结构安全鉴定承载力验算的材料性能分项系数研究

为提高既有结构安全鉴定结果的准确性,研究以既有混凝土及砌体结构为研究对象,对既有结构鉴定中承载力验算的材料性能分项系数展开研究。在梳理国内已有规范分项系数确定方法的基础上,对承载力验算中存在的各种不确定性因素进行分析;为反映检测误差引起的材料性能不确定性,参照国内现行检测标准中对检测数据变异性的控制要求,将材料强度的变异系数分为0、0.05、0.1、0.15、0.2等5个水平,并得到了相应变异系数水平下的抗力统计参数。计算结果显示,通过国内规范方法优化得到的荷载分项系数和材料性能分项系数并不合理,不适用于既有结构鉴定,因此采用给定荷载分项系数计算材料性能分项系数的方式,并得到了相应5个材料强度变异系数水平下的材料性能分项系数合理取值。

预埋地脚锚栓的延性和承载能力协同分析

钢结构框架柱的地脚锚栓应定义为柱脚连接构件,并具有与柱协调的断后伸长性。低合金高强度钢材的地脚锚栓可按断后伸长率不小于17%,屈强比不大于0.75的原则选用。提出地脚锚栓的承载能力以钢材的屈服强度为计算依据,强度设计值采用抗力分项系数换算,预埋深度采用受拉钢筋的锚固概念计算,不应以极限抗拉强度为依据。因安装就位的地脚锚栓存在弱约束的杠杆臂,可忽略锚栓的抗剪能力。柱脚安装增设的调整螺母,使锚栓变成了悬臂压弯短柱,彻底改变了锚栓的受力状态,施工时应禁止增设。

钻孔灌注桩单桩承载力的可靠度研究

采用无量纲随机变量的极限状态方程,结合天津市钻孔灌注桩试桩资料进行可靠度分析。采用了JC法和Monte Carlo法两种方法进行可靠指标的计算,并对影响可靠指标的各种因素进行了分析。还计算了单桩承载力的抗力分项系数。

CFRP-钢管混凝土轴压构件试验研究

目的了解圆截面CFRP-钢管混凝土轴压构件的静力性能,分析长径比和弯曲增强系数对该类构件极限承载力和承载力提高率的影响.方法对12根构件开展静力试验并对试验结果进行分析.结果对于长径比较大的试件,纵向受拉区柱中截面纵向CFRP先于纵向受压区柱中截面环向CFRP断裂;对于长径比较小的试件,纵向受压区柱中截面环向CFRP先于纵向受拉区柱中截面纵向CFRP断裂.试件的载荷-柱中挠度曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和下降段;笔者研究对象的延性优于FRP筒内填混凝土轴压构件.结论在长径比相同的条件下,随着弯曲增强系数的增加,极限承载力提高;在弯曲增强系数相同的条件下,随着长径比的增加,极限承载力降低.在长径比相同的条件下,承载力提高率近似随着弯曲增强系数的增加而线性提高;在弯曲增强系数相同的条件下,纵向CFRP对于较大长径比试件的极限承载力提高效果比较显著.

不同系杆形式的部分组合钢-混凝土受弯构件试验研究

针对现行部分组合钢-混凝土构件中系杆易于脱落的问题,提出两种系杆改进形式,设计了4根梁试件进行试验研究,考察纯弯与剪弯受力状态下梁的性能表现。试验结果表明:X型与C型系杆均能较好地拉结受压翼缘,受压翼缘在弹性段内没有屈曲;采用了这两种系杆的试件承载能力基本一致;与C型系杆相比,X型系杆对混凝土的约束作用更强,混凝土整体性更好,并且能抑制斜裂缝;纯弯试件与剪弯试件破坏部位的现象主要以混凝土的压溃、受压翼缘屈曲为主,剪弯试件破坏部位还观察到了受拉翼缘的开裂。此外,按照边缘屈服和全截面塑性假定计算得到的试件抗弯承载力小于试验实测值,用其来估计类似截面的承载能力是可行的。

上海标准推荐的预制桩极限承载力分项系数研究

提出了获得上海市标准预制桩推荐表格统计特性的一种新方法,在运用该方法求得桩侧摩阻力和桩端阻力统计特性后,利用可靠度理论对上海地区31个场地进行了计算,并对计算结果进行统计分析,得到了可靠度指标的统计特性。在此基础上,按完全可靠性分析方法,求出了上海地区由标准推荐公式确定单桩竖向抗压承载力的分层桩侧摩阻力分项系数和桩端阻力分项系数,并对上海地区31个场地在利用分项系数设计方法的基础上反算了安全系数,结果说明所研究方法可作为规范过渡时的参考。

中、美规范中受压构件的正截面承载力计算

对中国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)和美国ACI 318M—05规范中钢筋混凝土受压构件的最小和最大配筋率、正截面轴心受压、偏心受压承载力及其配箍构造的规定进行了对比分析。结果表明:对于轴心受压构件,美国规范中受压承载力的折减系数小于中国规范;随着受力状态由大偏心受压向小偏心受压过渡,美国规范抗力折减系数的变化与构件的受力破坏特征有关,而中国规范的抗力折减系数基本不体现大、小偏心受压构件受力破坏特征的影响;对于高强混凝土,中国规范在确定混凝土材料强度标准值时引入了脆性系数,而美国规范通过较高的配箍率规定来保证高强混凝土构件的受力破坏特征与普通混凝土一致。

灌注桩竖向承载力的分项系数研究

在荷载规范给定的分项系数前提下,利用可靠度理论和一维随机场理论,对灌注桩单桩竖向抗压承载力由总安全系数设计方法过渡为分项系数设计方法进行了深入研究,并得出了对应上海地区3种确定灌注桩单桩竖向承载力的分项系数设计的理论公式。在由经验公式计算单桩竖向承载力的推导过程中,考虑了土的分层特点;而在按静力触探比贯入阻力计算单桩竖向承载力的推导过程中,不仅考虑了土的分层特点,同时还考虑了土性的相关性。同时推导出相应于3种分项系数设计方法的抗力分项系数公式,并说明了抗力分项系数的计算方法。所得结果可供规范转轨时参考。

冷弯中厚壁轴压方矩形钢管柱抗震可靠度分析

收集了Q235和Q345冷弯厚壁方矩管的材料不定性、几何不定性、稳定设计计算模式不定性以及短柱的承载力数据.在此基础上运用一次二阶矩法进行了抗震及非抗震设计可靠度分析.最终给出Q235和Q345冷弯厚壁型钢构件强度和稳定设计抗力分项系数以及承载力抗震调整系数建议值,为相关技术标准的修编提供了依据.

不同输电线路标准的轴心受力构件计算对比

详细阐述了国内外3种架空送电线路杆塔结构设计标准的角钢构件轴心受拉应力和受压应力的计算原理,探讨了3种标准关于长细比修正系数的取值以及构件端部约束条件的合理性。采用3种标准对同一典型构件进行承载力计算,计算结果表明,采用不同标准计算出的构件承载力有所不相同。指出在实际工程应用中,须结合构件的实际应用范围和材料加工情况来判断输电杆塔的安全性能,合理选择其承载力计算方法。

钢管混凝土双层肩梁的受力性能分析

钢管混凝土双层肩梁的受力性能完全不同于传统的单层肩梁。通过有限元软件ANSYS对不同受力模式下的双层肩梁承载力进行模拟与分析。首先,通过对双层肩梁水平受荷模式的对比与分析发现,计算双层肩梁的极限承载力时需选用上、下同时作用于屋盖肢,且作用方向垂直于吊车肢的水平荷载;其次,从其受力性能入手,将双层肩梁拆分成上、下两层单独的肩梁,将每层肩梁的极限承载力与原有的双层肩梁极限承载力进行对比发现,上、下层肩梁与传统的单层肩梁承载力等效,但在双层肩梁设计时,需要考虑上、下层肩梁之间的相互影响;最后,选取影响双层肩梁极限承载力的几个关键因素进行分析,结果表明:上层肩梁的跨度、内肢柱的高度、内肢柱横向水平荷载作用高度是影响双层肩梁极限承载力的重要因素。

单桩承载力分项系数的分析

目的从概率设计出发,探索评价桩基可靠度的简单模式,使之能够应用于实际工程.方法根据桩基的承载机理,对单桩分项系数与总安全系数的函数关系进行理论分析.结果由于分项系数受桩型、桩侧与桩端土的性质、桩的长径比的影响,在单桩极限承载力总安全系数确定的情况下,分项系数不可能唯一确定.同时,由于分项系数间的函数关系,只要确定其中之一,另一个也随之确定.结论采用固定的分项系数,总安全系数总是被降低或提高.因此采用以单桩承载力特征值定义的单一安全系数还是满足工程需要的.总安全系数确定,分项系数的取值对安全度没有影响.

预制桩单桩竖向承载力研究

应用单桩承载力理论,结合舟山实际试桩资料,对单桩承载力进行了估算,估算结果与实际验桩资料相比较,有一定的可靠性。在此基础上进行了可靠度指标的计算和荷载分项系数、抗力分项系数的计算。

局部高密度钢纤维混凝土静态断裂性能研究

对局部高密度钢纤维混凝土(简称PHPFRC)缺口试件在静荷载作用下的断裂过程进行了力学分析。分析中重点考虑纤维应力对裂尖奇异性的影响和纤维应力在断裂截面上产生桥架作用对承载力的影响等。确定了考虑纤维闭合力的模型，根据对局部高密度钢纤维混凝土断裂过程各阶段的非线性分析，编制了计算分析程序。通过计算获得的P－CMOD关系曲线与试验结果曲线相吻合，确定了有关参数。为定量计算PHPFRC缺口试件的裂尖有效应力强度因子K奠定了基础。

新《混凝土重力坝设计规范》的结构计算探析

《混凝土重力坝设计规范》(DL5108-1999)在结构设计方面作了重大修订,结构设计采用概率极限状态设计原则,以分项系数极限状态设计表达式替代原《混凝土重力坝设计规范》采用定值法的计算原则和方法。分析了两种状态的计算方法(承载能力极限状态计算方法和正常使用极限状态计算方法),对比了新旧规范的差异,为新规范的应用推广和课程改革提供参考和借鉴。

碳纤维增强混凝土构件正截面计算的双界限系数法

以材料的力学性能分析为基础,利用双界限系数将碳纤维增强混凝土受弯构件划分成三种正截面的破坏形态。对每一种破坏形态,建立了单、双筋矩形截面极限承载力的计算式,使碳纤维增强混凝土构件正截面计算与现行的规范相一致。

考虑相关影响的弯扭构件承载力计算探讨

阐述了国内外弯扭受力构件的计算模式及弯扭的破坏机理,对变角度空间桁架模型所提出的受扭强度计算公式与国内外弯扭理论进行研究,在不同扭弯比情况下考虑弯扭相互影响,采用弯扭影响系数对弯、扭复合受力钢筋混凝土构件进行承载力计算。

粘贴碳纤维加固受弯构件的抗弯承载力计算

首先提出碳纤维加固受弯构件承载力计算公式,并提出碳纤维加固材料强度系数,结合收集到的粘贴碳纤维加固梁承载力试验数据,建立碳纤维加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力提高系数计算公式,实现粘贴碳纤维加固梁的简化计算。开展了粘贴碳纤维加固预应力高强度混凝土(PHC)管桩抗弯承载力试验。试验结果表明,提出的碳纤维加固梁承载力计算公式也可用于碳纤维加固混凝土管桩承载力的计算。

轴向约束杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力的影响

局部火灾下,网架结构升温具有明显的非均匀性,结构中温度高的杆件热膨胀受到温度较低杆件的约束,使得网架结构的部分杆件具有显著的约束杆件高温力学特征。基于局部火灾下网架结构力学反应全过程数值追踪技术,考察结构升温非均匀性、结构荷载比、火源位置和结构跨度影响因素下,网架结构杆件高温屈曲后强度对整体结构抗火极限承载力的贡献。研究表明:当结构温度分布非均匀系数η在0.2≤η<0.6区间取值,且结构荷载比R在0.2~0.7范围内,杆件高温屈曲后强度对网架结构高温极限承载力有较大贡献;随着火源位置从网架几何中心偏移,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献增大;随着网架跨度的增加,当结构荷载比R≤0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献逐渐增大,当荷载比R>0.5时,杆件高温屈曲后强度对结构抗火极限承载力的贡献先逐渐减小然后转变为逐渐增大。上述研究结论可为建立网架结构第2阶段失效准则提供理论依据。

综合强度指标法确定复合地基承载力的分项系数研究

本文根据综合强度指标法计算复合地基承载力的计算公式 ,分别采用不完全的可靠性分析方法和完全的可靠性分析方法 ,对柔性桩复合地基承载力按概率极限状态设计的分项系数进行探讨 ,并对各分项系数进行敏感性分析。