预应力RPC箱梁剪力滞效应分析

活性粉末混凝土(RPC)是一种具有超高强、高耐久性的新型高性能混凝土材料。用有限元法和能量变分法对预应力活性粉末混凝土简支箱梁的剪力滞效应进行研究。研究结果表明:RPC箱梁由于材料特性的改变使得剪力滞效应比同等条件下普通混凝土箱梁的大,在设计中应特别注意。各工况条件下的剪力滞效应从跨中到梁端部均逐渐增大,正应力在跨中附近比较接近梁理论计算结果,但在八分之一截面处相差较大,甚至超出初等梁理论计算值约20%;箱梁同一位置的剪力滞效应随荷载形式变化有不同的规律;预应力对剪力滞效应的影响不大,仅在梁端部区段略有增大,这是受梁端部预应力的影响。建议在设计时,满足梁端部抗裂设计的同时,抗弯也要留有一定的富余。

薄壁曲箱梁桥剪滞效应分析

以薄壁曲杆理论为基础，运用能量变分原理，建立了薄壁曲箱梁桥剪力滞的弹性控制微分方程，并导出了弯、扭、剪力滞耦合的一般闭合解。所得的计算公式，是对符拉索夫（Ｖｌａｓｏｖ）方程的推广，适合于曲、直箱梁桥的剪滞效应计算。给出了典型的计算实例，并与有限条法数值解作了比较。最后分析了曲率中心角、宽跨比、宽高比、宽厚比、板厚比以及荷载型式等因素对剪滞效应的影响。

大跨度斜拉桥箱桁组合截面应力分布研究

为研究斜拉桥箱桁组合截面主梁纵向应力在横向分布的不均匀性,以及箱桁组合后截面形心下移引起截面应力分布的改变,以沪通铁路长江大桥4线铁路方案为背景,采用精细化有限元分析的方法,对简单荷载工况作用下主梁纵向应力在桥面横向的分布形式,及沿纵向的变化规律开展研究,分析了剪力滞后、形心偏移等因素对主梁纵向应力的影响。结果表明:下弦钢箱除将列车荷载传递给主桁外,也与主桁一起参与结构受力;下弦钢箱底板应力均匀程度较好,顶板横向自弦杆外缘向两侧4m范围应力变化较大。

基于修正翘曲位移函数的薄壁箱梁剪力滞效应分析

为完善薄壁箱梁剪力滞效应研究,构造余弦函数作为剪力滞效应下纵向翘曲位移分布形态的描述,考虑弯曲剪力流分布对薄壁箱梁弯曲曲率和顶底板纵向翘曲位移的影响,引入顶板悬臂板纵向翘曲位移差函数修正系数及内力平衡因子,基于能量变分法,推导了薄壁箱梁剪力滞效应作用下应力与挠度计算微分方程.针对单箱单室简支箱梁和连续箱梁算例,将理论分析方法得到的应力和挠度计算值与有限元结果和实测值进行对比分析.结果表明,按理论分析方法得到的薄壁箱梁纵向应力值不仅与有限元结果、实测值吻合良好,而且能真实地反映顶板悬臂板应力分布形态.集中荷载和均布荷载作用下,考虑剪力滞效应影响的方法使得薄壁简支箱梁跨中挠度分别增加了25. 34%和19. 22%,与有限元结果的误差分别为1. 31%和1. 83%,精度较高.该理论分析方法可以准确预测薄壁箱梁在任意荷载作用下的截面应力与挠度分布.

I-II复合型裂缝断裂角的分层剪滞模型与分析

采用修正的剪滞理论建立了岩石、混凝土等准脆性材料的I-II复合型裂缝在单向拉伸荷载作用下的计算模型,得到了与实验相吻合且优于传统S判据的断裂角。通过对远场应力、斜裂缝区应力以及子层位移的合理简化,得到了求解剪滞分析模型的边界条件,进而得到了含斜裂缝的各子层位移分布函数。引入最大应力集中因子,对I-II复合型裂缝前缘应力场进行简化;基于斜裂缝沿最大应力集中因子方向扩展,得到裂缝的断裂角。根据斜裂缝的应力分布,设置不同的子层分区,得到了更为细化的位移分布模式。通过对计算数据的分析,针对单向拉伸荷载作用下的I-II复合型裂缝,建立了按应力场分区设置子层的分层剪滞模型,得到更为精确的斜裂缝断裂角。

加载情况下SiC_W/Al复合材料中基体的实际承载系数

根据剪滞后模型及复合材料中晶须的实际分布状况 ,分析了基体的承载系数。结合 X射线应力测量原理 ,建立出基体承载系数的 X射线应力测量方法。计算表明 ,压铸态及挤压态 Si CW体积分数为 2 0 %的 60 61 Al复合材料中基体的承载系数分别为 0 .783及 0 .569。试验证实 ,两种复合材料基体承载系数分别为 0 .742及 0 .557。试验结果与理论计算基本吻合。

梁端约束条件和梗腋对箱梁弯曲简谐振动的影响

为分析梁端约束条件和梗腋对箱梁弯曲谐响应的影响,以剪力滞效应引起的附加挠度为广义位移,并计入其对体系总动能的影响。运用Hamilton原理建立了考虑剪切剪力滞效应影响的箱梁弯曲简谐振动变分解析解,引入反映箱梁动力特性的截面应力及挠度放大系数,详细分析梁端约束条件和梗腋对箱梁弯曲谐响应的影响。算例分析表明:不同梁端约束条件和梗腋影响的箱梁谐响应解析解与有限元数值解吻合良好;梁端约束条件越强,附加挠度及翘曲正应力在初等梁计算结果中的占比越大,截面应力及挠度放大系数越小;剪切效应对谐响应的影响大于剪力滞效应,且其差值比随振动频率的增大而增大;梗腋对初等梁谐响应的削弱影响较大,而对剪切剪力滞效应引起的附加挠度、翘曲正应力及放大系数的影响较小,分析梗腋对箱梁弯曲谐响应影响时,可按初等梁振动理论进行计算。

脊骨梁的剪力滞效应研究

脊骨梁是一种比较新的结构形式,由于其翼板宽度较大,其横向剪力滞效应明显.通过模型试验和空间有限元分析,对脊骨梁的整体力学行为和剪力滞效应进行了研究,分析了脊骨梁顶板的有效宽度系数,为预应力混凝土脊骨梁的设计提供参考.同时模型试验和空间有限元分析结果对比表明:用空间有限元可以较好地满足工程精度要求.

单向复合材料纤维断裂对局部应力集中的影响

本文采用剪切滞后理论,对单向铺设的纤维增强复合材料中,纤维根数有限时纤维断裂所引起的局部应力集中进行研究,确证了以往研究中假定纤维无限根的可行性,并定量展示了在断裂纤维和邻近纤维中的应力重分布。

用蒙特卡罗方法模拟单向复合材料的拉伸断裂过程

通过采用改进的剪滞模型,假定界面不发生破坏,求得不同基体纤维刚度比μ(μ=E_mV_m/E_fV_f),不同基体韧性情况下断裂纤维附近的应力集中系数,然后通过蒙特卡罗方法模拟单向复合材料的拉伸断裂过程,比较若干情况下复合材料的拉伸强度,找出提高复合材料拉伸强度的方法。

STUDY ON STRESS CONCENTRATIONS IN AN INTRAPLY HYBRID COMPOSITE SHEET

A reasonably, simply and accurately modified shear-lag model was proposed. Based on the model, the stress redistributions due to the failure of some fibers in an intraply hybrid composite under tension were analyzed. The results show that the present calculating stress concentration factors very coincide with Fukuda and Chou's results, thus verifying the reasonableness and correctness of the present model and methods.

美标等肢单角钢轴心受力构件承载力研究

单角钢轴心受力构件,由于其截面对称性不同于其他双轴对称构件,拉压承载力计算更为复杂。对美标AISC360-10规范中等肢单角钢轴心受力构件承载力计算进行研究,得出宽厚比大小是单角钢受压构件验算弯曲屈曲极限状态或弯扭屈曲极限状态的关键影响因素,而宽厚比的限值由屈服强度决定。弯曲屈曲极限状态下,有效长细比的控制尤为关键。等肢单角钢作为单轴对称构件,若宽厚比较大,受压破坏也可能是在部分截面屈服后发生屈曲,也就是弯扭屈曲失效模式,此时应考虑构件扭转长度,截面抗扭属性等方面因素的影响。剪力滞后系数是单角钢抗拉承载力计算中较为关键的参数,同时美标中认为受拉构件净截面断裂和毛截面屈服均属强度破坏,虽有一定的安全裕度,稳定破坏如位移超限等仍值得关注。

均布与线性荷载下简支T梁剪力滞系数的圣维南解

在辛弹性力学理论的基础上,将简支T梁的翼板简化为平面应力板,推导了简支T梁在满跨均布荷载与线性荷载作用下翼板部分的圣维南解析解,得到了闭合的关于梁长、梁宽及泊松比的多项式形式的剪力滞系数解析解表达式。以一宽翼板简支T梁为例,分别用推导出的剪力滞系数公式和有限元软件对此梁剪力滞系数进行了计算对比,验证了所推导公式的正确性。用该方法求解和验算简支T梁桥的剪力滞系数十分方便、快捷。

双钢板-混凝土组合筒体剪力墙受力性能试验研究

通过对1片双钢板-混凝土组合筒体剪力墙的单调静力试验,研究了该类墙体的破坏特点和力学性能,分析了其剪切变形、腹侧墙和翼墙的剪力滞后现象以及腹侧墙的主应变方向等。试验结果表明:筒体剪力墙的破坏特点主要表现为腹侧混凝土的斜向开裂和翼墙混凝土的受拉水平裂缝,腹侧斜裂缝与加载方向的夹角接近40°且开展较多,而翼墙受拉水平裂缝开展较少,且主要集中在翼墙与腹侧墙相交位置;筒体剪力墙的受力特点是翼墙主要承受弯矩、腹侧墙主要承受剪力;筒体剪力墙剪切变形引起的水平位移占总水平位移的比例在加载过程中基本维持在70%以上;随着荷载增加,翼墙因剪力滞后造成的应力集中程度逐渐增加,受拉翼墙和受压翼墙在弹性阶段的应力集中系数分别为2.75和1.65;腹侧墙在弹性工作范围内表现出一定的剪力滞后现象;腹侧墙钢板主应变方向与混凝土的开裂方向基本一致,表明钢板与混凝土的变形协调。

薄壁箱梁的剪力滞翘曲位移函数研究

为精确分析薄壁箱梁的剪力滞效应,从箱梁各翼缘板的面内剪切变形与纵向位移关系出发,推导剪力滞翘曲位移函数的基本表达式。考虑剪力滞翘曲应力的轴向自平衡条件,对剪力滞翘曲位移函数进行修正,以便得到适用于带悬臂板箱梁的合理翘曲位移函数。对剪力滞效应引起的截面形心轴与中性轴之间的偏离进行了论证。详细分析剪力滞翘曲位移函数修正项及箱梁高宽比、宽跨比、板宽比等参数对剪力滞翘曲应力的影响。结果表明:推导的剪力滞翘曲位移函数计算的简支箱梁跨中截面应力值与实测值及有限元计算结果吻合良好;高宽比的影响较小,宽跨比和板宽比的影响较大;当板宽比达到1.5时,翘曲位移函数修正项对翘曲应力的影响达到18%。

加强层对筒中筒结构受力性能的影响研究

随着建筑高度的不断增大,建筑高度与结构刚度之间的矛盾愈发激烈,筒中筒结构及带加强层的筒中筒结构因此而产生。本文基于某实际工程若干模型的有限元分析,探讨了加强层的刚度、位置、数量等的改变对筒中筒结构空间受力的影响。结果表明,加强层的合理设置,可以有效地改善结构的剪力滞后效应,使得结构内力朝着有利的方向进行重分布;对于减少结构侧移而言,在筒中筒结构中设置加强层效果明显不如框架-核心筒结构,在筒中筒结构设置水平刚臂的基础上再设置外框圈梁的作用也不如框架核心筒结构显著;加强层的刚度不宜过大,否则容易使得结构产生薄弱层,不利于结构抗震;当沿着结构高度均匀设置加强层时,可以不考虑加强层的最优位置。基于研究结论,提出筒中筒结构设置加强层的建议。