平面外作用力;(4)钢板装配式BRB面外刚度的增加能减小自身平面外变形,减小其对钢筋混凝土框架平面外作用力。

再生塑料改性混凝土力学性能研究及数值模拟

将再生ABS/PC塑料颗粒掺入混凝土中制成塑料改性混凝土,对该改性混凝土进行立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验,研究了不同掺量再生ABS/PC塑料颗粒对混凝土力学性能的影响.基于二维圆形随机骨料模型,运用有限元方法进行单轴压缩细观数值模拟,得到了不同掺量下再生塑料改性混凝土的应力-应变曲线;将单轴压缩强度计算值与实验值进行了对比,结果表明:该方法能很好地模拟计算再生塑料改性混凝土的单轴抗压强度.

防屈曲耗能支撑研究与应用的新进展

防屈曲耗能支撑是一种性能优良的新型耗能减震构件。本文阐述了防屈曲耗能支撑的构成和基本原理,根据约束构件的不同材料形式,将防屈曲耗能支撑划分为混凝土约束型防屈曲耗能支撑、全钢型防屈曲耗能支撑和装配式防屈曲耗能支撑。分别介绍了防屈曲耗能支撑的类型与性能、防屈曲耗能支撑框架分析与子结构试验,以及防屈曲耗能支撑在工程中的应用情况和标准化。指出了防屈曲耗能支撑研究和推广应用中存在的问题,给出了今后研究与应用的建议。

以创新能力为核心的土木工程实践教学体系

实践教学是实现创新人才培养的重要教学环节。根据"夯实基础、拓宽口径、注重素质、强化能力、突出特色"的思路,构建了集创新素质、知识、能力三位一体的土木工程人才培养模式和教学体系。探讨了工程化背景下构建以实践能力和创新能力为核心的新型实践性教学体系和教学模式的有效途径。构建了"四年不断线"的实践教学课程体系,"四层次多维"实践教学平台,实施"四层次阶梯形"实践教学目标,"四步导向式"实践教学模式,形式多样的资源库,加强实践保障体系建设等系列改革措施,旨在不断提高人才培养质量。以期对同类院校的土木工程创新人才培养提供参考。

不同构造钢板装配式屈曲约束支撑性能试验研究

设计5个钢板装配式屈曲约束支撑(Buckling-Restrained Brace,BRB)试件,对其进行低周反复试验,研究无黏结材料、约束比和加载制度等对其力学性能的影响。结果表明:无黏结材料能有效减小外约束单元与核心单元之间的摩擦力,设置无黏结材料的屈曲约束支撑滞回曲线对称、饱满,耗能性能稳定,有较强的抗疲劳能力;设置无黏结材料钢板装配式屈曲约束支撑等效黏滞阻尼比曲线呈现两阶段双线性的特征;约束比小于1的钢板装配式屈曲约束支撑发生整体屈曲失稳;先压后拉和先拉后压的加载方式对屈曲约束支撑滞回性能基本没有影响;基于屈曲约束支撑先于主体结构屈服和不发生因塑性能力不足而提前破坏的设计原则,工程设计中建议屈曲约束支撑延性系数μmax>13,累积塑性变形CPD>1200。

基于细观层次橡胶混凝土单轴受压力学分析

基于随机骨料模型,从细观上对处于轴向荷载作用下的橡胶混凝土进行了二维及三维细观力学分析.利用瓦拉文公式和富勒公式分别计算出二维及三维情况下的橡胶混凝土细观骨料数,把橡胶混凝土各相分别划分为二维四节点四边形单元和三维四面体单元,分别给细观各相赋予相应的材料属性并建立有限元计算模型.计算结果表明:在二维情况下,该模型的计算速度快,得出的应力、应变与试验吻合较好,而三维计算模型模拟的破坏形态与试验结果比较一致.

混凝土结构无损检测实验教学的实践与探讨

培养学生掌握和熟练运用混凝土结构无损检测技术,对于以培养应用型专业技术人才为主的院校具有重要的实践意义。介绍了在建筑结构试验课程教学中混凝土结构无损检测实验教学的实施过程,总结了混凝土结构无损检实验教学的效果。

能量法确定桩的承载力和沉陷

为了推导出桩的承载力和沉陷值之间的关系,应用能量法,由收锤时桩的贯入度以及由桩的静压实验提供的载荷Q/沉陷s关系曲线得到相应的计算方法。为了证明本文方法的正确性,在实际工程中应用了据此制定的收锤标准。实践证明,这种方法对节省桩长、工时以及工程费用有一定的实践意义。

FRP-预裂缝混凝土界面黏结性能有限元分析

纤维增强复合材料布(FRP)与混凝土界面的黏结性能是粘贴FRP布加固混凝土结构中的关键问题。对预设裂缝混凝土表面粘贴FRP板的单剪搭接接头进行三维有限元模拟。在建模中考虑了预设裂缝与加载端的距离和FRP布粘贴长度两个变量,得出了FRP布与混凝土界面剪应分布曲线。基于有限元分析结果,着重对界面剪应力分布规律、剥离机理进行了讨论。研究结果表明:在加载初期,有裂缝试件的界面剪应力在裂缝处出现应力集中,当裂缝距加载端越近时,裂缝处应力集中越严重。有裂缝界面的有效黏结区首先是加载端与裂缝之间的区域,在此区域软化后,裂缝与自由端间的区域才有效地发挥作用。与无裂缝混凝土界面相比,预设裂缝界面的应力分布差异较大,从而影响其剥离机理。

裂缝对CFRP加固RC梁剥离破坏的影响

为研究混凝土梁中裂缝位置对碳纤维布(CFRP)加固混凝土梁的剥离破坏的影响,建立了外贴CFRP加固钢筋混凝土梁损伤带裂缝有限元模型,分析裂缝不同位置对胶层界面剥离应力的影响,并研究剥离破坏规律。研究结果表明,界面的剥离破坏由界面剪应力控制,正应力影响较小。随着荷载的增加,裂缝位置处胶层逐渐软化并发生剥离。当裂缝出现在加载位置时,胶层最先发生剥离。

预应力混杂纤维加固RC梁界面应力参数化分析

通过建立纤维加固RC梁的有限元模型,进行界面性能非线性有限元分析,研究了不同荷载大小,不同胶层弹性模量及厚度、不同加固形式和不同预应力大小的作用下,RC梁界面混凝土应力的变化情况。结果表明:FRP末端界面处,混凝土的剪应力和正应力得到峰值,然后随着距末端的距离增加而呈非线性减小,并接近于零。

开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法研究

文章结合开孔钢板装配式屈曲约束支撑研究成果和相关规范,提出开孔钢板装配式屈曲约束支撑的设计方法,给出其设计流程,并通过4个开孔钢板装配式屈曲约束支撑的拟静力试验对设计方法与流程的合理性和有效性进行验证。试验结果表明提出的开孔钢板装配式屈曲约束支撑设计方法与流程合理有效,可供实际工程使用;根据设计方法与流程得到的开孔钢板装配式屈曲约束支撑力学性能实测值与设计值吻合较好、整体与局部稳定性好,滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强、承载力对称性和塑性变形能力良好、抗疲劳性能稳定。

混掺纤维增强橡胶混凝土的力学性能研究

为探究混掺纤维对橡胶混凝土工作性能和力学性能的作用,以混掺钢-玻璃纤维增强橡胶混凝土为研究对象,进行了坍落度测试,以及轴心抗压、劈裂抗拉和四点弯曲试验,分析了钢纤维掺量、玻璃纤维掺量和玻璃纤维长度对橡胶混凝土工作性能、力学性能和脆性系数的影响规律。研究结果表明:掺入钢纤维和玻璃纤维会使橡胶混凝土的工作性能变差,当体积掺量相同时,玻璃纤维的影响更大;不论是单掺纤维试件还是混掺纤维试件,橡胶混凝土的力学性能总体上随钢纤维掺量增加而增大,而随玻璃纤维掺量的增加先增大后降低;更长的玻璃纤维可以更有效地抑制裂缝的发展,从而更有效地提高橡胶混凝土的力学性能;混掺纤维能有效降低橡胶混凝土的脆性系数,提高橡胶混凝土的韧性。

GFRP板锥柱面网壳结构试验研究

采用复合材料玻璃钢(GFRP)板材作为板锥柱面网壳结构中的腹板材料.对玻璃钢板锥柱面网壳结构模型进行试验研究,主要研究其极限承载能力、传力方式以及破坏全过程,并与ANSYS有限元模拟结果进行对比,分析总结误差产生的原因,验证理论分析的正确性与结构的可靠度,总结玻璃钢板锥柱面网壳结构的破坏特点,为板锥网壳结构在设计方面提供建议,并为该结构将来在建筑领域的应用提供理论基础.

基于GSO算法的BRB改进Bouc-Wen模型参数识别

屈曲约束支撑(buckling-restrained brace, BRB)恢复力模型的合理与否直接影响BRB结构计算分析的准确度。改进的Bouc-Wen模型能很好地描述钢板装配式BRB的滞回特性。为了提高BRB改进Bouc-Wen模型参数识别的自动化程度及精度,采用GSO群智能搜索算法编写了BRB改进Bouc-Wen模型的参数识别优化程序。对不同屈服承载力的两根钢板装配式BRB滞回曲线进行了参数识别,把识别的滞回曲线与钢板装配式BRB试验结果所得的滞回曲线进行了对比。研究结果表明:采用GSO群智能搜索算法对BRB改进Bouc-Wen模型参数优化识别的方法可行,自动化程度高,拟合结果吻合良好,只需根据钢板装配式BRB试验结果所给出的力、位移以及对应的时间点便可实现对改进Bouc-Wen模型参数的自动识别。基于试验结果和相关参数的物理意义限定所识别参数取值范围的方法提高了GSO群智能搜索算法的识别效率。

开孔钢板装配式屈曲约束支撑减震性能试验研究

为研究核心单元开孔对屈曲约束支撑减震性能的影响,检测端部套箍对抑制支撑端部变形的有效性,设计了4个不同开孔形式的开孔钢板装配式屈曲约束支撑试件,进行低周反复加载试验和受力性能分析。研究结果表明:4个试件的滞回性能稳定、滞回曲线饱满、耗能能力强;拉、压不均匀系数最大为1.25,拉、压承载力对称性良好;累积塑性变形能力参数均能达到1 300以上,说明试件具有较好的累积塑性变形能力;试件的各项疲劳性能指标均满足JGJ 297—2013《建筑消能减震技术规程》的要求;端部套箍能够限制支撑端部变形;核心单元开孔后能使支撑较早进入塑性耗能阶段,降低核心单元与外约束单元之间的摩擦力,增加屈曲约束支撑的累积塑性变形能力。