方钢管混凝土X型节点受拉力学性能的非线性有限元分析

为研究主管轴力、内填混凝土对方钢管节点受拉力学性能的影响,文章进行了X型节点受拉的非线性有限元分析。以方钢管混凝土X型节点受拉试验为研究原型,改变主管的轴力比、宽厚比、支主管宽度比等参数,设计了12个方钢管混凝土和12个方钢管X型受拉节点试件,分别从节点承载力、抗拉刚度、支主管应力分布等方面进行了对比分析。结果表明:改变主管轴拉比、支主管宽度比及主管宽厚比,方钢管混凝土相对于方钢管的节点承载力提高均不显著;主管受轴压力作用时,方钢管混凝土节点承载力高于方钢管节点;方钢管混凝土节点的抗拉刚度、抗疲劳性能显著高于方钢管节点。

巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究

为揭示巴西圆盘起裂模式的变化规律及其破裂演化过程,运用连续介质弹塑性分析开展巴西圆盘劈裂二维及三维数值模拟研究.通过开展二维模拟研究,探究压拉比及加载角对试样起裂破坏模式的影响;通过三维模拟研究,探究圆盘试样三维破裂面的形成及扩展过程.二维数值模拟结果表明,接触加载角及压拉比越大,巴西圆盘试样越容易发生中心起裂;端部起裂由剪切破坏引起,而劈裂裂纹进一步扩展则由张拉破坏驱动.三维数值模拟结果表明,初始起裂点位于三维圆盘端面,随加载角增大其逐渐向端面圆心移动;当圆盘发生端面中心起裂时,三维破裂面以弧形边界向试样内部发散扩展.无论圆盘试样发生中心起裂还是端部起裂,由于三维效应巴西劈裂试验可能都会低估岩石的抗拉强度.

深水环境下隔水管的横向变形与弯矩分析

鉴于很少有人对钻井隔水管横向变形和弯矩进行研究的现状,通过对深水隔水管海洋环境载荷分析,获得了波动载荷分布规律,并分析了张力比与船体偏移量对隔水管横向变形和弯矩的影响。建立隔水管模型时忽略波浪的动载效应,按准静态方法处理波浪载荷的作用。分析结果表明,随着顶部张力比增大,隔水管横向变形减小,且最大横向变形处于隔水管的中间部位;近海平面区隔水管弯矩受张力比的影响小,在深水区随着张力比增大,隔水管弯矩减小,变化幅度较大;随着钻井船偏移量增加,隔水管横向变形增大;近海平面区隔水管弯矩受钻井船偏移量影响较小,深水区隔水管弯矩随偏移量的增加而增大。

水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基的土工离心模型试验研究

以达成铁路扩能改造工程新建段某工点为原型,设计5组基于水泥土搅拌法地基处理方案的室内土工离心模型试验,分析在路堤荷载作用下水泥土搅拌法不同布桩方式对斜坡软弱土地基的加固效果和对桩土荷载分担及加筋垫层筋带拉力的影响规律。分析表明:斜坡软弱土地基在构造上存在的不均匀性对路堤基底压力分布和桩土荷载分担等力学响应有明显影响,并随下坡一侧软弱土层厚度的增加会产生一定的卸载效应和桩土间压力调整加剧的现象;采用"上疏下密"不等间距的布桩模式,可调整桩土压力的分布,更好地适应地基软弱土层厚度的变化,提高地基加固的均匀性;加筋垫层筋带拉力受路堤荷载、软弱土层厚度和桩布置间距等因素的共同影响,分布形态表现出明显的非对称特点,最大值出现部位与斜坡软弱土地基可能产生的变形破坏位置有很好的一致性。

梁拱组合结构桥梁梁拱挠度分承比研究

本文将梁拱组合桥梁跨中挠度与同结构纯连续梁跨中挠度的比值定义为梁拱分承比,并用力学方法推导了连续梁拱组合桥在中跨均布荷载作用时梁、拱荷载分承比的求解公式。以实桥实测值验证了该梁拱荷载分担比例,并通过改变结构参数进一步验证了公式的精度;分析了基于挠度的梁拱荷载分承比的影响因素。基于挠度的梁拱组合桥梁梁拱荷载分担比例能够利用易测量的跨中挠度进行计算,可以衡量梁拱作用机理,对于掌握实桥的梁拱荷载分担比例具有一定的参考价值。

考虑纵筋率及加载面边长比影响的板受冲切承载力试验研究

纵筋率及冲切加载面边长比是影响混凝土板受冲切承载力的重要因素。对12块钢筋混凝土板试件进行了竖向冲切承载力试验研究,板尺寸为2200mm×2200mm×200mm,混凝土立方体抗压强度为39～46.9MPa,板底纵筋率有0.5%和1.3%两种,加载面边长比分别为1.0、2.0和4.0。试验结果表明:配置纵向受拉钢筋可显著提高板的受冲切承载力,但纵筋率高于2.5%时,提高作用已不明显;随着加载面边长比的增大,板的抗冲切承载能力有所降低。根据试验结果得出了试验板的荷载-挠度曲线、冲切破坏面及裂缝分布等;根据试验结果及相关文献的数据,研究分析了纵筋率及加载面边长比对板抗冲切性能的影响,得到板受冲切承载力的近似计算公式,该公式的计算值与试验值符合良好。研究结果可为我国相关规范的修订提供参考。

混凝土动态双轴拉压破坏准则细观数值模拟研究

正常服役期内的混凝土结构往往处于复杂应力状态,并且不可避免地会受到偶发动力载荷作用.对于复杂载荷作用下的混凝土力学性能研究,破坏准则是基础.受试验设备等条件限制,现有的动态双轴拉压破坏准则形式复杂、缺乏更高应变率和侧应力比范围且尚未综合考虑应变率和侧应力比的耦合作用.为进一步提出适用范围更高且更准确的混凝土动态双轴拉压破坏准则,在细观尺度上建立了混凝土立方体三维随机数值模型,模拟了不同应变率和侧应力比下混凝土材料的动态双轴拉压破坏行为,分别讨论了应变率和侧应力比对混凝土破坏模式和动态双轴强度的影响,总结提出了混凝土动态双轴拉压破坏准则.研究结论如下:随应变率和侧应力比增大,混凝土试件内部损伤增多,裂纹数量增加.动态双轴拉压工况下,混凝土动态主轴压缩强度和侧轴拉伸强度均随应变率的增大而增大.随侧应力比增大,动态主轴压缩强度减小,而动态侧轴拉伸强度增大.本文提出的混凝土动态双轴拉压强度准则具有应变率和侧应力比适用范围大,形式精炼简洁,不再受物理试验条件限制和考虑了应变率和侧应力比的耦合作用等优点,并且该准则得到了不同角度的验证.

考虑纵筋率及加载面边长比影响的板受冲切承载力计算分析

按刚塑性冲切计算模型,运用虚功原理及双剪应力强度准则,建立了考虑钢筋混凝土板纵向受拉钢筋配筋率及加载面边长比影响的受冲切承载力计算公式。与试验数据进行计算比较,所建议公式的计算值与试验值符合良好。通过可靠度分析,证明建议公式的可靠指标满足我国规范对脆性破坏不应小于3.7的要求。所建议的计算公式可为我国有关规范的修订提供参考。

东南沿海地区大跨越导线选型新思路

结合我国东南沿海地区架空输电线路大跨越设计中的实际工程条件,对大跨越导线机械特性的特点进行分析,并对不同结构的大跨越导线进行了对比,对工程设计中大跨越导线的选型提出了一些新思路。

预应力片材加固负载RC梁受弯承载力分析

分析有初始弯矩作用时,预张纤维片材粘贴加固混凝土梁中加固材料相对该处混凝土滞后应变或超前应变的计算方法和纤维片材中有效预应力的取值;对预应力FRP粘贴加固梁构成的复合截面,分析各种可能应变组合下的受弯极限状态,给出两大弯曲破坏类型(分别由片材拉断和混凝土压碎引发)的界限判别条件和极限承载力计算表达式.试验分析表明,极限承载力试验值与计算值比值的均值为0.99,变异系数为0.047.

波流极值载荷作用下隔水管的非线性分析

应用ANSYS软件对波流极值载荷作用下的深水钻井隔水管进行了非线性分析。计入隔水管的大变形效应和管内泥浆的影响,计算了顶张力和钻井船偏移对深水钻井隔水管的受力和变形的影响。随着张力比增加,隔水管的横向变形、弯矩以及底部球铰转角均显著减小,同时隔水管的等效应力会整体增加。钻井船的偏移会显著增大隔水管的横向变形、底部球铰转角以及隔水管下部的弯矩。所以,控制好顶部张力和钻井船偏移对确保深海钻井顺利进行有十分重要的意义。

基于双剪强度准则的拉压异性材料厚壁圆筒的极限分析

本文运用双剪强度屈服准则对承受内压的拉压屈服强度不同材料厚壁圆筒进行了极限分析，得到了依赖于材料拉压比的弹性极限载荷和塑性极限载荷公式，分析结果表明，材料拉压屈服强度的不同对结构承载能力有一定的影响，所得到的极限载荷公式可供设计人员参考。

钢筋混凝土单筋梁的斜向受弯正截面承载力

根据GB50010—2002《混凝土结构设计规范》规定的单向受弯构件正截面承载力计算方法确定梁的单向受弯正截面承载力．利用该规范附录F的原理编制计算程序，计算截面高宽比1～4、斜弯角0°～90°范围内，配筋率分别约为最大配筋率、最小配筋率和经济配筋率时双向受弯构件的正截面承载力，从而得出了各种条件下正截面承载力较单向受弯降低不大于5％时外荷载的最大允许斜弯角βmax．最后得出βmax随着截面高宽比和配筋率增大而减小等几条结论。

腹板受拉L形钢筋混凝土柱的有限元分析

为了研究腹板受拉L形钢筋混凝土柱的性能,在合理选择材料本构关系和边界条件的基础上,利用非线性有限元软件ABAQUS分析偏心距、加载角、混凝土强度和纵筋配筋率对偏心柱承载力的影响。结果表明:ABAQUS软件所模拟的荷载-柱中挠度曲线与试验曲线吻合良好,极限承载力误差仅为0.53%;随着偏心距的增大,承载力逐渐降低;加载角由0°增至180°,承载力呈现先上升后下降的趋势;混凝土强度从C30增至C50,承载力成比例提高;在适筋范围内,纵筋配筋率从1.57%增至2.79%,承载力也相应逐渐提高。

单轴拉伸法测定土的抗拉强度试验研究

采用单轴拉伸法研究了影响土的抗拉强度测试方法的因素,探讨了加荷速度、样品直径、高径比对土的抗拉强度测试值的影响,试验结果表明,样品直径对土的抗拉强度测试结果影响不大,加荷速度和高径比是影响土的抗拉强度的测试结果的重要因素。给出了单轴拉伸法测试土的抗拉强度的加荷速度和高径比的建议值。

桩身混凝土受拉性能试验研究

本试验研究扩底抗拔桩的桩身力学性能。在忽略桩侧壁摩阻力的情况下,采用两端扩大断面的钢筋混凝土试件来近似模拟抗拔桩体的受力,该缩尺试件设置了三种配筋率。混凝土材料为C30普通混凝土,钢筋为Q235变形钢筋。试验重点测试了配筋率对抗拔桩的开裂荷载、裂缝扩展和抗拉强度的影响关系。创新之处在于分析了钢筋混凝土构件在不同配筋率下,荷载与裂缝宽度之间普遍存在的关系,对于揭示抗拔桩开裂机理、裂缝位置的定量预测和控制桩身的裂缝宽度有较为重要的意义。

早龄期持续拉力对混凝土性能的影响

为研究早龄期持续拉力对混凝土后期力学性能的影响,设计了7个系列共77个混凝土试件,探讨早龄期持荷轴拉比、持荷时间、混凝土强度等3个因素对混凝土后期轴心抗压性能的影响规律。为此,制作了对6个混凝土试件同时施加持续拉力的试验装置,龄期1.5d时开始施加轴向拉力,持荷一定时间后卸载,龄期28d时进行轴心抗压试验。持荷轴拉比和持荷时间对混凝土后期轴心抗压性能有一定的影响:持荷时间为7d时,轴拉比为0.15和0.3试件后期轴心抗压性能基本没有劣化,而轴拉比为0.5时试件产生了不可自愈的损伤,初始弹性模量、轴压峰值应力下降、峰值应变增大;轴拉比为0.3的试件持荷时间增加到14d,混凝土后期性能产生了劣化。混凝土强度等级越低,早龄期持续拉力对其弹性模量的影响较大,但峰值应力和峰值应变的影响相对较小。在试验结果的基础上,采用最小二乘法回归得到了持荷时间和持荷轴拉比对混凝土初始弹性模量、峰值应力与峰值应变的早龄期持荷影响系数。最后,在普通混凝土的应力应变关系的基础上考虑早龄期持荷影响因数,得到了受早龄期持荷影响的混凝土应力应变关系。

拉扭应力幅比对LZ50钢短裂纹行为的影响

在保持等效应力幅一致的前提下,开展LZ50钢在7种不同拉扭应力幅比(λ)载荷作用下的疲劳短裂纹复型试验。结果表明,拉扭应力幅比的变化未改变短裂纹萌生与扩展总体规律。裂纹均萌生于铁素体晶粒内部或晶界处,在微观短裂纹阶段受铁素体晶界和珠光体带状结构边界阻碍,扩展速率出现两次较明显下降;进入物理短裂纹阶段后,微观结构对裂纹扩展影响减弱,扩展速率持续上升。同时,随着拉扭应力幅比减小,相同短裂纹尺度下的扩展速率下降,断裂面与试样轴向的夹角逐渐减小,裂纹由单源萌生逐渐过渡为多源萌生,试样疲劳寿命呈增加趋势。此外,通过构建拉扭应力幅比—寿命曲线方程,证明相同等效应力幅条件下,轴向拉压载荷对材料的疲劳损伤贡献大于扭转载荷,且随着拉扭应力幅比的减小,试样疲劳寿命提高的程度不断增强。

预应力轴心受拉钢构件高温性能试验及理论研究

进行了3根预应力轴心受拉钢构件高温试验研究。试验结果表明,高温下预应力轴心受拉构件中内置拉索和钢管所承受荷载比例随温度的变化而不断变化。升温初期拉索张力随温度升高不断增大,预应力轴心受拉钢构件轴向位移平稳发展,在达到峰值后,拉索张力随升温时间的延长而不断降低。在临界状态下,轴向位移增长很快,预应力受拉构件中拉索均被拉断,外部钢管发生不同程度的颈缩现象。在试验结果的基础上,建立了预应力轴心受拉钢构件的有限元分析模型,得到了高温作用下预应力轴心拉杆中拉索张力和预应力钢杆轴向位移的时程全曲线。参数分析的结果表明:在其他条件相同时,预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度随着荷载比的增加而降低;当预应力比小于0.8时,预应力比对预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度的影响较小,当预应力比等于0.8时,预应力轴心受拉钢构件失效时的临界温度显著的提高;在其他条件相同时,预应力轴心受拉钢构件失效的临界温度随约束刚度比的增大而增大。最后对高温下预应力轴心受拉钢构件进行了理论分析,推导出预应力轴心受拉钢构件高温下差分计算方法,并以此为基础编写程序。通过计算结果与试验结果的对比,证明了差分计算方法的正确性。

拉-压加载下纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应与预测模型

基于增量塑性损伤理论与纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展唯象方法,推导出在拉-压循环加载下,纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展速率预测模型。并通过玻璃纤维增强铝合金层板在应力比R=-1,-2的疲劳裂纹扩展实验对预测模型进行验证。结果表明,纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应分为两种情况:在有效循环应力比RC>0时,表现为压载荷对铝合金层所承受残余拉应力的抵消作用;当RC<0时,表现为压载荷抵消残余拉应力后,对纤维增强铝合金层板金属层的塑性损伤,对疲劳裂纹扩展存在促进作用。纤维铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应不可忽略,本文中得出的在拉-压循环加载下疲劳裂纹扩展速率预测模型与实验结果符合较好。