利用塑性铰线理论求解墙体抗爆能力

有限元软件模拟结果发现,燃气爆炸荷载作用下四边约束墙体的破坏模式与双向(RC)板非常相似,故尝试使用塑性铰线法对墙体的抗爆能力进行试算。以传统的双向固支RC板塑性铰线理论为基础,结合砌块墙体的特点,推导出了四边约束墙体的极限抗爆能力机动法计算公式,通过可信的有限元计算结果反推出极限弯矩的取值,并回归出计算公式;重新计算的理论值与有限元模拟结果非常接近。表明完全可以参照普通RC双向板的塑性铰线理论对四边约束墙体进行极限抗爆能力的计算。

无环向加劲肋Q460高强钢管T形插板节点抗压承载力特性及计算理论

针对无环向加劲肋Q460高强钢管T形插板节点在局部压力荷载作用下的受力性能开展了非线性有限元分析,研究了主管径厚比和节点板尺寸不同参数下钢管插板节点的承载力特性及其影响规律。同时,以圆环-母线梁模型为基础,采用塑性绞线计算理论分析了T形插板节点的抗压承载力特性及其合理参数取值,承载力理论值与模拟分析结果吻合较好。最后,基于日本钢管塔制作基准的计算方法和钢管节点承载力模拟结果,开展了T形插板节点极限承载力的计算理论研究,提出了计算无环向加劲肋Q460高强钢管T形插板节点抗压承载力的修正公式,研究成果可供钢管塔设计参考应用。

基于分块组合法的多孔板塑性极限状态分析

由于装配式建筑和单边螺栓的快速发展,端板连接节点在结构中得到了广泛应用。这类节点承载能力的计算主要是基于塑性铰线理论,该理论依赖于屈服模式的假定。然而对同一节点而言,可能的屈服模式较多,且屈服模式易受到节点尺寸、构造等因素的影响,使其难以适用于不同的节点。因此应用该理论时计算过程繁琐。该文提出了分块组合法,为端板连接受拉区承载能力的计算提供了一种较为便捷、通用的方法。主要思想是将多孔板件(柱壁、端板等)划分成若干块矩形单孔板,分别计算每一块单孔板的屈服承载力,最后组合叠加得到整块板件的屈服承载力。通过该方法计算屈服承载力时,可降低对板件屈服模式的依赖,并且能够得到准确计算结果。板件承载力的计算考虑了开孔板尺寸,边界条件,孔径大小,孔的位置等因素的影响,通过有限元模型和已有的相关试验验证了该方法的准确性与可靠性。

土钉面层配筋量计算原理及实例分析

本文在分析国内外大量文献资料的基础上,对土钉面层的受力机制进行了详细的讨论和分析,认为土钉面层主要受到钉体对面层的集中荷载及土体对面层的分布荷载作用。引入半弹性体和布辛涅奈斯克理论推导出了较为实用的土钉面层配筋量计算公式,并通过实例验证了该公式的正确性。

预应力拼装桥墩工作机制及抗震性能研究

为探究地震作用下预应力拼装桥墩的工作机制,根据拼装桥墩荷载传递规律,结合集中塑性铰理论,推导给出预应力拼装桥墩荷载与变形的计算公式。采用有限元ANSYS建立并分析预应力拼装桥墩的力学特性和抗震性能,探讨预应力钢筋有效初应力、恒载轴向压力和普通钢筋配筋率参数对拼装桥墩抗侧移刚度及其承载力的影响规律。结果表明,预应力拼装桥墩应力分布与侧移荷载关系密切,预应力钢筋的有效初应力与桥墩抗侧移刚度和承载力呈正相关变化;恒载轴压力和普通钢筋配筋率对桥墩抗震性能影响不大,桥墩抗震耗能能力有限。

考虑薄膜效应钢筋混凝土矩形板的极限承载力

基于塑性铰线理论给出水平受约束矩形板的破坏模型,由虚功原理推导出考虑薄膜效应情况下钢筋混凝土矩形板的极限承载力公式,其中平均受压区高度为待定参数,通过用Matlab对非线性有限元程序计算的结果进行了非线性回归分析确定。对比分析表明,该公式与试验值吻合程度良好。

火灾下邻边简支邻边固支双向板极限承载力的能量计算法

对2个足尺邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板试件进行了抗火试验,介绍了试验炉及试件设计、试验方案及观测内容和方法,描述了试验现象、裂缝及邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板的破坏特征,研究了受火过程中沿板厚度的温度场分布规律及板的竖向和水平变形,分析了受火过程中固支边的内力重分布;试验结果表明,未受火面裂缝最终形成半椭圆形破坏模式。在试验基础上,给出了火灾作用下邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板极限承载力的新能量法计算模型,该模型假定火灾作用下板的张拉薄膜效应在塑性铰线形成后出现,且张拉薄膜效应为塑性铰线上屈服钢筋伸长所做塑性功提供。该模型计算结果与试验结果吻合很好,而基于塑性铰线理论的传统能量法计算值偏保守。

HPFL加固双向简支板抗弯性能研究

为了研究用高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固RC双向简支板的抗弯性能,对同参数的1块对比板和4块HPFL加固板进行试验,并用有限元软件ANSYS进行模拟。试验研究与数值模拟结果均表明:与未加固板相比,加固板的抗弯承载力与刚度都有较大提高,加固后板的抗裂性能明显改善,从而验证了HPFL加固RC板能改善其抗弯性能。还采用塑性铰线理论对该类加固板的承载力进行了分析和计算,计算结果与试验结果及数值模拟结果相似程度较高。

均布荷载下集中布筋预应力双向板承载力分析

预应力混凝土双向板适宜跨度为6～12m,由于其具有平面布置灵活、使用效果好、可简化装修等优点,广泛应用于工程建设,迄今为止,工程中的双向板大量采用的预应力筋布筋型式是双向均匀布置,这种布筋型式主要基于林同炎教授的"荷载平衡法",其不足是预应力筋用量偏大,造价偏高,无法后开洞,施工时须编网,关于其它布筋型式的研究尚少见报道.因此,本文采用塑性铰线理论着重对受均布荷载的双向居中密布预应力筋的双向板的承载力进行了分析和计算,并通过已有的试验加以验证,结果表明,集中布筋为合理的布筋型式,塑性铰线理论可应用于四边支承预应力双向板的承载力计算.

混凝土双向板碳纤维布加固的受力性能研究

为了给碳纤维布(CFRP)加固钢筋混凝土双向板设计提供理论依据,采用千斤顶加载,应变仪和百分表采集数据,进行了双向板的CFRP二次受力加固试验,证实了CFRP加固钢筋混凝土双向板是一种有效的加固方法,可以使板的承载力和刚度有很大的提高.通过试验结果与塑性铰线理论计算的对比,发现采用塑性铰线理论计算CFRP加固双向板的极限承载力时,中部刚性区域宽度须小于40cm,其计算结果才偏于安全.

粘钢板加固砼双向简支板的承载力分析

基于塑性铰线理论 ,分析了正方形粘钢板加固集中荷载下的正方形砼简支板的承载力 ;改进了文献〔1〕的塑性铰线模式 ,修补了文献〔1〕的理论解的一个缺陷 ,即随着粘钢板的面积增加 ,承载力上升至无穷大。比较试验值和计算值 。

薄柔H形截面钢构件在横向冲击下的局部屈曲破坏

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。

基于结构参数分析的分离式实心板梁桥设计

为研究分离式实心板梁桥的跨越能力和承载特性,依据现行规范提出分离式实心板梁桥的设计框架并进行典型桥例的结构计算。选取跨径、桥宽、主梁间净距和主梁截面尺寸等关键参数,基于MATLAB程序对该桥型进行结构参数分析,探究其受力性能和跨越能力。基于塑性铰线理论对潜在破坏模式进行承载性能分析。研究表明,采用国内现行规范设计的桥例基本满足该桥型的使用性能和承载性能要求。正常使用极限状态正截面抗裂性验算和短暂状况应力验算往往是该桥型结构设计的关键条件。随着主梁间净距的减小和主梁高度的增加,分离式实心板梁桥的跨越能力有所增强。采用预应力筋端部脱粘技术可以提高该桥型的设计跨径8%~15%,并降低梁端偏心布置的预应力筋产生的弯曲应力。

钢筋混凝土现浇板设计中的一些问题

结合工程设计实际情况,分析了钢筋混凝土现浇板按塑性理论设计的可靠性和井式楼盖角区板面出现裂缝的原因,讨论了现浇板设计的一些构造问题.

混凝土结构设计规范若干问题的讨论

鉴于钢筋混凝土双向板塑性铰线理论和条带法已足可满足设计需要,设计规范没必要再提出弯矩调幅法。结合工程设计与施工的实际情况,分析讨论了双向板与单向板的分界、梁侧面腰筋的设置、柱拉筋勾住封闭箍筋、按简支计算的梁端上部构造钢筋设置、板筋在端部与混凝土梁或混凝土墙整体浇筑的锚固长度以及环境类别与保护层厚度的确定等问题,提出了自己的观点。

火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算

为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究。基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式。该公式考虑了大挠度下的薄膜效应影响,计算结果与试验结果有较高的一致性,两种方法计算结果存在2%左右的偏差。在整合其他边界双向板计算公式的基础上,提出了火灾下各种边界双向板极限承载力计算的通用公式,能为工程设计和下一步研究提供参考。

足尺平板无梁楼盖抗火性能试验研究

对2个足尺钢筋混凝土平板无梁楼盖试件进行了抗火试验,测量了火灾作用下板的平面内(水平)位移和平面外(竖向)位移等,考察了板的约束反力变化,分析了混凝土板沿厚度的温度分布以及钢筋的温度变化。结果表明:单面受火的钢筋混凝土板沿厚度的温度呈非线性分布,温度梯度随时间的增长而快速增大,并且毛细孔水和凝胶水等水分的存在使混凝土在100℃时产生了升温水平段;水分不仅影响了混凝土的升温,还使受火混凝土产生爆裂,含水率太高时板将因混凝土的爆裂而导致破坏;柱上板带和跨中板带的约束反力均产生了显著变化,柱上板带的约束反力由第4 min时的8.2 kN/m下降到试验结束时的2.7 kN/m,跨中板带则由第4 min时的4.5 kN/m下降到接近0;平板无梁楼盖的板顶裂缝最终形成对角呈双曲线形,与传统塑性铰线理论的柱附近局部屈服线模式一致。

装配式钢筋桁架密肋楼盖受弯性能试验研究

为适应装配式结构对于新型楼盖的需求,提出了一种装配式钢筋桁架密肋楼盖,该楼盖由正交肋梁和现浇面层组成,肋梁内设置预制拼装式钢筋桁架,肋梁间填充泡沫混凝土块,在肋梁上部设置钢筋网的混凝土现浇面层,施工中采用特制的可循环利用的装配式铝合金模板体系,该楼盖具有自重轻、装配快捷、兼具承重与保温隔热等特点。为研究该楼盖的受弯性能,设计了2×2和3×3区格各2块楼盖,对其进行静力试验,得到了四边简支和四点简支两种边界条件楼盖在四点集中荷载下的破坏形态、变形特征、裂缝和应变发展规律。试验结果表明:4块楼盖最终在肋梁节点处发生剪切破坏,破坏前肋梁跨中受拉钢筋均达到屈服;钢筋屈服前楼盖的中心挠度基本随荷载线性增长,钢筋屈服后,荷载增长缓慢,但挠度发展明显加快且呈现非线性增长。采用塑性铰线理论对该楼盖的受弯承载力进行计算,四边简支的理论计算结果与试验数据吻合较好。