可拉压预应力钢支撑结构及其性能评价

针对传统钢支撑不能受拉、混凝土支撑工序复杂且拆除产生大量建筑垃圾等问题,研发可拉压预应力钢支撑结构。对可拉压预应力钢支撑结构进行技术评价及造价对比,结果表明:其抗压承载力与传统钢支撑相同,与混凝土支撑相当;抗拉性能及支撑刚度与混凝土支撑相当,优于传统钢支撑;施工便捷性与传统钢支撑相当,优于混凝土支撑;造价与传统钢支撑相当,比混凝土支撑低20%~30%。在地铁基坑工程中,首道支撑采用可拉压预应力钢支撑,相比混凝土支撑,在保证支护效果的同时,能够产生更好的经济效益和社会效益。

地下车站装配式双H型钢支撑设计及应用

目的:为了解决地下车站深基坑工程中钢筋混凝土支撑存在的施工难度大、不可重复使用、经济社会效益低等问题,应深入研究该支撑结构的受力机理及施工使用特点。方法:提出了一种适用于地铁车站工程的新型装配式双H型钢支撑,并对该支撑截面和连接节点进行了设计分析。采用ABAQUS软件建立了装配式双H型钢支撑及其拼接节点的有限元模型,分析了其轴压性能及支撑拼接节点受弯性能。分析了双H型钢支撑的经济效益和社会效益。结果及结论:新型装配式双H型钢支撑及其连接节点承载力满足现行规范和实际工程要求,并已成功应用于无锡至江阴城际轨道交通工程南门站工程项目中。装配式双H型钢支撑与现浇钢筋混凝土支撑相比较,在重复使用5次的条件下,可节约35%的经济成本,同时可以减少68%的碳排放量。

基于SLA打印的光敏树脂FCCZ单胞力学性能的研究

本研究基于型号为PRO-BLK 10的光敏树脂材料的立体光刻技术(SLA)打印成型的面心立杆立方(FCCZ)单胞的力学性能。通过材料准静态拉伸与压缩实验获得PRO-BLK 10材料的主要力学性能参数。通过FCCZ单胞准静态压缩实验,比较不同长径比(L/D)FCCZ单胞的破坏模式。基于实验结果计算并比较不同长径比FCCZ单胞的等效应力-应变关系、极限压缩强度和等效弹性模量。结果表明,SLA打印FCCZ单胞的最大等效应力随着长径比的增加而增加。基于对FCCZ单胞等效弹性模量和破坏模式的分析,将10种不同长径比的FCCZ单胞试样分为三组。相同破坏模式下FCCZ单胞的等效弹性模量近似等差数列式增加,不同破坏模式下其等效弹性模量具有显著的差异。

桩基承台和筏板的空间桁架设计方法研究

基于桩基承台的空间桁架传力机理，进行了承台斜压杆应力场的模拟试验．分析了承台及其斜压杆承载力的影响因素，导出斜压杆承载力计算公式，并提出了桩基承台和筏板的空间桁架设计方法及建议．

基于抗剪抵抗机构的RC开洞剪力墙极限承载力分析

以建立基于抗剪抵抗机构和破坏模式的钢筋混凝土(RC)开洞剪力墙的极限承载力分析模型为目的,将开洞剪力墙的抗剪机构简化为:剪力墙洞口左侧倾角为θ2的斜向混凝土压杆a2、洞口右侧倾角为θ1的斜向混凝土压杆a1、混凝土压杆a1和a2范围内的纵横向分布钢筋四部分组成。基于剪力墙的压杆抵抗机构,推导了RC开洞剪力墙的极限承载力计算公式,并编制了计算程序,对20片不同配筋、不同几何尺寸和受力状态的RC开洞剪力墙进行了极限承载力分析,理论计算和试验结果吻合较好,可以得出该分析模型能够较好地反映RC开洞剪力墙的极限承载力特性,可供RC开洞剪力墙抗剪承载力验算参考。

钢框架内填混凝土墙结构体系有限元分析

对钢框架—内填混凝土墙结构体系进行了非线性有限元分析,得到了该体系在单向荷载作用下的变形及应力分布状况。为了简化计算,采用对角单压杆模型模拟内填墙的受力特性,并将计算结果同有限元实体模型以及纯钢框架模型结果进行比较,得出了一些结论。

柔性套管约束下轴心受压杆件的屈曲分析

针对柔性套管约束杆件,研究了轴压杆件与约束杆件点、线接触时的约束屈曲．在小挠度变形假设下,根据轴压杆件与约束杆件满足变形协调条件的二阶平衡微分方程,推导了轴压杆件挠度、轴向位移、接触反力的计算公式,并且由轴向压力唯一确定了线接触的长度．算例分析表明：当约束杆件刚度较小时,轴压杆件弯曲产生的轴向位移较大；当约束杆件刚度较大时,轴压杆件弯曲产生的轴向位移较小,该轴向位移与文献中的大挠度解吻合很好,从而得出小挠度变形假设是合理的．

带中心支板侧压进气道流场特性研究

应用表面油流和压力测量实验技术,辅助计算模拟手段,考察了两种不同形式的中心支板对侧压式进气道流场特性的影响。结果表明:进气道内部由于侧壁斜激波和支板诱发的斜激波的汇合引起了侧壁和顶板边界层的大尺度分离现象,使进气道性能受到了极大影响。后掠支板后移避免了支板和侧壁诱导斜激波的汇合,分离现象相对较弱,有利于进气道性能的提高;支板前掠可以提高流量捕获,但导致边界层分离加剧,对减少总压损失不利。

起落架油气式缓冲器设计中压缩比的选取

从理论上探讨缓冲器压缩比的选择范围。提出当缓冲器压缩比(静态对全伸展之比q_(so)、全压缩对静态之比q_(ms))的取值范围为2.5～4.5时,既可以较大限度地减少缓冲器体积,又可以把起落架的动载荷限制在较低的范围内,并为以往经验地选取压缩比提供理论基础。

圆钢管混凝土受压曲杆的力学性能研究

利用有限元分析软件ABAQUS对圆钢管混凝土曲杆受压时的荷载-变形全过程曲线进行模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,通过计算分析,对钢管混凝土曲杆与曲线形空钢管破坏形态的差别进行比较,最后对有关钢管混凝土曲杆的力学性能进行分析。

矩形钢管混凝土内隔板式节点抗剪承载力研究

在对方钢管混凝土框架节点受力机理研究的基础上,利用形状改变比能理论和混凝土斜压杆力学模型推导了内隔板式节点核心区受剪承载力计算的叠加公式.并与我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159:2004)中相关公式及试验结果进行了比较.通过比较可知,《规程》推荐的节点核心区受剪承载力公式计算值偏大,且没有考虑轴压比的影响;本文推荐的节点核心区受剪承载力公式计算值与试验值吻合良好,且考虑了轴压比的影响,理论相对完善,公式的力学概念明确,计算结果安全、合理,可用于指导工程实践.

巷道底鼓水平应力估算方法研究

为巷道支护设计等提供依据,借助分析巷道底鼓机理,建立了估算矿区水平地应力的压杆模型。在该压杆模型中,将巷道塑形半径看作杆的厚度,运用欧拉公式,计算出临界压力,利用在压杆模型中推导出来的临界压力和压力之间的关系式,反算出压力即初始水平地应力。将顾北煤矿水平大巷的具体参数代入水平应力公式,水平应力的估算结果与现场实测相比,相差很小,因此,借助该模型获得的水平应力结果是科学的、合理的,这也为深入认识矿区地应力特征提供了一条新思路。

不同加载速率下梁柱边节点的抗震性能

为研究梁柱边节点的动态力学性能,采用位移加载控制方式,对3个梁柱边节点组合体试件开展动态加载试验。根据软化拉-压杆模型,预测了节点核心区裂缝的开展,并分析了轴压比和加载速率对节点破坏形态、承载能力、位移延性的影响规律。结果表明:轴压比增大后,节点内裂缝数量减少,节点核心区斜裂缝与竖向轴力的夹角减小;随加载速率的提高,试件断裂面上越来越多的骨料被拉断,节点组合体严重损伤部分发生转移;加载速率提高后,试件的水平抗剪承载力提高9.73%,但试件的水平抗剪承载力随轴压比的变化不明显;节点组合体的变形能力随加载速率或轴压比的提高而减弱。

基于显式MCFT的钢筋混凝土梁受剪承载力计算方法研究

受剪承载力计算是钢筋混凝土结构中最基本的理论和工程设计问题,但由于其机理复杂、影响因素众多,目前仍没有一种被普遍接受的抗剪理论和计算方法。基于修正斜压场理论(MCFT),考虑了斜裂缝之间混凝土拉应力对受剪承载力的影响,通过合理简化,得到混凝土斜压杆角度的显式计算公式。考虑了斜向开裂后混凝土斜压杆在拉压双轴受力状态下的本构关系,编制了有腹筋钢筋混凝土梁受剪承载力的计算程序。最后推导了有腹筋钢筋混凝土梁受剪承载力的简化计算公式,相比MCFT,无需查表或迭代计算。建立了209根钢筋混凝土矩形梁的剪切试验数据库,采用统计特征值法和影响因素分析法,对提出的显式MCFT、GB 50010—2010、JTG D62—2004、ACI318-08和CSA-04规范中的抗剪计算方法进行评估,结果表明显式MCFT的计算精度较高。

无腹钢筋混凝土梁的抗剪承载力

结合GBJ10 89混凝土结构设计规范修订课题,对钢筋混凝土无腹钢筋梁的抗剪承载力进行研究。首先对无腹筋简支梁抗剪承载力的机理进行了详细的阐述,其次以协调压力场理论为基础,采用桁架拱模型,考虑了拉应变存在条件下混凝土抗压强度的软化、剪跨比以及纵向钢筋配筋率的影响,分别对集中荷载和均布荷载作用下的矩形截面无腹筋简支梁的抗剪承载力进行了理论推导。并把得到的相应计算公式与国内外相关的试验数据进行了比较。研究结果适用于深梁、短梁和浅梁的抗剪承载力计算,并与试验资料吻合且偏于安全。

基于MCFT的钢筋增强ECC梁受剪承载力计算方法

基于修正斜压场理论(MCFT)和ECC的材料特性,建立了适用于计算RECC梁受剪承载力的修正MCFT方法.该方法将开裂后的ECC看作一种连续材料,对ECC构件斜向开裂后的平均主应力-应变关系和局部应力平衡方程进行了修正,考虑了拉压双轴受力下的软化本构关系以及裂缝间ECC的纤维桥接作用.建立了40根RECC梁和6个RECC板的剪切试验数据库,对提出的RECC梁受剪承载力修正MCFT方法进行了验证,结果表明该方法具有较高的计算精度.通过合理简化,推导了斜压杆角度和主拉应变的显示计算公式,进而提出了有腹筋RECC梁受剪承载力的简化计算方法,该方法无需迭代计算.利用数据库对该简化方法进行评估,试验强度与计算强度比值的均值及变异系数分别为1. 05和0. 197,表明其预测精度良好.

两端弹性支承夹紧杆的后屈曲分析

本文主要讨论两端弹性支承夹紧杆的后屈曲行为与支承刚度的依赖关系.研究表明:存在一个由杆的长度以及抗弯刚度决定的支承刚度的阈值,当支承刚度不超过该阈值时,屈曲荷载是简单的,随着支承刚度的增加而增加,且除了从零开始的一个很小的基础刚度范围外,所有分岔点以及由此产生的后屈曲平衡路径皆是不稳定的;而当支承刚度超过该阈值时,杆的屈曲荷载与两端刚性支承夹紧杆的相同,相应的分岔点及由此产生的后屈曲平衡路径皆是稳定的.于是,在支承刚度阈值以下的太范围内,杆的屈曲荷载对缺陷将是敏感的.

基于尖点突变理论的大采高综放煤壁片帮机理研究

基于大采高综放工作面煤壁上方顶煤破坏特征和运移趋势,将煤壁简化为下部刚性固支、上端自由受压的等直细长压杆,通过压杆模型尖点突变标准势能函数的理论推演,得出大采高综放工作面煤壁片帮力学条件判据,明晰煤壁片帮控制关键技术措施。

弹性基础上的杆在轴压下的二次屈曲

本文研究弹性基础上受轴向加载的两端铰支杆当其最低两屈曲荷载很近时的后屈曲行为。首先,使用Liapunov-Schmidt约化并借助稳定性分析,揭示了杆的二次屈曲现象;基于分叉方程给出了原始后屈曲分支及二次分支的渐近展开。其次,我们使用作者建立的二次分叉的计算方法对杆的二次屈曲做了数值计算,数值结果与渐近展开符合得很好。

不平衡弯矩作用下基桩全为受压桩的厚承台受力性能研究

进行不平衡弯矩作用下基桩全为受压桩的厚承台试验、有限元与理论研究,描述该种承台从开裂前到开裂后直至冲切三个阶段的破坏情况,指出该承台的破坏为以冲切为主的弯冲破坏,说明承台在冲切破坏阶段的基桩反力可近似采用线弹性阶段的数值,阐述该种承台存在空间桁架传力机理,表明因所设计的模型承台的斜压杆传力体系中存有单个对称轴,而使其应力集中程度有所下降的破坏特点,显示出承台的上部结构宜对称布置的设计原则,给出这一承台承载力计算的全过程,并经试验结果的验证,证明计算的合理性。所得结论可对工程设计提供帮助。