采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能研究

为探究墩台处采用大直径灌浆套筒连接的预制装配式桥墩抗震性能,进行拟静力试验及有限元分析。设计、制作2个采用大直径灌浆套筒(主筋直径40 mm)连接的预制装配式桥墩(预制桥墩)及1个现浇桥墩开展拟静力试验,对2类试件的试验现象、破坏形态、滞回曲线和承载能力进行对比分析,并采用有限元法对预制桥墩混凝土、套筒及连接钢筋的受力性能进行研究。试验结果表明:在水平循环荷载作用下,预制桥墩与现浇桥墩一致表现为弯剪破坏,但墩底区域破坏形式不同,现浇桥墩主要表现为柱脚混凝土大面积压碎,而预制桥墩的破坏现象更为严重,集中表现为套筒四周混凝土成块压碎剥落;相较于现浇桥墩,预制桥墩的承载能力平均值偏小5.2%,位移延性系数平均值偏小2.7%,预制桥墩力学性能与现浇桥墩相当。有限元分析结果表明:预制桥墩会在套筒顶部和桥墩底部出现2个塑性区,且预制桥墩中大直径灌浆套筒的受力状态以轴向受力为主,按照轴向受力进行套筒设计可满足其在桥墩结构中的受力要求;预制桥墩在墩底混凝土破坏后,其主筋和灌浆料仍保持可靠粘结,采用大直径灌浆套筒连接的预制桥墩抗震性能良好。

火灾后正六边形孔蜂窝组合梁受力性能研究

火灾后蜂窝组合梁受力性能研究可为建筑结构受火后的加固修复提供重要依据。文章通过两个火灾后正六边形孔蜂窝组合梁的静力加载试验,分析了不同开孔率的正六边形孔蜂窝组合梁的破坏形态和承载性能。结果表明:火灾后正六边形孔蜂窝组合梁在正弯矩作用下会发生弯曲破坏,临近梁端的第3个孔压缩变形较为严重且两侧钢梁腹板局部屈曲,两加载点之间板顶混凝土破坏严重,钢梁上部板面出现纵向贯通裂缝;开孔率是影响火灾后正六边形孔蜂窝组合梁极限承载力的重要因素,相较于开孔率为70%的蜂窝组合梁,开孔率为60%的蜂窝组合梁的极限承载力和延性分别提高了20%和35%;所提出的正六边形孔蜂窝组合梁受火后剩余承载力计算方法具有较好的精度。

双腹板工字型GFRP腰梁机械连接力学性能试验研究

为深入研究双腹板工字型玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁机械连接节点的力学性能,基于无连接和有机械连接2种类型GFRP腰梁的静载试验,分析双腹板工字型GFRP腰梁在三分点对称加荷下的受力特征,明确2种类型腰梁的极限状态和破坏形式。结果表明:GFRP腰梁采用双腹板工字型截面型式,截面的最大应力为183 MPa,是GFRP腰梁纵向抗拉强度的62%,纵向抗压强度的73%(容许压缩承载力的205%),可以使GFRP材料强度得到充分发挥,腰梁稳定性能良好;GFRP腰梁容易出现局部破坏,首先在翼缘板处发生局部失稳,随即引起腹板产生屈曲破坏,翼缘和腹板连接处出现面层剥离和鼓起,腰梁连接处增设的缀板和螺栓可有效地抑制该局部破坏变形;采用螺栓机械连接并在连接处增设同材质缀板,可降低螺栓钻孔对梁体本身截面的削弱作用,使GFRP腰梁的刚度和极限承载能力分别提高17.9%和44.9%,是GFRP腰梁的合理连接方式。研究成果可为GFRP腰梁的推广应用提供参考和借鉴。

新型柱间可更换耗能节点的全装配RC柱抗震性能试验

为提高装配式结构的工业化程度和可修复能力,提出一种新型全装配钢筋混凝土(RC)柱间可更换耗能节点(RECJ),并将其应用到框架结构的底层柱。对两个采用RECJ连接的装配柱试件和一个整体现浇柱对比试件进行拟静力加载试验,长榫头试件在加载至1/25的层间位移角后更换受损的连接板,在同条件下进行加载,分析各试件的破坏形态、滞回曲线及骨架曲线特征、刚度及承载力的退化特征、延性及耗能能力、连接钢板及柱内钢筋应变变化等性能。结果表明:新型全装配框架底层柱的损伤及破坏主要集中在RECJ的连接钢板上,试件其他部位基本保持弹性;其滞回曲线呈梭形,形状饱满,耗能、延性及刚度退化性能明显优于全现浇对比柱;榫头长度较长的试件总体性能优于榫头较短试件,表现出更好的抗震性能,且具有与现浇柱等效的初始刚度和承载能力。RECJ在大震下可通过更换受损的连接板使结构快速恢复抗震性能。对RECJ的受力机制进行分析,并提出RECJ屈服阶段和峰值阶段的受弯承载力公式和转角变形,基于推导的公式得到骨架曲线模型。

大行程解耦微定位平台的设计与研究

针对目前研制的微定位平台行程小及耦合误差大等问题,提出了一种由压电作动器(PEA)驱动的二自由度微定位平台,设计了由二级杠杆放大机构和Scott-Russell机构串联组成的三级位移放大器,以扩大工作行程。采用平行轴式直圆型柔性铰链与并联构型的双复合式平行移动副消除运动耦合误差。通过有限元仿真和实验对平台性能进行了分析与测试。结果表明,设计的微定位平台工作行程超过170μm×170μm,耦合误差小于1.2%,位移分辨率可达5 nm,信号跟踪误差最大为2.16%,验证了微定位平台的定位精度和模型的正确性。

钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能试验研究

为研究采用钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能,设计了一个钢企口连接的预制叠合主次梁节点试件和一个整浇主次梁节点试件,进行静力加载试验,考察两试件的破坏模式、承载力、变形能力、荷载-悬臂端挠度关系、钢筋应变和钢企口栓钉应变等。研究结果表明:钢企口连接的预制叠合次梁的裂缝主要集中在主次梁交界面、次梁固端至钢企口范围内和次梁底部,表现为次梁固端弯曲破坏;钢企口连接的预制叠合次梁的开裂荷载和屈服荷载可基本等同整浇次梁,正截面受弯承载力比整浇次梁提高约100%;梁端荷载小于80kN时,钢企口近端栓钉受压、远端栓钉受拉,梁端荷载大于80kN时,钢企口各栓钉应力突增;钢企口连接的预制叠合次梁的正截面受弯承载力实测值与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)计算值的比值为109,可按规范计算值预测其正截面受弯承载力;拉-压杆模型计算得出钢企口连接的预制叠合次梁的破坏模式为拉杆破坏(受弯破坏)。

高强度钢板混凝土组合剪力墙力学性能试验研究

文中主要就高强度钢板混凝土组合剪力墙力学性能及抗震性能进行研究。研究表明,高强度钢板混凝土组合剪力墙荷载-位移曲线及钢板的荷载-应变曲线均包括弹性阶段、弹塑性阶段以及失效阶段。随着轴压比的降低,试件的峰值荷载、顶点侧移、极限位移以及对应的水平荷载均不断增加;钢板的峰值荷载、极限应变均不断增加,剪力墙的骨架曲线末端未出现下降阶段;试件的等效黏滞阻尼系数不断降低,其耗能能力越低。三种轴压比剪力墙的刚度退化曲线基本一致,均呈现钟形,随着顶点侧移的增加,剪力墙的刚度先快速降低后稳定缓慢降低。

模块化变电站预制舱竖向静力性能试验与数值模拟研究

为了探究模块化变电站预制舱结构在设计荷载作用下的安全性,以及不同设计参数的影响规律,开展了预制舱结构竖向静力性能研究。对实际工程安徽蚌埠临港220 kV变电站预制舱进行了竖向静力加载试验,利用ABAQUS有限元软件对预制舱进行了竖向推覆数值模拟,分析了预制舱的破坏模式,开展了预制舱竖向受力性能参数分析。结果表明:在设计荷载作用下,预制舱承载力和变形满足标准GB 50017-2017要求。在竖向推覆作用下,门洞处梁柱连接、舱底主次檩条连接先后受损,瓦楞板基本不会受损。设置立柱使预制舱下长梁最大位移减小了32.7%,门洞处建议布置立柱;单侧布置荷载使预制舱最大位移减小了39.9%,设备尽量布置在无门洞一侧;与增大瓦楞板厚度相比,底部铺设封板可有效减小预制舱竖向位移;对于大跨度预制舱,建议采用底梁三等分点吊装;预制舱优先端部开窗洞,加载侧开洞时应限制开洞数量及洞口间距。研究明确了预制舱结构的竖向承载性能,提出了设计建议,可为预制舱在实际工程中的应用提供一定的参考。

高量程加速度计的力学性能分析

提出一种计算加速度计灵敏度和频率的改进方法。该方法在计算微结构的灵敏度和频率时考虑质量块的变形及梁的质量。得到的结果表明 ,当梁与质量块的厚度比变得较大时 ,梁的上表面的最大拉应力值不再等于最大压应力值。该方法计算得到的频率和忽略质量块变形与梁质量所得到的频率与ANSYS模拟相比 ,偏差由 90 %下降到 15 %。最后进行了静态测试 。

纤维沥青混合料路用性能

纤维沥青混合料以其优良的技术性能与合理的经济性,受到人们的普遍关注,但目前对其性能研究尚缺乏系统性。从不同纤维的微观特性出发,通过不同级配纤维沥青混合料的车辙试验、低温弯曲和弯曲蠕变试验、小梁疲劳试验和混合料耐水害性能试验,分析了纤维和级配类型对沥青混合料路用性能的影响,并从复合材料角度对纤维的加强和改善作用机理进行了分析。

铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

针对铁路32m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受力性能。进行的2个循环加载试验结果表明:梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性工作状态,平截面假定适用;梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝,该梁具有良好的抗裂性能。运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为1.4,极限承载力安全系数大于2.28,满足相关设计规范要求。

酸碱固化剂共存条件下固化黏土力学行为特征分析

为探究酸碱固化剂共存条件对于固化黏土力学性能的影响规律,在分析基质黏土基本物性参数及酸碱固化剂固化机理的基础上,设计不同配合比固化土混合料,通过系列室内试验,开展了酸碱固化剂固化土混合料力学行为特征研究。结果表明:基质红黏土为低液限黏土,液态离子土壤固化剂具有强酸性,最佳掺入量为干土质量的0.014%;离子土壤固化剂独特的分子结构能够减小双电层结合水膜厚度,矿物颗粒密实度增强;离子土壤固化剂掺入后,各配合比混合料的7 d无侧限抗压强度均有不同程度的提升;除高石灰掺入量的固化土混合料外,压实度对离子土壤固化剂固化效果的发挥影响较大,需达到96%及以上;随着龄期增加,酸碱固化剂固化土的抗压强度、劈裂强度以及冻融性能持续提升,但由于酸碱中和反应以及离子土壤固化剂的油性膜效应,抑制了后期石灰水泥碳酸化、火山灰及水化反应进程,酸碱固化土强度演变特征存在固化叠加效应的优势体现期。

压电陶瓷驱动的精密微操作平台特性与优化

设计一种结构紧凑、具有大运动空间和响应快的微操作平台，并对其静态和动态特性进行分析和优化．利用杠杆机构和连杆机构设计一种能实现两级放大的微操作平台，结构对称地设计在同一平面，并采用导向机构实现精确的导向运动．利用功能原理，采用伪刚体方法建立反映平台的静态和动态特性封闭形式的理论模型．由理论模型与有限元分析的结果比较分析可知，两者所得的结果误差范围为6．0％～7．2％，说明所推导模型的正确性．基于理论模型分析构型参数和柔性铰链尺寸参数对放大倍数、输出刚度、应力和固有频率的影响．结果表明，结构参数变化对输出刚度与固有频率的影响是矛盾的，对放大倍数和应力的影响也相互矛盾，需要通过优化结构参数以综合平衡其性能指标．提出一种以综合平衡平台的静态和动态特性为目标，并考虑应力、放大倍数和几何尺寸为约束的优化模型．结果表明优化后的固有频率和放大倍数比优化前均提高，而输出刚度降低，说明优化后的平台性能更好．

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。

装配式拼装型减震墙板框架单元性能试验研究

为研究装配式拼装型减震墙板框架的减震机理与性能,设计4榀单层单跨装配式减震墙板框架、普通墙板框架和空框架模型试件,通过低周反复加载试验对比研究其破坏特征、滞回曲线、刚度退化和耗能能力等。试验结果表明:装配式拼装型减震墙板框架滞回曲线饱满、耗能能力强;拼装型减震墙板所提供的附加抗侧刚度和水平承载力有限,释放对装配式框架的过强约束作用,从而减轻或避免普通填充墙板附加刚度效应所带来的结构抗震不利影响;无论拼装与否,减震墙板通过合理构造与设计均可减小或避免大位移加载工况下墙板自身的破坏;拼装型减震墙板应注意墙板施工精度控制,否则会影响其减震性能,导致不必要的墙板破坏。

钢管再生混凝土长柱轴压受力性能试验研究

进行6根圆钢管再生混凝土长柱轴压的静力加载试验,观察试件受力的全过程和破坏形态,绘制出各试件的荷载-变形和荷载-应变关系曲线,分析长径比和套箍系数2个变化参数对试件变形和承载力的影响规律,采用国内外相关规程计算各试件的极限承载力并与实测值进行对比。结果表明:钢管再生混凝土轴压长柱受力过程经历了弹性阶段、弹塑性阶段和塑性下降阶段,均为弹塑性失稳破坏;长径比和套箍系数对钢管再生混凝土轴压长柱的受力性能均有影响,其中套箍系数影响较大;最后对于钢管再生混凝土长柱轴压的承载力计算及构件的设计提出建议。

插槽结构装配式桥墩足尺模型拟静力试验研究

为研究插槽结构高强度装配式桥墩在地震作用下的力学性能及可靠性,制作2个桥墩足尺模型进行拟静力试验,结合Ucfyber专业抗震软件,分析该桥墩结构受震时的破坏形式、刚度、承载能力及延性系数。结果表明:在地震作用下,插槽结构装配式桥墩承台位置以上80 cm高度范围内的墩柱为主要破坏区,150 cm高度范围内的墩柱为主要开裂区域,结构呈现塑性破坏特征。插槽结构并未破坏,说明其可以有效传递荷载。在拟静力加载过程中桥墩结构刚度持续降低,在破坏过程中有明显的屈服阶段,承载力随施加水平位移加大而缓慢下降。该插槽结构装配式桥墩承载能力和延性系数理论值及试验值均满足规范设计要求,说明其具有较好的抗震性能。

浮空器设备挂架结构总体设计

设备挂架是浮空器系统的重要组成部分。依据对航空产品结构的设计要求,对设备挂架的各种结构形式进行了优、劣分析,并结合设备挂架的实际使用要求,选定了设备挂架的结构形式。根据内部搭载设备的安装使用要求,对设备在设备挂架内进行了布置,对挂架整体结构设计进行了详细设计;并采用计算机仿真手段建立设备挂架有限元模型,对设备挂架的刚强度特性进行了分析;最后对设备挂架进行了静强度试验验证。

水泥石动静态机械性能相关关系试验研究

水泥石机械性能对于油气井的继续钻进、采收率和寿命都具有重要意义。选择不同水泥浆体系,测量其所形成水泥石的横、纵波速度,经过计算求出其动态杨氏模量和动态泊松比;利用岩石力学三轴试验机测定水泥石静态杨氏模量和静态泊松比。分析水泥石动态和静态机械性能的相关性发现：水泥石密度与其横、纵波速度正相关;水泥石密度与静态杨氏模量和静态泊松比有很好的线性相关性,相关系数分别为0.980和-0.980;水泥石动静态杨氏模量之间有很好的线性相关性,相关系数为0.970;水泥石动静态泊松比相关性差,静态泊松比主要分布在0.10~0.12范围内。这为室内水泥石机械性能的无损测量和利用测井解释数据获取井下水泥石机械性能奠定了基础,对水泥浆体系设计、固井工程设计及固井质量评价有一定的参考价值。

灌浆料对预制拼装承插式桥墩力学性能的影响

承插式连接中桥墩采用预制墩,待桥墩插入承台预留孔洞后,在桥墩插入端外围灌入高强速凝灌浆料以密实预留孔洞,连接的结构可靠性主要取决于后期灌注的灌浆料和承插深度。文中对承插试件和现浇试件进行拟静力试验和ANSYS数值模拟,研究灌浆料的粘结性能、弹性模量和填充厚度对承插试件整体力学性能的影响。结果表明:在承插深度足够的情况下,灌浆料粘结良好时,承插试件具有和现浇试件基本一致的水平抗推刚度、极限承载力;灌浆料粘结失效后,桥墩和承台之间产生新的传力路径,仍然具有良好的水平抗推刚度和水平承载力,但承台底板的配筋需做强化以提高承台的受力性能;灌浆料的弹性模量和厚度基本不影响试件的极限承载力;试件的水平抗推刚度不受灌浆料的厚度影响,但随着灌浆料弹性模量的增加而增加。