钢筋混凝土板柱节点冲切性能研究进展

为提高板柱节点冲切性能从而促进其工程应用,比较了各类抗冲切元件的不同布置形式、形状尺寸、几何参数以及组合形式对节点抗冲切承载力的影响,概括了受损板柱节点修复与加固的研究现状,梳理了不同开洞尺寸、距离、数量、形状及偏心荷载作用下开洞板柱试件抗冲切性能的研究成果,归纳了有无抗冲切钢筋和配置型钢剪力架板柱节点的抗冲切承载力计算方法以及基于机器学习的板柱节点冲切承载力预测方法。结果表明:各类抗冲切元件可通过改变布置形式、形状尺寸、几何参数以及元件组合从而改善板柱节点的冲切性能;板件开洞的尺寸越大、距离越远、数量越多,对节点的抗冲切性能越不利;基于数值模拟和规范改进得出的冲切承载力计算公式仅对特定试验有较高的预测精度,尚未形成较为统一的承载力计算公式,而基于机器学习的冲切承载力预测模型是未来研究的重点;需进一步开展关于受损板柱节点修复与加固方法的研究,对完善板柱节点抗冲切性能研究理论体系具有重要意义。

胶囊型靶向驱油用聚合物的制备及性能评价

针对聚合物驱油剂存在硫铁离子氧化自由基降解和炮眼剪切降解导致黏度损失高、严重影响驱油效果的问题,利用微流控技术,以聚氨酯微胶囊为壳层包裹聚合物,制备了胶囊型靶向增黏聚合物。通过优化单体质量分数为35%、AMPS占单体质量分数的30%、引发剂质量分数为0.04%、外壳质量分数为0.6%,得到百纳米级靶向增黏聚合物。评价了靶向增黏聚合物的抗剪切性能、抗硫铁性能和靶向释放时间。结果表明:靶向增黏聚合物剪切后和硫铁自由基氧化后的黏度保留率为常规聚合物的2~4倍,具有较好的抗剪切抗硫铁性能;靶向释放时间2~72 h可控,具有目的层靶向增黏扩波及的作用。室内物理模拟实验结果表明,质量浓度为1500 mg/L的靶向增黏聚合物可提高采收率达28.7%,提高原油采收率效果明显。

两种结构类型的走滑相关剪断裂带

里德尔剪切是走滑带的典型构造样式,但近年来发现的很多剪断裂带中的剪断裂组合样式与经典里德尔剪切不同。在这些剪断裂带中,剪断裂的排列方式与两盘位移方向性质相同,即左阶左行或右阶右行,被称为同阶行剪断裂,其叠合部位具有离散性质。基于库伦破裂准则,认为这些剪断裂带是在双剪切带夹持的断夹块上发育的。在双剪切作用下,最大主应力迹线方向上将产生2组共轭势剪破裂,在递进变形过程中,与最大剪应力(主走滑方向)成小锐夹角的剪破裂将优先得到发展,而与最大剪应力成大锐夹角的剪破裂将受到抑制而被限制在前者之间,形成一种不同于经典里德尔剪切组合样式的新型剪断裂带。这种类型的剪断裂带发育离散型叠合带,对成藏成矿具有重要意义。

螺栓连接和拉铆连接在剪切循环荷载作用下的松动行为研究

拉铆连接凭借其优秀的防松性能,被应用于越来越多的工程领域。为研究国产新型拉铆钉在剪切循环荷载作用下的松动性能,以应用最为广泛的螺栓连接为对照,分别对规格为8 mm的4.8级普通螺栓、4.8级防松螺栓以及小规格拉铆钉进行剪切循环荷载下的松动试验研究,分析了三类连接在剪切循环荷载作用下的松动过程,研究了荷载幅值和频率对螺栓连接和拉铆连接松动行为的影响。结合微观测试手段分析其损伤形貌,进一步研究剪切循环荷载下螺栓和拉铆钉的防松原理及微动损伤机制。研究表明:在同种工况下拉铆连接的防松性能优于螺栓连接的防松性能;当荷载幅值增大或荷载频率减小时,螺栓连接和拉铆连接的松动程度增大;相较于螺栓,拉铆钉独特的圆弧结构牙型和铆接成型后牙型配合面的过盈配合机制,使其防松性能有明显提升;螺栓与拉铆钉的磨损机制主要是磨粒磨损和疲劳磨损。

带剪切销抗爆容器定向泄压特性研究

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内冲击波的传播与载荷分布规律,分析并讨论了泄压过程中泄压盖的运动规律,建立了不同泄压盖质量下药量与剪切销直径之间的函数关系,探究了剪切销的临界断裂问题。结果表明:100 g TNT内爆试验得到剪切销临界直径为22 mm,TNT爆炸后冲击波在容器内往复式传播,约3.8 ms时泄压盖冲出容器,5.0 ms时容器底部残存压力约为0.5 MPa;容器底部超压峰值约为144 MPa,罐体与泄压盖交汇形成的角隅处超压峰值约为149 MPa,且罐体在角隅处产生应变增长效应,角隅处成为新的危险点。剪切销的变形断裂过程会影响泄压盖的运动规律,导致泄压盖速度曲线中出现下降段,剪切销直径越大,下降段持续时间越长。TNT药量与剪切销临界直径呈正比,二者的线性关系不受泄压盖质量的影响。

二维多孔结构剪切变形及破坏特性研究

基于理论建模、有限元仿真和实验测试研究了二维多孔结构剪切变形及破坏特性,分析几何参数改变对整体抗剪性能的影响。通过有限元仿真获取剪切变形规律,采用框架剪切夹具进行剪切实验,与有限元仿真结果进行对比分析。结果表明:剪切变形破坏主要为靠近结点处单元胞壁的拉伸破坏与剪切破坏,损伤从结构边缘向内部渐进扩展。单元胞尺寸、壁厚对结构的剪切性能有明显影响,厚度与排列角度对剪切性能影响较小;在正六边形、内凹型和半凹型多孔结构中,正六边形的二维多孔结构的抗剪性能最好。

水陆交错带护坡植物固土抗蚀能力比较分析

植物固土能力是生态护岸技术的关键影响因素,但对水陆交错带条件下的生态护坡植物固土能力的定量评估缺乏研究。选择耐旱耐淹且根系发达的芦竹、芦苇和风车草为研究对象,采用原位剪切试验和抗冲实验测定植物的抗剪切强度和土壤抗冲刷系数,对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键影响因子。结果表明:1)芦竹、芦苇和风车草均可显著提高土壤的抗剪强度和抗冲性能,抗剪强度增幅分别为111.80%、77.43%和99.17%,抗冲性能增幅分别为299.40%、140.21%和183.79%;2)芦竹的茎横截面积比例、根系生物量、根系密度和单位枝数的根数都显著大于芦苇和风车草;3)植物根系的平均直径、总体积和总数量与土体抗剪切强度正相关,根系生物量、根系密度、单位枝数根数、样方内植物茎横截面积比例与抗冲系数正相关。适生植物可显著提高水陆交错带土体的抗蚀能力,芦竹耐旱抗涝并具有较强的固土能力,可作为河岸、湖岸和库岸以及消落带等水陆交错带生态护坡的优选物种。

DAA入路切开复位联合大粗隆抗剪切螺钉治疗难复型PauwelsⅢ型股骨颈骨折的效果

目的分析直接前侧入路(DAA)切开复位联合大粗隆抗剪切螺钉治疗难复型pauwelsⅢ型股骨颈骨折的效果。方法回顾性分析2020年4月至2022年6月河南省洛阳正骨医院(河南省骨科医院)收治的60例难复型pauwelsⅢ型股骨颈骨折患者的临床资料,依据治疗方式将其分为观察组(32例,DAA入路切开复位联合大粗隆抗剪切螺钉治疗)、对照组(28例,闭合复位3枚全螺纹空心加压螺钉内固定治疗),比较两组手术一般情况、髋关节功能(Harris髋关节功能评分)、骨折复位质量(Garden指数)、骨代谢指标[Ⅰ型前胶原氨基端前肽(PⅠNP)、骨特异性碱性磷酸酶(BAP)、Ⅰ型胶原羧基端肽(β-CTX)]、疼痛度[麦吉尔疼痛量表(McGill)]、并发症发生率。结果观察组手术时间较对照组延长、切口长度长于对照组、术中出血量多于对照组(P<0.05);两组骨折愈合时间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组术后3、6、12个月Harris评分均高于术前(P<0.05),且观察组术后6、12个月Harris评分高于对照组(P<0.05)。两组术后6、12个月Garden分级比较,差异无统计学意义(P>0.05)。两组术后1个月血清PⅠNP、BAP增加,β-CTX及McGill评分减少(P<0.05),但组间比较差异无统计学意义(P>0.05)。两组随访期间股骨头坏死发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论对于难复型pauwelsⅢ型股骨颈骨折经DAA入路行切开复位联合大粗隆抗剪切螺钉治疗复位效果较好,虽然可能破坏血运,但不影响术后髋关节功能恢复,不增加并发症风险,值得在临床推广实践。

上覆层填料物理力学特性对复合衬垫界面剪切特性影响研究

采用改进ZLB-1型三联流变直剪仪研究了填料特性对复合衬垫界面剪切特性的影响,得到上覆层填料不同物理力学特性在不同法向应力下的剪切应力-位移曲线。结果表明,黏土与砂土均出现了位移软化现象,且随含砂率增加,位移软化现象更明显;土工膜-钠基膨润土垫界面在复合衬垫界面中摩擦系数最低,且饱和状态下界面摩擦系数明显低于非饱和状态下界面摩擦系数。含砂率增加,复合衬垫界面间似黏聚力降低,似摩擦角先降低后增加再降低;含水率增加,似黏聚力和似摩擦角均先增大后减小。

高强防辐射大体积混凝土剪力墙施工技术探析

为保证高强防辐射剪力墙施工质量,文中以某质子辐照项目为例,提出了一种墙身不留孔洞、四道保证的模板支设方案及分组分层混凝土浇筑方案。结果表明,不切除拉螺杆、直接切割封堵两端,能够有效保证混凝土的防辐射性能;在混凝土浇筑中,四道保证体系的模板支撑方案中的材料刚度大、整体性好,可避免涨模,降低爆模风险;分组分层浇筑有效保证了混凝土的浇筑质量。

低剪切-抗聚并功能降黏体系构建

稠油因其密度大、黏度高、地层条件流动性差的特点,导致稠油油藏生产井周期产量递减快,原油采出程度较低,有效开发受到限制。此外,经过降黏剂乳化降黏后的稠油在流动过程中,乳液液滴容易发生聚并,大大降低流动能力。本文通过评价低速搅拌条件下降黏效果和抗聚并能力,筛选出具有“低剪切、抗聚并”特性的降黏体系,并优选出体系中主要有机降黏剂的最佳浓度和复配体系的最佳浓度,为稠油油藏的效益开发提供理论支撑。

基于动三轴试验的不同细粒含量尾矿砂地震液化判别研究

对江西德兴某尾矿库的不同细粒含量尾矿砂开展土样的基本物理力学性质试验,得到土样的物理性质指标和颗粒级配曲线,再通过动三轴试验得到土样的时程、动强度和液化应力比曲线。各种关系曲线显示:液化过程中,尾矿砂试样的强度迅速下降,形变和孔压逐渐增大,最终导致液化破坏;在试验中围压越大,细粒含量越少,液化所需要的动应力越大;液化应力比与液化振次之间的归一性良好,近似于线性相关。根据抗液化剪应力法计算出不同条件下土样的液化判别结果可知:在保持单一变量下,35%细粒含量尾矿砂的液化可能性FL和15%、25%细粒含量尾矿砂相比,分别增加了约28.5%、10%;等效振次(烈度)为30(8度区)的液化可能性FL和等效振次(烈度)为8、12(6、7度区)的液化可能性FL相比,分别提高了约160%、73%;深度为12m的液化可能性FL同深度为3m、6m、9m的液化可能性FL相比,分别减少了约14.5%、12%、7%。

混凝土剪力墙结构-框架结构防屈曲支撑抗震性能研究

为了提升剪力墙结构-框架结构的抗震性能,文中在剪力墙结构-框架结构的基础上设计了防屈曲支撑,并对改进后的结构进行了抗震性能测试,分析其刚度性能及耗散性能。结果表明,随着水平位移的增加,剪力墙-框架结构的荷载-位移曲线呈现一个闭环;随着加载位移水平的增加,闭合的滞回曲线环出现回陇的现象,其面积不断降低。骨架曲线初期为近似线性增加的现象,后期开始出现缓慢增加至极限荷载,最后曲线开始发生下降的趋势;剪力墙-框架结构在正负两个方向的刚度性能较为接近,差异较小。增加防屈曲支撑的剪力墙-框架结构具有较强的承载能力。

装配式钢结构建筑中钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系应用

为研究钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构在装配式钢结构建筑中的应用效果,以某城市的改建安置房项目为例,设计钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系,并按照施工流程完成该结构体系施工;同时采用ABAQUS有限元软件构建该体系的计算模型,分析防屈曲钢板剪力墙和预期对应的钢框架梁柱之间的整体水平静力、剪力墙的受力特性以及耗能情况。结果显示:钢框架+防屈曲钢板剪力墙结构体系的实际应用效果良好,防屈曲钢板剪力墙的耗能比例达到94.1%。

一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器及其性能分析

为解决传统剪切型金属阻尼器耗能形式单一,剪切腹板易过早发生局部屈曲的问题,设计了一种新型防屈曲-分阶段耗能剪切型阻尼器。该阻尼器主要由剪切腹板和防屈曲耗能件组成,防屈曲耗能件分布于剪切腹板两侧,上下两端与固定架相连。为考察其耗能和防屈曲能力,本文以传统的剪切型阻尼器试验模型为参考,利用ABAQUS有限元分析平台建立了14组阻尼器数值模型,分析了防屈曲耗能件的截面形状、使用材料的类型及与固定架间的连接方式等对阻尼器性能的影响,并采用刚度退化系数和等效黏滞阻尼比为评价参数衡量新型阻尼器的抗震性能。结果表明,设置了防屈曲耗能件的新型阻尼器其剪切腹板的最大面外位移与传统阻尼器的比值低于1/4,防屈曲耗能件与剪切腹板的最大屈服位移比超过3∶1,可以有效防止剪切腹板过早发生屈曲,具备多阶段耗能的能力。相比于传统无防屈曲耗能件剪切型阻尼器,此类阻尼器耗能能力强、滞回性能稳定、具备较好的抗震性能,可以满足实际工程结构的抗震设计要求。

大跨度铁路钢-混组合梁负弯矩区桥面板抗裂措施研究

为研究铁路荷载作用下大跨度钢-混组合梁负弯矩区桥面板开裂情况及抗裂技术,以某主跨168 m的铁路钢-混组合连续刚构桥为背景,采用MIDAS Civil软件对桥面板受力情况进行建模分析,并开展抗拔不抗剪连接件技术及预应力技术对桥面板抗裂性能影响的研究,结合抗裂措施工作原理及施工可行性,提出适用于减小负弯矩区桥面板裂缝宽度的实施方案。结果表明:采用普通栓钉连接、桥面板常规配筋条件下的钢-混组合梁,运营阶段主力及主力+附加力工况下负弯矩区桥面板裂缝宽度均不满足规范要求;墩顶处桥面板与0号块固结及非固结2种形式下,抗拔不抗剪连接件桥面板抗裂方案均不适用,抗拔不抗剪连接件的适应性受桥面板与0号块连接构造及桥面板整体与钢桁架上弦杆顶面连接形式影响较大;对桥面板配置纵向预应力筋能有效降低拉应力水平,设后浇带预应力筋张拉方案负弯矩区桥面板最大拉应力较桥面板浇筑成型后张拉预应力筋方案更低,更能充分发挥预应力效应,且便于工程实施,建议工程应用中宜控制湿接缝占比小于10%,预应力筋锚固断面拉应力突变值宜控制在2 MPa以内。

一场六馆多塔连体结构抗震性能研究

福州市长乐区“三馆三中心”项目属于抗震不规则结构,为地下一层,地上建筑为底部6个独立单塔(四~五层)、顶部整体串联而成的连体结构。底部塔楼采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,顶部两层连接体采用钢桁架结构。结构存在扭转不规则、楼板不连续、竖向构件不连续、尺寸突变等不规则情况,属于特别不规则结构。以该项目为例,基于抗震设计方法,采用YJK-Paco软件对模型进行弹塑性分析,对比了单塔模型和多塔模型的动力特性,分析了连体结构传力路径和特征;通过罕遇地震工况下时程分析,掌握了关键构件在大震作用下的工作状态,保证连体关键构件性能不遭受破坏。研究结果可为此类多塔复杂连接项目提供参考。

锚索抗滑桩在边坡治理工程中的应用

为了优选合理的锚索抗滑桩施工方案,文中依托某路堑边坡项目,建立锚索抗滑桩的仿真模型,利用MIDAS软件模拟分析预应力锚索抗滑桩的稳定性及力学变形特性。结果表明,未设置支护的边坡工程稳定性系数为1.03,边坡稳定性系数随着抗滑桩截面尺寸的增加以及预应力的增加而逐渐增加;随着桩深的增加,抗滑桩的水平位移初期不断增加,工况3条件下抗滑桩的桩底水平位移最低,即工况3支护方案的边坡抗变形能力最强。随着桩深的增加,抗滑桩的剪力表现为先负向降低、后正向增加、后降低、再次反向增加的变化规律,抗滑桩的弯矩表现为先降低、后增加、再降低的变化规律。

某树状高层建筑结构设计和分析的若干关键技术问题

主要针对某树状高层建筑在结构设计和分析过程中遇到的建筑大悬挑方案的结构实现、竖向力传力路径分析、抗连续倒塌分析、关键构件性能化设计、楼面体系抗拉承载力分析、节点详细有限元分析等关键技术问题进行了分析和研究,与此同时,也对结构的抗风设计、南北侧双核心筒的设置、局部墙体的偏拉、重力二阶效应等技术问题进行了展开并提供了解决方案。结果表明虽该高层建筑存在体型复杂、大悬挑、平面形状不规则、核心筒偏置等难点,但是通过合理的平面和竖向布置,辅之以详尽的结构分析能够保证结构的安全性。尤其是在通过局部斜撑转换较好地实现建筑大悬挑效果的同时,也能够很好地实现竖向荷载的可靠、直接和简洁的传递,分别从依次拆除斜撑和一次性拆除斜撑两个工况进行了抗连续倒塌分析,从完全不考虑楼板作用和考虑后浇相关层楼板的施工模拟两个角度来复核楼面体系的抗拉承载力,对梁-撑转换节点进行了精细化有限元分析等,最终通过进一步验算保证其在不同水准地震作用下仍能很好地满足预定的性能化设计目标。

高速铁路箱梁装配式桥面附属设施防撞性能试验研究

为研究不同约束条件下高速铁路预制装配式桥面附属设施的防撞性能,提出高速铁路装配式桥面附属设施防护墙设计方法,制备3个预制装配式桥面系防护墙足尺试验模型,其中2个分别采用4点螺栓和2点螺栓连接的钢梁支撑约束,另一个采用桥面板支撑约束,通过静载试验进行对比分析。结果表明:在最大荷载为脱轨设计荷载的4次加载过程中,高速铁路箱梁装配式桥面附属设施防护墙均处于线弹性工作状态,裂缝主要出现在砂浆层界面和线路内侧防护墙墙面,呈水平向分布;继续加载防护墙结构出现斜向贯通主裂缝后达到极限状态;3个模型极限承载能力达到脱轨设计荷载的2.12~2.59倍,具有足够承载力冗余度,不同约束条件下装配式桥面附属设施与桥面结构间的连接安全可靠;足尺模型试验验证了提出方法的正确性。