隧道复合式路面层间抗裂性能研究

反射裂缝是隧道复合式路面结构的一大突出问题,严重影响路面使用性能。本文采用加纤改性沥青作为层间抗裂材料,成型了基层预设接缝的复合试件,基于室内弯曲试验和轮碾试验研究其层间抗裂性能,并通过有限元数值分析探究加纤改性沥青对复合式路面沥青面层应力分布情况的影响。结果表明:加纤改性沥青具有良好的层间抗裂性能,能够增强复合试件的抗弯曲能力,减缓反射裂缝的发展,延长复合试件疲劳寿命;有限元分析结果表明加纤改性沥青能够有效吸收沥青面层底部因基层接缝导致的集中应力,大大降低沥青面层底部的最大拉应力和最大剪应力。研究成果可为加纤改性沥青层间抗裂材料在隧道复合式路面中的应用与推广提供理论依据和技术支撑。

基于离散元法的纤维改良黄土力学性能研究

为进一步探究纤维对改良黄土力学特性的影响,本文以改良黄土为研究对象,基于离散元方法模拟了改良黄土直剪试验,研究了纤维长度以及纤维掺入比等对纤维改良黄土力学特性的影响。研究结果表明:加入聚丙烯纤维后,纤维改良黄土的粘聚力提升了将近两倍,内摩擦角增加了约10°,说明聚丙烯纤维可以有效提升黄土的物理力学特性。随着纤维掺入比从0.05%增加到0.20%,内摩擦角增加了不足5°,而粘聚力增加了30kPa,说明纤维掺入比对粘聚力有较大的影响。模拟结果还表明,纤维长度对改良黄土的力学性能影响不明显。该研究成果对工程实践中黄土地基承载力不足问题的防治和改善具有指导意义。

基于MFBFE剪力墙单元研究及低周反复试验数值分析

基于力插值纤维单元是目前钢筋混凝土结构非线性分析最常用的单元,它忽略单元的截面剪切变形,采用平截面假定,但对于剪力墙构件,其截面高度比较大,仍采用平截面假定忽略截面剪切变形将会造成较大的误差。基于这一背景,文中提出考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE),其截面不再是平截面,而是曲面,用以模拟剪力墙的地震反应非线性分析。基于OpenSees进行MFBFE单元开发,并对一组9个剪力墙试件进行水平低周往复模拟。实例分析结果显示较好地预测了构件的初始刚度、屈服力、极限力、卸载刚度、残余位移、延性和能量耗散,表明MFBFE单元模拟剪力墙地震反应非线性分析有较高的精度。并且对MFBFE单元在不同轴压比、不同高宽比、不同混凝土强度、不同纵向配筋率、不同约束区长度、不同配箍率下进行趋势分析。数据显示,文中提出的分析模型的适用范围很广,对于上述不同的计算和构造条件下都满足精度要求。

钢筋混凝土桥墩弯剪数值分析模型

基于修正的压力场理论MCFT(The Modified Compression Field Theory)和纤维单元模型建立了钢筋混凝土桥墩的弯剪数值分析模型,以MCFT理论确定桥墩的剪切力-剪切位移关系,并与考虑桥墩弯曲变形的纤维单元模型组合,共同考虑桥墩的弯-剪-轴力耦合作用。通过与六个弯剪破坏控制的圆形截面钢筋混凝土桥墩拟静力试验结果的对比,对分析模型进行了验证。主要认识结论为基于MCFT理论可准确地计算弯剪破坏桥墩的屈服荷载、极限荷载和弹性阶段剪切刚度,剪切开裂是引起钢筋混凝土构件剪切力-剪切位移关系刚度突变的主要因素,而弯曲开裂与纵筋屈服对刚度的影响较小;分析模型对弯剪破坏桥墩的滞回曲线、弯曲与剪切变形成分均进行了较为准确的模拟分析。

两种蛋白质改性纤维素纤维的结构分析

为了分析柔丝蛋白改性纤维和蚕蛹蛋白改性纤维的性能差别,对两种纤维的结构进行比较。结果表明:两种蛋白质改性纤维素纤维都具有与普通粘胶纤维相似的外观形态,但蚕蛹蛋白改性纤维的皮芯结构较柔丝蛋白改性纤维更明显;蚕蛹蛋白改性纤维的结晶度和取向度均大于柔丝蛋白改性纤维;柔丝蛋白改性纤维中含有多种微量的金属元素。认为:柔丝蛋白改性纤维中的硼、铝、钠、锌、铜等元素的存在使其具有一定的保健功能。

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用.利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析.结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能.

MEMS光纤压力传感器压力膜片的仿真与分析

阐述了一种使用周边固定的圆形膜片的反射式强度调制型MEMS光纤压力传感器的工作原理,在现有外界压力下的膜片应力、应变及固有频率公式的基础上,推导了膜片应力、应变和固有频率三者随传感器尺度变化的一般规律.利用有限元分析软件ANSYS对推演出的规律仿真模拟和分析,验证了此规律的正确性和普适性,同时修正分析模型,总结了理论公式与实际应用之间的联系与区别.

铜改性聚酯纤维针织毛衫的设计开发

以铜改性聚酯纤维为原料设计并制作了女士V领开衫毛衫。测试了铜改性聚酯纤维的断裂强度、断裂伸长率、初始模量和铜元素含量;介绍了铜改性聚酯纤维紧密赛络纺工艺。经测试,产品对大肠埃希菌的抑菌值>5.8,抑菌率达到了99%;对金黄色葡萄杆菌的抑菌值为5.6,抑制率为99%,对大肠埃希菌、金黄色葡萄杆菌具有良好的抗菌效果;对白色念珠菌的抑菌值为1.3,抑菌率为95%,对白色念珠菌具有抗菌效果。

新型纤维改性混凝土装配式框架节点抗震性能分析

为研究在节点核心区及键槽区等后浇区部分采用纤维改性混凝土对梁柱节点抗震性能的影响,基于此概念设计了改进的预制预应力装配式梁柱节点。以试件SJ1和SJ4为研究对象,系统分析梁柱节点设计参数对节点性能的影响,包括后浇区混凝土强度及延性、梁纵筋强度和后浇区箍筋间距。结果表明:后浇区混凝土受压延性的降低会加剧高配筋率节点试件强度退化及位移延性降低;提高梁纵筋强度等级可以显著提高装配式框架梁柱节点的承载能力,同时会降低其位移延性;增大后浇区的箍筋间距会降低节点试件的位移延性,并且高配筋率梁柱节点的抗震性能对后浇区箍筋间距的调整更敏感。

基于结构精细化模拟分析平台的弯剪纤维单元模型

为模拟钢筋混凝土柱在轴力、剪力和弯矩耦合作用下的非线性滞回特性,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的弯剪纤维单元模型,并引入到结构精细化模拟分析(RSAPS)平台中。该模型基于Timoshenko梁理论,材料模型选用基于修正斜压场理论(MCFT)的二维钢筋混凝土本构模型。应用RSAPS平台分别模拟往复荷载作用下发生弯曲、弯剪和剪切破坏的钢筋混凝土柱的滞回性能,并将分析结果与试验和未考虑剪切变形的纤维单元模型模拟结果进行对比。结果表明:对于发生弯曲破坏的构件,由于剪切变形较小,未考虑剪切变形的纤维单元和弯剪纤维单元均可以较好地模拟构件的滞回性能;而对于发生弯剪破坏和剪切破坏的构件,采用未考虑剪切变形的纤维单元模型,会高估构件的初始刚度和耗能能力,也会高估其受剪承载力;而所提出的弯剪纤维单元模型能较好地模拟构件的刚度和承载力退化,同时,也能较好地模拟滞回曲线中的捏缩现象,模拟结果与试验结果吻合较好。

RC桥墩弯剪破坏判别准则与抗震分析的改进模型

为进一步发展考虑非线性剪切效应的钢筋混凝土(RC)桥墩弯剪数值分析模型,分别基于修正的压力场理论(MCFT)和纤维梁柱单元模型计算了76个RC桥墩至极限荷载阶段时的剪切和弯曲变形,并根据两者之间的比值关系提出了桥墩弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别准则。根据桥墩破坏模式的不同,建立了桥墩弯剪数值分析的改进模型,以合理考虑桥墩弯曲与剪切变形间的耦合关系,并将模拟得到的桥墩滞回曲线与试验结果进行了对比。结果表明:桥墩剪切与弯曲变形的比值0.2和1.5可分别作为弯曲-弯剪-剪切破坏模式的判别标准,改进模型模拟得到的剪切及弯剪破坏RC桥墩滞回曲线与试验结果吻合良好。

基于修正力插值纤维单元的汶川地震典型高层建筑震害模拟

在非线性阶段,剪力墙构件由于其截面高度比较大,受力极为复杂,仍采用平截面假定将会造成较大的误差。考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE),其截面不再是平截面,而是曲面,在剪力墙构件的非线性地震反应分析有较高的精度。基于MFBFE单元对汶川地震中破坏严重的都江堰市电信大楼进行逐步增量时程分析(IDA)。分析结果显示底层和9层是薄弱层,而底层由于各指标基本都为最大值,因此将首先出现破坏,这与震害调查结果基本相符。验证了MFBFE单元在实际结构分析中的合理性和可靠性,为高层建筑结构地震灾变行为研究提供参考。