Experimental study on slender reinforced concrete columns wrapped with CFRP

By axial compression tests on 6 reinforced concrete slender columns wrapped with carbon fiber-reinforced plastic (CFRP),with slenderness ratio(SR) from 4.5 to 17.5,the results show that when SR increases the retrofitting effect declines. In the case of same SR,the stability coefficient (SC) for the reinforced concrete(RC) columns with CFRP is much less than that without CFRP. There is 20% increase of stable bearing capacity to the former as compared with the latter when the SR in less than 17.5. The study summarized the simplified formula for SC,which provides a reference for engineering designers.

GFRP筋抗压力学性能试验研究

设计了GFRP筋抗压试验方案,通过试验研究了不同柔度GFRP筋的抗压力学性能.结果表明:GFRP筋的抗压破坏可以划分为3种,即强度破坏、非弹性失稳破坏和弹性失稳破坏;GFRP筋极限抗压强度小于极限抗拉强度,约为极限抗拉强度的55%;GFRP筋抗压弹性模量比抗拉弹性模量大.在进行GFRP筋抗压力学性能试验时,为防止局部破坏,试件端部应有良好的约束;为确定极限抗压强度设计曲线,应进行试件柔度对临界应力的影响试验.

硬塑性黏土地层泥水盾构停机引起的地表塌陷机制研究

扬州瘦西湖隧道采用泥水盾构穿越全断面硬塑性黏土地层,施工停机后多次出现地表塌陷事故。利用室内试验研究硬塑性黏土浸水条件下的崩解、软化特性,结合现场实测数据分析该工程地表塌陷的原因,进一步讨论此类破坏发生的过程,据此提出泥水盾构在全断面硬塑性黏土地层施工时地表塌陷的预防措施。研究表明:泥水盾构停机使开挖面硬塑性黏土在泥水浸润下发生崩解、软化,使开挖面上方形成局部孔洞;随着时间延长,局部孔洞逐渐向上发展直至地表,最终形成地面局部塌陷。泥水盾构在硬塑性黏土地层施工时,应当避免停机;当必须停机时,应尽量缩短停机时间,避开建筑地段,同时加强地面监测,必要时应在开挖面上方地层进行注浆加固,防止坍塌破坏。

FRP强约束混凝土配筋柱稳定承载力的试验研究

通过长细比Lb为4.5～17.5的6根截面经圆弧化处理、外包FRP后的矩形截面的钢筋混凝土柱的轴心受压试验,研究了长细比对稳定承载力的影响。结果表明:长细比对FRP约束混凝土柱的稳定承载力影响远比螺旋配筋柱和普通钢筋混凝土严重,但当长细比不大于17.5时,其稳定承载力仍比未包裹柱高20%(约束比ξ=0.188)以上。讨论了影响稳定系数φ的因素,给出了稳定系数的参考值,可供工程设计人员参考。

CFRP与角钢复合加固钢筋混凝土中长柱的受力分析

通过9根外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱轴心受压试验,把复合加固柱核心混凝土分成有效约束区和弱约束区,研究了有效约束区和弱约束区混凝土的本构关系.在此基础上,把柱截面划分成若干计算单元,编制了全过程分析程序进行数值模拟计算.研究表明,计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考.

钢支撑性能对高层钢结构动力反应的影响

钢框架－支撑结构体系是高层钢结构常用的结构体系。支撑的性能对高层钢框架－支撑体系的动力性能影响较大，其中支撑的长细比是关键的影响因素。文中通过大量的计算分析研究支撑长细比对高层钢框架－支撑体系弹塑性地震反应的影响，所得结论可供工程设计时参考。

支撑长细比及节点板对中心支撑钢框架抗震性能的影响

支撑作为中心支撑框架主要的抗侧力构件,其性能对整体结构的抗震性能影响较大,其中支撑的长细比是影响支撑性能的关键因素。节点板作为连接支撑与框架常用的连接构件,对体系的刚度也有一定的影响。利用OpenSees建立了考虑节点板作用的3层1跨的中心支撑框架模型,并与试验结果进行对比验证其可靠性。在此模型的基础上对中心支撑框架是否考虑节点板作用及其长细比对整体抗震性能的影响进行了弹塑性时程分析及易损性分析。分析结果表明,在设计过程中考虑节点板的作用,将有利于合理地评估中心支撑框架的抗震性能。我国《建筑抗震设计规范》对长细比的限值过于保守,使得在罕遇地震下支撑仍处于弹性范围内,没有充分发挥其性能。因此,建议适当增大中心支撑框架的支撑长细比,从而保证支撑充分发挥其性能,并减小结构的地震作用。

扬州瘦西湖盾构隧道工程施工关键技术

扬州下穿瘦西湖盾构段采用直径为14.93 m的泥水盾构施工,成功穿越1 275 m硬塑膨胀性黏土地层,有效解决盾构刀盘结泥饼、泥水舱及管道易堆积堵塞、刀盘扭矩大、盾构推进速度慢、泥水分离困难等一系列施工难题,是我国迄今为止在膨胀土地区进行的最大直径的泥水盾构施工工程。从扬州瘦西湖隧道的工程重难点出发,结合现场具体情况,系统总结隧道盾构施工中的全断面黏土地层高效环流及出渣技术、膨胀土地层盾构适应性改造技术、硬塑黏性土地层的盾构施工技术与开挖面稳定性控制技术,0.42 MPa高压气环境下动火焊接技术、小半径曲线精准接收技术和双层大直径隧道内部结构快速施工技术等,对我国膨胀性黏土地区大直径泥水盾构技术的发展具有重要的参考意义。

热流道注塑中大尺寸细长薄壁塑件成型周期及翘曲变形控制研究

以某型汽车防擦条为例,对原有注塑方案的流道系统及工艺参数进行改进,利用计算机辅助工程(CAE)手段分析改进对于注塑周期及翘曲变形的影响,从而得出控制此类零件注塑周期及翘曲变形的趋势,将改进方案用于指导实际注塑,结果与模拟基本吻合。

基于Moldflow的大型细长塑料件的翘曲变形分析

以某汽车内饰条为例,采用Moldflow软件进行模流分析,预测最佳浇口位置,建立浇注系统模型。模具设计完成之后,对设计水路进行模拟验证,校验模具设计水路的合理性。从成型工艺出发,运用模流分析得到最佳的工艺参数,并预测出翘曲变形量达到产品质量要求。

外包角钢与CFRP复合加固中长柱承载力分析

通过9根外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱的轴心受压试验,研究了复合加固中长柱的破坏特征和受力性能,提出了合理的约束模型和核心混凝土的本构关系.在试验研究的基础上,结合折算模量理论,建立了外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土中长柱的折算模量计算方法,并推导了复合加固中长柱的非弹性屈曲临界承载力计算公式,公式中考虑了柱长细比、碳纤维布量、缀板量和角钢量等因素的影响,同时编制了承载力的电算程序,其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考.

带有螺纹的细长管类塑件注塑模设计

带有螺纹的细长管类塑料件的注塑模设计较为困难,针对细长管类塑料件的工艺结构特点进行了详细论述;给出了螺纹管塑料件注塑模具结构及型腔数目的确定;设计了抽芯机构、浇注系统、脱模系统、模温调节冷却系统;确定了合理的注塑及脱模方式。

关于钢结构抗震设计中轴心受压支撑长细比问题的讨论

在简要阐述钢结构稳定理论的基础上,结合有关规范和试验资料,讨论钢结构抗震设计时轴心受压支撑构件的长细比限值及抗震承载力验算时不同钢种的长细比修正问题,指出在弹性屈曲范围的长细比不应进行钢号修正。

钢管混凝土抛物线空腹拱平面内稳定性能

钢管混凝土抛物线空腹拱是在钢管混凝土桁架拱上取消斜腹杆的拱结构。采取理论推导和数值模拟相结合的方式,对钢管混凝土抛物线空腹拱的平面内稳定性能进行深入研究。首先,使用有限元软件建立钢管混凝土圆管拱模型,与实验进行对比,证明建模方法的正确性。其次,推导出钢管混凝土抛物线空腹拱的换算长细比,并基于ABAQUS软件的分析结果,采用考虑矢跨比的轴压稳定系数公式,发现该公式能预测有限元计算结果。再次,对跨中加载和半跨加载分别进行一阶线弹性分析,研究钢管混凝土抛物线空腹拱中压力和弯矩的变化规律,并分析不均匀轴力和不均匀弯矩对压弯设计公式的影响。最后,推导出空腹拱的全截面塑性弯矩公式,根据二分法原理利用Python语言求出全截面塑性弯矩的数值,并根据有限元的计算结果,提出压弯共同作用下钢管混凝土抛物线空腹拱的设计公式,使其能用于指导工程实践。

约束条件下CFRP筋单轴抗压性能试验

对约束条件下3种直径的碳纤维增强复合材料(CFRP)筋进行单轴抗压性能试验,分析筋材长细比、直径对抗压强度、极限应变及抗压弹性模量的影响.结果表明:CFRP筋为典型的脆性材料,其破坏形态主要有剪切破坏、劈裂破坏、压碎破坏、屈曲破坏;直径相同的CFRP筋的抗压强度、极限应变及抗压弹性模量均随长细比的增大而降低;当长细比一定时,CFRP筋的极限应变随直径的增大而降低,但直径的变化对抗压强度和抗压弹性模量的影响甚微.

钢管混凝土柱临界长细比的比较分析

根据目前有代表性的三种钢管混凝土结构设计规范,计算分析了三种规范中关于短柱破坏与长柱破坏之间临界长细比的大小,并做了进一步的比较分析,给出了一些对工程有意义的结论。

钢柱外包式柱脚抗震设计问题

柱脚是钢结构中上部主体结构与基础连接的重要节点,外包式柱脚常用于重钢结构厂房,其计算假定为柱脚刚接,在地震作用效应时传递弯矩至基础。GB50011-2010《建筑抗震设计规范》明确规定了这种柱脚设计时的极限承载力计算方法。构造要求的柱截面面积条件在节点弹塑性承载力设计中起控制作用的情况,在实际设计过程中常出现。从钢结构框架柱的截面确定方法入手,对不同规范规定的长细比限值进行比较,用极限弹塑性设计抗弯承载力要求和多遇地震抗弯承载力要求来分析比较外包式柱脚的设计,满足柱脚配筋设计的经济性和合理的计算要求。

深圳某超限高层住宅动力弹塑性分析

深圳某高层住宅设计中,为了满足建筑功能的需求,选用了细腰型建筑平面。查阅中国规范中关于结构不规则性相关条文后,判定塔楼存在多项超限不规则。为了反映大震作用下结构各构件的真实形变和塑性能力,同时为了验证结构是否能满足预设的“大震不倒”的设防要求,采用SAUSAGE有限元软件来进行模拟建筑物在罕遇地震下的响应,根据最终的弹塑性表现结果来评估在大震作用下结构构件的承载力性能以及整体结构的安全性。

塑性设计中钢梁临界侧向长细比的研究

在钢梁塑性设计中,当钢梁侧向长细比达到临界值时,需要设置侧向支撑以防止其平面外整体弯扭失稳,保证产生塑性铰的截面具有足够的转动能力。在实际工程中,钢梁真正需要的转动能力一般较低,而GB 50017—2003《钢结构设计规范》要求较高的转动能力标准致使计算公式获得的临界侧向长细比过小。为此,建立非线性有限元模型,对钢梁进行数值分析,计算结果与他人试验结果吻合良好。通过对钢梁端部弯矩比、腹板高厚比、翼缘宽厚比、残余应力分布和平面外边界条件5类影响参数的分析,并采用合理的转动能力标准,提出除翼缘宽厚比外涉及4类参数的临界侧向长细比简化计算公式。与GB 50017—2003的公式相比较,所提出的公式更加合理、符合实际。

变截面细长轴矫直辊型数学建模及仿真

变截面细长轴类件成形加工过程中特别容易由于刚度差异或应力集中等问题而产生截面椭圆变形和轴线弯曲变形等缺陷,故需要对其进一步地矫直加工。基于弹塑性弯曲变形理论,推导出考虑材料加工硬化时圆形被矫直件在矫直过程中的弯矩、能耗与弯曲变形的关系式。然后利用MATLAB遗传算法工具箱对矫直辊的主要参数进行了搜索优化,并根据得出的参数对其进行数学建模。利用大型有限元分析软件MARC对整个过程进行模拟仿真,最终通过对比分析后处理中被矫轧件在三种矫直速度时的内部残余应力分布情况、圆度和直线度,从而找出矫直速度对矫直精度的影响规律。