考虑双重非线性的梁-柱结构荷载-变形预测解析方法

既有梁-柱结构的服役荷载主要形式以轴力产生的偏压荷载以及垂直于梁柱结构轴线的服役荷载为主。目前,针对细长结构压弯耦合荷载导致的稳定性问题,主要采用2种方法进行结构分析,即特征值法和荷载-挠度法。由于实际桥梁构件存在一定的几何缺陷和材料刚度退化,采用忽略非线性的特征值法会高估承载能力。以任意截面形式组成的简支梁为例,基于Ritz法,并结合能量平衡条件,分别建立了考虑几何非线性和材料非线性的简支梁-柱结构在偏压荷载和多种竖向作用耦合作用下的第二类稳定解析分析模型,并建立了不同初始缺陷的变截约束混凝土柱有限元分析模型。研究结果表明:解析模型结果与有限元结果相比较,二者吻合良好。建立的解析模型可以精确考虑双重非线性的二阶效应。

抗拔桩荷载-位移曲线的归一化

抗拔桩常被应用于地下构筑物的抗浮和受较大弯矩作用高耸构筑物的基础.相对于抗压桩而言,国内对抗拔桩变形分析方法的研究较少,且大多数已有分析方法都过于复杂,不便于实际工程应用.文中通过选择合适的标准化参数将毫无规律的抗拔桩荷载-位移曲线族归一化为单一曲线,然后利用回归公式拟合该曲线,并将回归公式扩展到层状土体中.通过模型试验和现场试桩试验结果的比较可以看出,文中提出的简化方法不但可以简化抗拔桩的变形计算,而且计算结果与实测结果也较为吻合.

弯剪破坏钢筋混凝土柱的荷载-变形关系

在传统的弯曲截面理论分析方法基础上,结合钢筋混凝土弯剪破坏柱的受力特点,对太平洋地震工程研究中心(PEER)钢筋混凝土柱抗震性能试验数据库中的试验数据进行分析,提出了一种确定弯剪破坏钢筋混凝土偏心受压构件荷载-变形关系的实用方法。研究结果表明:采用该方法计算得到的荷载-变形曲线与试验结果吻合良好,可用于确定地震作用下弯剪破坏钢筋混凝土偏心受压构件恢复力模型的骨架曲线。

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.

桩-土-承台共同作用的简化分析方法

从桩与承台下地基土共同分担荷载的基本条件出发,提出了一种从单桩荷载沉降曲线入手的桩-土-承台共同作用简化分析方法。在给定单桩荷载水平下,假定承台下桩间土的变形量等于此时单桩沉降量,求解相应的板底应力,从而可以得到任意桩荷载水平下的承台荷载分担量,而不必将桩的受荷水平限制在极限荷载。将基础沉降分为桩间土变形量及桩端下卧土层的整体压缩量两部分进行分析。桩间土变形量等于单桩在给定荷载水平下的沉降量,而桩端下卧土层的整体压缩量则由承台与桩两部分荷载引起,可以相对准确地预测基础沉降量。工程实例分析与实测结果的比较表明该方法是可行的。

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。

p-y曲线法研究现状及存在的问题分析

对于承受水平荷载作用桩基的设计与计算,我国桩基规范,公路桥涵地基与基础设计规范等只纳入了K法和m法。p-y曲线法较好地反映了桩土共同作用的变形特性,是计算水平受荷桩的重要方法之一。在对p-y曲线法目前的研究现状进行总结的基础上,对其存在的问题进行分析,并提出今后研究的方向。

双离合器自动变速器膜片杠杆弹簧载荷-变形特性的有限元分析

介绍了双离合器自动变速器膜片杠杆弹簧的工作原理,建立了膜片杠杆弹簧力学模型,并利用ANSYS有限元软件对膜片杠杆弹簧进行了非线性有限元分析,所得到的载荷-变形特性曲线与经验公式法计算曲线对比可知,有限元法计算精度更高。分析了分离指及其形状对膜片杠杆弹簧载荷-变形特性的影响。

新型波纹侧板-方钢管混凝土柱抗震性能试验研究

提出了一种新型波纹侧板-方钢管混凝土柱,利用波纹板良好的抗剪切屈曲变形能力来提高柱在水平荷载作用下的抗剪抗弯性能,进而提高柱的抗震性能。为研究新型柱的抗震性能,进行了2个试件的低周往复加载试验,分析试件的破坏特征,得到了新型柱的滞回曲线和骨架曲线,进而研究其承载力、延性、刚度退化和耗能能力。研究结果表明:试件的破坏主要集中在柱脚部分,试件的滞回曲线比较饱满,延性和耗能性能良好,刚度退化稳定;新型柱钢骨架受力形式合理,波纹侧板剪切弹塑性变形对试件的变形和耗能性能贡献显著。

基于构件荷载-变形曲线的约束混凝土本构模型对比分析

对16根钢筋混凝土圆柱进行了低周反复荷载试验,并采用6个不同的约束混凝土应力-应变模型对试件骨架曲线进行了计算。分析表明,尽管所选的约束混凝土应力-应变模型的差别很大,但利用不同的模型计算的柱荷载-变形曲线差别不大,与试验得到的荷载-变形曲线差别也不是很大,差别主要反映在曲线的下降段;在所选取的6个约束混凝土应力-应变关系模型中,采用Mander-Priestley模型和Fafitis-Shah模型计算的荷载-变形曲线与本文试验结果符合最好。

钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能

为研究钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压力学性能。采用有限元软件ABAQUS建立钢骨-方钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型。研究了组合长柱荷载-变形曲线特征以及最终破坏模态,进行参数分析研究不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响。通过回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式,将提出的简化公式计算结果与试验结果、有限元计算结果及其他相关公式计算结果进行比较,最后基于组合切线模量理论对组合长柱轴心受压进行理论分析。结果表明:提出的简化承载力计算公式具有很高的计算精度,组合切线模量理论可以较好预测组合长柱轴心受压稳定承载力。

角钢连接件木-混组合梁变形计算方法研究

为了研究角钢连接件木-混组合梁在静载作用下变形规律,本文进行了3组木-混组合梁静载试验,考察了木-混组合梁的变形发展过程,得到了组合梁跨中的荷载-挠度曲线、组合梁界面滑移沿梁长分布.通过分析界面滑移对组合梁刚度的影响,在参考钢-混组合梁变形计算的一般公式基础上,将其应用于木-混组合梁变形计算,并将该方法与目前常用的换算截面法进行对比分析.试验结果表明:角钢可以作为连接件用于木-混组合梁,组合梁界面滑移值从梁端向跨中逐渐减小,但不符合线性关系,界面滑移值沿跨中截面对称.采用换算截面法和采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值均比实测值小,但采用考虑界面滑移的挠度计算一般公式的挠度计算值与实测值之比值稳定在0.8左右.

UH模型超固结状态演化分析及离心模型试验验证

本构模型是土力学求解强度变形问题的关键。研究揭示了剑桥模型在超临界侧强度过高、超固结状态下无法应力三维化、应力应变关系发生突变等存在的问题,分析了UH模型建立的超固结状态耦合演化机制及在弹塑性理论框架下实现的超固结状态与正常固结状态计算理论的统一,并基于三轴试验预测证明了UH模型能更加合理地描述超固结状态下土的应力应变关系。通过开展载荷板离心模型试验以及数值模拟验证可以发现,相较于剑桥模型,UH模型计算的地基土荷载变形曲线、侧压力系数分布更加准确,其本质是单元的应力应变关系更加科学、合理。研究证明UH模型的应用能显著提高超固结状态土体强度变形计算的准确性和实用性,对复杂岩土工程问题的计算求解具有重要理论价值和实践意义。

粗骨料取代率对机制砂再生混凝土高温性能的影响

为探究不同粗骨料取代率对机制砂再生混凝土(RCM)高温性能的影响,以不同粗骨料取代率(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)制备RCM并研究其单面受高温后的表面形貌、质量损失率、抗压强度、荷载变形曲线及微观形貌。结果表明,粗骨料取代率在40%~60%时,在低于600℃的高温试验下RCM表现良好。当温度在200℃时,各组试块表面形貌变化不大,质量损失率较小,抗压强度略微上升;当温度在400℃时,各组试块表面开始出现裂缝,质量损失率为4.35%~6.47%,抗压强度开始下降,此时粗骨料取代率影响不大;当温度达到600℃时,表面形貌变化明显,质量损失率上升到6.42%~8.70%,抗压强度最终降低到基准强度的80%左右,此时粗骨料取代率在40%~60%的试块表现良好;当温度达到800℃时,各组试块表面形貌变化进一步加剧,粗骨料取代率大于60%的试块受影响非常明显,同时各类性能参数表明混凝土已完全丧失工作性能。

深基坑锚索抗拔多循环加载试验研究

本文依托某深基坑支护工程,通过锚索抗拔多循环加载试验,得到各锚索的抗拔承载力符合设计要求。通过试验数据得到其Q-s曲线及相关拟合式,可为预测深基坑极限抗拔承载力提供参考。分析其弹塑性变形规律,同时总结荷载位移增量规律,确定其工作荷载,对该工程预应力锚索抗拔设计参数进行验证和优化,从而为现场施工提供指导。

水平井封隔器卡瓦的有限元分析及结构改进

在石油钻采中,封隔器卡瓦承受巨大压力易发生断裂,直接影响到封隔器的密封性能,从而影响油井的开采过程及生产安全。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对卡瓦进行有限元数值模拟分析。施加140 kN载荷时,卡瓦最大应力为230.11 MPa,超过其材料的最大抗压强度;对卡瓦封隔器试验模型进行压裂试验,试验施加压力为186.33 kN时卡瓦发生断裂,测得抗压强度为233 MPa;对卡瓦进行结构设计,卡瓦牙间距尺寸分别为15 mm、25 mm和30 mm。根据有限元分析结果,卡瓦牙间距为30 mm时卡瓦应力、应变分布趋于均匀,所承受的最大载荷为240 kN,最大应力为230.66 MPa、最大变形量为0.058mm,证明此卡瓦结构尺寸较为合理。

周期荷载作用下红砂岩三轴疲劳变形特性试验研究

为了解三向应力状态下周期荷载作用时红砂岩的疲劳变形特性,利用RMT–150B岩石力学多功能试验机,对红砂岩试件进行不同围压时静态应力–应变全过程试验和疲劳试验。试验结果表明:三轴周期荷载作用下红砂岩疲劳破坏时的变形量与应力上限(σ1-σ3)水平线在相应围压下的静态应力–应变全过程曲线峰后区对应的变形量相当;轴向不可逆变形发展呈现三阶段规律;三轴周期荷载的上限应力和幅值对疲劳破坏特性有显著影响。

受静载荷的岩石在周期载荷作用下破坏的试验研究

为了研究受静载荷的岩石在周期载荷作用下破坏及变形发展规律,在Instron电液伺服材料试验机上进行了红砂岩的单轴动静组合加载试验。采用自制的一维水平静压加载装置,配合Instron电液伺服材料试验机进行了红砂岩的二维动静组合加载试验。试验表明,受静载荷的红砂岩在周期载荷作用下的破坏形态因所受静载荷的状态不同而不同,在周期载荷作用下的应力-应变曲线表现为滞回圈先疏后密再疏,直至破坏;相同条件的受静载荷的红砂岩受不同周期载荷作用时,尽管其应力-应变曲线表现为不同的滞回圈数和不同的全应变,但仍与岩石在周期荷载作用下疲劳破坏的极限变形规律一致,并且破坏岩石所消耗的有效全应变能有向相同值发展的趋势。

低周循环荷载作用下混凝土轴向拉伸全曲线的试验研究

本文应用自行设计的加载装置，采用截面为７０×７０ｍｍ无预设裂缝试件，在ＭＴＳ伺服式疲劳试验机上，成功地测得了混凝土受轴向拉伸低周循环荷载作用时的应力一变形全曲线，并给出了全曲线方程以及在下降段进行卸载与重新加载的曲线方程．试验证明：循环荷载作用下应力－变形曲线包络线与单调荷载作用下的应力－变形全曲线基本一致．为混凝土结构及钢筋混凝土结构在循环荷载作用下的准确计算提供参考和依据．

宽弯桥变形及控制

宽弯桥是近几年来立交桥上使用较多的一种桥型 ,精确的计算有待进一步研究 ,正确的施工控制工作对线形影响很大。对此类桥梁计算中单元的选取和计算模型的建立进行了探讨 ,同时通过试算进一步了解预设支座偏心引起的挠度变化 ,并对施工和设计提出一些建议。