历经单调荷载历史后混凝土动态损伤特性的研究

研究了历经不同单调荷载历史后混凝土试件在不同应变速率（10^-5／s、10^-4／s、10^-3／s）下的动态单轴受压试验，对比分析了混凝土应力～应变全曲线，并采用改进后的Weibull统计模型分析了单轴受压损伤特性。试验结果表明：在相同荷载历史下，随着应变速率的提高，混凝土峰值应力及弹性模量明显增加，峰值应变变化不明显；在相同的应变速率下混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量随荷载历史幅值的增加而降低，历经85％的单调荷载历史幅值后，混凝土残余强度降低显著；当单调荷载历史低于某一槛值时，荷载历史对混凝土强度影响较小，但是加载历史高于某一槛值时，混凝土损伤变量随应变速率的提高而增加，混凝土极限抗压强度明显降低。

单调荷载作用下顶底角钢梁柱连接的受力性能

运用ANSYS有限元软件,建立了顶底角钢梁柱连接节点的三维有限元模型,并对模型进行了非线性有限元分析,得到了顶底角钢梁柱连接节点的承载力和极限变形状态;深入分析了高强螺栓预紧力以及角钢与梁、柱间的接触压力等节点组件之间的力学特性,获得了试验难于测得的分析结果,可供工程设计参考。

单调荷载下钢筋高强混凝土框架节点的非线性有限元分析

论述了单调荷载下分析、计算钢筋高强混凝土框架节点的非线性有限元方法 .针对高强混凝土选用基于等效单轴应变的增量式正交异性混凝土模型 ,高强混凝土单轴受力下的σ ε关系 .钢筋σ ε关系采用弹塑性模型及高强混凝土和钢筋之间采用双垂直弹簧模型 ,通过编制的二维非线性有限元分析程序计算了在单调荷载下的 4榀高强混凝土框架节点试件 ,计算结果与试验结果均吻合较好 .

单调荷载下叠合受弯构件延性的试验分析

通过对预应力混凝土叠合连续梁、混凝土叠合框架梁、预应力混凝土叠合框架梁及相应的对比梁、对比框架梁在竖向单调荷载下的试验成果分析 ,证实了二阶段制造、二次受力不会降低叠合受弯构件的延性 。

单调荷载作用下外包钢框架节点抗剪机理分析

本文根据外包钢节点在单调荷载下的抗剪试验,分析了节点核心区在开裂状态之前及开裂状态到极限状态的抗剪机理,求出了各主要抗剪因素的剪力分配.并确定了剪摩擦系统(?)。

单调荷载下栓钉连接件受剪性能试验研究

栓钉是钢-混凝土组合梁中常用的柔性受剪连接件。通过18个栓钉受剪试件在单调荷载下的推出试验,较系统地研究了混凝土强度等级、栓钉直径以及钢梁类型等参数对栓钉的破坏形态、破坏机理、荷载-滑移规律和极限受剪承载力的影响。研究表明：栓钉的受剪承载力随着混凝土强度等级的提高以及栓钉直径的增大而增加;轧制工字钢试件中栓钉的受剪承载力比焊接工字钢试件中的高10%-30%。在试验的基础上提出了栓钉受剪承载力的计算方法。

高强度结构钢材单调荷载作用下的本构模型研究

钢材在单调荷载作用下的本构模型是进行结构分析的基础。为了更为准确地计算高强钢结构响应和分析构件的受力性能,为工程设计人员应用高强钢提供参考,该文在总结已有试验研究、开展大量拉伸试验的基础上,更新了高强钢多折线本构模型的参数,以Ramberg-Osgood模型为基础标定了适用于高强钢的非线性本构模型。通过和试验数据的对比,证明非线性本构模型能够很好地模拟高强钢在单调荷载作用下的应力-应变关系。为了兼顾准确性和效率,该文还提出了修正的多折线本构模型,在反映高强钢非线性的材料性能的同时本构模型也相对简单。

混凝土单调荷载作用下弯曲损伤指标的研究

根据所使用的混凝土本构模型,采用分段拟合的方式,导出了单调荷载作用下混凝土的受拉损伤指标;提出了混凝土梁在单调荷载作用下的弯曲损伤指标β,推导得到了它的解析表达式,通过单轴拉伸实验对受拉损伤指标以及弯曲损伤指标β的合理性进行了验证,得到了混凝土梁弯曲损伤指标随应变的变化规律.结果表明混凝土梁在峰值以前的损伤是不可忽略的,邻近峰值时,其抗弯刚度降低29.12%,在梁丧失承载力时损伤为0.79.

单调轴压荷载下考虑尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱应力-应变关系

为了研究尺寸效应对纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土圆柱轴压性能的影响,在修正尺寸效应律公式的基础上,推导了反映尺寸效应的FRP加固混凝土圆柱的极限强度计算公式,提出了简化的应力-应变模型,并与收集到的各国试验结果进行了比较。研究结果表明:模型计算结果与试验结果吻合较好;该模型能够反映尺寸效应对极限强度的影响。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

预应力装配式基础承载性能试验研究

在输电线路工程应用的过程中,一些地区受温度及风荷载的影响较大,这对于季节性大体积混凝土施工较为困难。针对以上工程难点,设计并制作了比例为1∶2的新型预应力装配式基础缩尺模型,对此缩尺模型进行了单调和往复荷载作用下力学性能试验研究。随后,通过软件ABAQUS进行数值模拟分析,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析。结果表明:单调荷载作用下,施加到设计荷载时,基础失效,失效模式为基础上部法兰盘与基础柱产生脱开现象;往复荷载作用下,基础柱下部法兰盘与底板脱开,混凝土出现碎裂现象;在设计荷载作用下,该预应力装配式基础具有良好的承载能力和抵抗变形的能力。

海洋高桩基础水平单调及循环加载现场试验

开展了海洋软黏土中2根大直径高桩基础的现场水平单调和循环加载试验,实测获得了桩顶荷载–位移关系、桩身变形和桩身弯矩及桩侧土压力和孔隙水压力,揭示了水平单调和循环荷载作用下桩土相互作用规律及桩基水平位移和桩身弯矩发展规律。利用实测桩身水平位移推算了桩周土反力,在此基础上提出了相应的双曲线型p–y曲线,通过引进Poulos循环弱化模型建立了水平循环荷载作用下的桩基双曲线型p–y曲线分析模型,水平单调及循环荷载作用下桩顶荷载–位移关系、桩身变形和桩身弯矩及桩侧土压力等计算结果与实测值均吻合良好。通过现场试验发现规范p–y曲线法计算结果偏保守的主要原因是所采用的p–y曲线的刚度偏小;不同时段的循环荷载对桩基循环累积变形有叠加效应。建议设计中应考虑桩基全寿命服役期内所承受的所有循环荷载的影响,对于重要工程应开展相应的现场水平加载试验,实测桩身水平位移或桩身弯矩,进而利用所推算的桩周土反力来分析桩基受力变形及承载力。

应力扰动路径对煤岩力学性能的影响试验研究

在利用废弃矿井抽水蓄能过程中,煤柱不仅受到单调荷载的影响,而且会遭受频繁的应力扰动。以陕西省河畔煤矿煤岩为研究对象,研究了单调荷载(路径1)、多级等幅循环荷载(路径2)、多级增幅循环荷载(路径3)影响下试样的强度、变形特征以及破坏模式。试验结果表明:循环荷载作用下,试样的应力-应变曲线形成了明显的滞回环,且随着应力水平增加,滞回环面积显著增加;与轴向应变相比,环向应变对应力路径的敏感性更强;单调荷载作用下煤样的峰值强度和峰值应变最大,多级循环荷载作用下试样的强度和峰值轴向应变分别降低了22.12%、18.35%(路径2)、5.30%、10.34%(路径3);应力路径2作用下的试样割线模量明显高于其他应力路径;应力路径对试样宏观破坏模式的影响甚微,但多级循环荷载使得试样表面裂纹数量和尺寸变大。

静动荷载作用下海洋软黏土刚度弱化特性研究

利用动三轴联合弯曲元测试系统对嘉兴原状海洋软黏土进行了一系列不排水条件下单调和循环三轴试验,分析静动荷载作用对正常固结软黏土的小应变剪切模量及刚度弱化特性的影响。试验结果表明,土体小应变剪切模量在单调荷载作用下先减小后增大,在循环荷载作用时则逐渐减小并最终保持稳定。在中到大应变下,饱和软土归一化动模量随循环单幅应变发展不断减小,且其值相较于单调剪切时的割线模量略大。研究发现,土体动模量弱化规律与动荷载作用下的小应变刚度特性密切相关,在不同固结围压和循环加载条件下表现出很好的一致性。研究结果可为该区域海洋构筑物设计提供依据,也可供其他同类型工程借鉴。

碳化、钢筋锈蚀在荷载作用下对钢筋混凝土柱力学性能影响的研究综述

钢筋混凝土柱作为结构的主要承载构件,在自然环境长期服役的过程中普遍出现了混凝土碳化和钢筋锈蚀等病害,导致其耐久性能出现了严重的退化,安全性能堪忧。针对承受单调及反复荷载作用下的不同钢筋混凝土柱受压构件,总结了碳化和钢筋锈蚀两种病害分别对其力学性能及耗能能力的影响,并对今后的研究方向做出展望。

竹集成材钉节点抗剪性能试验研究

为研究铁钉直径和夹角对节点的破坏模式及承载力、滞回特性、刚度退化、耗能能力等性能的影响,对50个竹集成材(Laminated Bamboo Lumber,LBL)钉节点进行单调和低周反复荷载试验.结果表明:不同加载模式下的节点破坏模式存在明显区别.单调荷载作用下,节点的破坏模式主要表现为铁钉“双铰”模式和钉杆下部的纤维压碎破坏.而在低周反复荷载作用下大部分的铁钉发生了由于反复弯曲变形所致的疲劳断裂破坏,这种破坏现象却极少发生在振动台试验和实际的地震中.铁钉直径是影响钉节点受力性能的主要因素,节点的承载能力和刚度随铁钉直径的增加而显著提高,而夹角对节点的力学性能影响较小.LBL钉节点单调加载试件的承载力和刚度均比低周反复荷载加载试件高.加载初期试件的荷载-位移滞回曲线形状不饱满,具有明显的“捏缩”现象.试件的累积耗能随铁钉直径增大而增加,并随加载角度增大而减小.研究成果可为LBL钉节点的设计提供理论依据,并加速其在土木工程领域的应用.

西藏嵩草根系抗拉特性试验研究

为研究黄河源区曲流河岸优势植物种在单调荷载和循环荷载拉伸下的受力特性,以滨河优势植物种西藏嵩草(Kobresia tibetica)为研究对象,开展不同拉伸标距和不同拉伸速率的轴向单调荷载拉伸试验及不同循环次数条件下的疲劳拉伸试验。结果表明:西藏嵩草根系单根抗拉强度随着拉伸标距和拉伸速率的增大均呈减小的趋势,其减小幅度最大达到31.67%,在5 mm/min拉伸速率下能充分发挥西藏嵩草的抗拉作用。对西藏嵩草根系分别进行50次和100次循环荷载后,单根抗疲劳拉伸强度与根径呈指数函数负相关关系,较单调荷载其单根平均抗拉强度增大幅度为7.21%和17.13%;随着循环次数的增加,西藏嵩草根系拉伸应力—应变曲线滞回环间距越来越密集,最后滞回环几乎在同一个滞回环上不断重复直至断裂或达到循环次数。西藏嵩草根系具有较强的抗疲劳拉伸特性,对减缓河岸崩塌速率有一定作用。

钢筋混凝土T型叠合梁静力性能试验研究

本文研究的钢筋混凝土T型叠合梁包括两种,其中叠合梁一由倒T型预制梁、预制板和现浇板组成,叠合梁二由矩形预制梁、预制板和现浇板组成。进行了两种叠合梁及现浇对比梁在单调荷载下的足尺模型试验,对叠合梁的破坏形态、预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移、截面整体工作性能、正截面受弯承载力与位移延性等进行了研究。研究表明:叠合梁与现浇梁均发生了弯曲破坏;在受力全过程中,叠合梁的截面应变分布满足平截面假定的要求;峰值荷载作用下,叠合梁中实测的预制梁与预制板之间和预制板与现浇板之间的滑移分别小于0.15mm和0.09mm,表明本文采取的叠合面抗剪构造措施是有效的;叠合梁的正截面受弯承载力较相应的现浇梁低4%～12%;3个试件都具有良好的延性特性,其位移延性系数均大于6.0,且叠合梁的位移延性较现浇梁的低1%～15%。研究结果表明,本文研究的两种钢筋混凝土T型叠合梁与现浇对比梁的总体性能均较为接近,均可满足工程设计要求。

内置CFRP圆管的方钢管高强混凝土柱-钢梁节点的静力性能

目的通过研究找出两类内置CFRP圆管方钢管高强混凝土柱-钢梁节点在单调荷载作用下的传力机制和破坏模态.方法设计了一栋采用内置CFRP圆管的方钢管混凝土柱的5层框架结构,利用有限元软件ABAQUS建立了三维有限元模型,对两类节点进行了单调荷载作用下的模拟分析.结果外加强环式节点的梁端弯矩主要通过柱角附近的水平环板和柱两侧外伸环板传递给柱壁和核心混凝土,水平环板有效宽度大约为0.5倍的柱宽度.外肋环板式节点的极限位移均大于外加强环式节点,尤其是外肋宽度大于40 mm时更为明显.外肋环板式节点的极限承载力也高于外加强环式节点.结论设计节点的破坏主要原因是环板和钢梁翼缘交接位置出现局部屈曲,节点的极限承载力取决于梁的抗弯承载力,变截面位置作为整个节点危险部位,在设计中应进行计算和校核.

外贴碳纤维布钢筋混凝土偏压柱强度和延性的影响因素分析

基于2 3根外贴碳纤维布(CFRP)钢筋混凝土偏压柱及对比柱在单调荷载作用下的试验结果,比较分析了在其他条件相同的情况下CFRP粘贴方式、混凝土强度、柱纵向配筋率和荷载偏心值这4个因素对柱的承载力和延性的影响,得出了对外贴碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱有重要意义的结论。