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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

复合岩层边坡双排抗滑桩布设分析

双排抗滑桩在边坡支护中有着重要作用。针对某路堑复合岩层边坡设置双排抗滑桩,从边坡最大塑性变形、最大剪应力及安全系数出发,通过有限元软件,分析双排抗滑桩布设位置对边坡变形、受力的影响。结果表明:双排抗滑桩设置在边坡底部、中部和上部时,最大塑性变形和最大剪应力均发生在抗滑桩位置。双排抗滑桩布设在边坡下部位置时,对于最大塑性变形和最大剪应力,边坡稳定性均优于布设在边坡中、上部位。

软基堤防整体抗滑稳定计算研究

针对目前软基堤防稳定计算中淤泥软土抗剪强度指标取值问题,根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),并依托某软基堤防工程,从地基土抗剪强度指标(即快剪指标、十字板原位剪切强度)、整体抗滑稳定计算方法(即瑞典圆弧法和简化毕肖普法)等方面,分析各因素对软基堤防整体抗滑稳定安全系数的影响情况,认为采用地质工程师建议的抗剪强度指标计算的稳定安全系数值最小,而采用十字板剪切强度值计算的稳定安全系数值稍大;并对稳定安全系不满足规范要求断面采用减少疏浚量方案进行加固处理,可为类似软基堤防工程设计提供参考。

UHPC湿接缝抗剪性能模型试验研究

为研究预制拼装桥梁UHPC湿接缝极限抗剪承载力计算方法及抗剪性能的影响因素,以台州市域铁路S2线铁路桥为背景,开展13个UHPC湿接缝模型的抗剪性能试验,得到模型接缝界面处的开裂荷载、极限抗剪承载力和界面的荷载~相对滑移关系;依据既有公式计算湿接缝极限抗剪承载力理论值,并与试验值进行比较分析,研究UHPC龄期、接缝构造形式、界面压应力等关键参数对湿接缝模型抗剪性能的影响。结果表明:基于Mohr-Coulomb准则的计算式能较准确地计算钢筋搭接平接缝模型的极限抗剪承载力理论值,其它公式欠缺对接缝粘结力的考虑;对湿接缝模型施加界面压应力可以大幅提高其开裂荷载,采用钢筋搭接可以提高所有湿接缝的抗剪性能和延性水平,UHPC龄期的增长对提高键齿接缝的抗剪性能效果显著;有界面压应力的钢筋搭接UHPC湿接缝的抗剪性能最好,更适合应用于实际工程。

自密实混凝土在建筑加固施工工程中的应用

加固施工作为提升建筑稳定性的重要手段,对延长建筑施工寿命及保证建筑安全具有重要意义,自密实混凝土是建筑加固施工工程中的关键工序。本文根据自密实混凝土技术指标要求,选择所需材料,参考相关规范,对建筑加固施工中应用的自密实混凝土进行配合比设计,根据配合比设计制备自密实混凝土,对建筑剪力墙进行自密实混凝土浇筑,实现基于自密实混凝土的建筑加固施工。实例分析表明,加固施工后建筑构件抗压强度大于最大压应力,建筑构件抗倾覆稳定安全系数大于最小限值,建筑稳定性得到了明显提升,自密实混凝土在建筑加固施工工程领域具有良好的应用前景。

温敏聚合物/纳米SiO_(2)复合材料的制备与性能评价

由于目前大部分温敏增稠剂的耐温抗盐性能较差,难以适用于高深储层。以自制温敏单体(PADA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和改性纳米SiO_(2)颗粒(N-np)为原料,通过原位聚合法制备了一种温敏聚合物/纳米SiO_(2)复合材料N-AMPA。采用正交实验优化了N-AMPA的合成条件,通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(^(1)H-NMR)等确定了N-AMPA的分子结构,考察了N-AMPA溶液的温敏增稠性能、耐温抗盐性能和抗剪切性能。研究结果表明,N-AMPA溶液在65~180℃内具有温敏增稠性能,最大增稠率达94%;N-AMPA溶液在200℃高温老化后黏度保留率为68%;在20%NaCl盐水溶液中,黏度保留率为63%;在剪切速率为1021 s^(-1)时其溶液黏度达50 mPa·s。与温敏聚合物AMPA相比,N-AMPA表现出良好的耐温抗盐性、较强的抗剪切性能。

空心板桥加固技术及效果评估

某高速公路30 m多跨简支空心板桥运营多年后,桥面铺装层、空心板底板及腹板出现较多裂缝,部分铰缝出现破损。为确保桥梁结构承载能力、正常使用功能及耐久性,需对该桥进行维修加固。针对桥梁结构抗弯、抗剪及横向整体加固技术进行研究,经比选分析,确定在空心板底板粘贴碳纤维板提升抗弯承载力,增大空心板板端部截面提升抗剪承载力,在空心板顶、底板锚粘横向钢板条带提升横向整体性能。采用MIDAS Civil软件建立空心板桥整体有限元模型,评估总体加固效果,并分析铰缝总体损伤程度对空心板桥横向整体性能的影响。结果表明:上述加固方法能够有效提升空心板桥承载力及横向整体性能,其中抗弯承载力提高6%,抗剪承载力提高75%;在铰缝总体损伤不大于90%时,加固后的空心板桥具有较好的横向整体性能。