高主动支护性、高材料强度利用率锚杆支护技术的应用

为了控制大同矿区侏罗纪下部煤层巷道围岩变形，维护巷道稳定，在施工过程中，通过给锚杆施加较高预紧扭矩，并根据监测数据的分析及时调整、优化支护参数，提高了支护的主动性和材料强度的利用率。施工结果证明，采用高主动支护性、高材料强度利用率锚杆支护技术能使巷道支护实现快速、优质、安全、高效的目的。

高主动支护性与高材料强度利用率锚杆支护技术的研究与应用

论述了巷道锚杆支护的作用,介绍了锚杆支护的主动性和材料强度利用率的特点,基于施工实践,指出采用高主动支护性、高材料强度利用率锚杆支护技术能使巷道支护达到快速、优质、安全、高效的目的。

碳纤维护套高强度利用率转子结构优化分析

研究了两种高速转子碳纤维护套结构。当高速转子碳纤维护套与轴肩平齐时,碳纤维护套在磁钢与转轴的交界处存在剪切应力集中现象,这可能造成电机实际运行过程中碳纤维护套开裂或者破坏。优化护套结构,使护套与磁钢齐平。在超速设备上进行超速试验,结果表明,与轴肩平齐结构在碳纤维护套理论强度29.6%利用率时出现了明显的裂纹,超速到一定转速后,整个护套损坏;而与磁钢平齐结构,在碳纤维护套理论强度85.7%利用率时没有出现裂纹和破坏,验证了优化结构的合理性。

建议在钢结构设计规范中应用强度利用率函数

强度利用率函数是承压钢结构的强度和稳定问题的通解,本文建议《钢结构设计规》(GRJ17-88)中的某些条款,亦可采用此强度利用率函数来统一表示。

玄武岩纤维布的力学性能和强度利用率研究

针对不同生产厂家、不同编织方式、不同单位面积质量的玄武岩纤维布,开展市场抽样并分成10个试验组。对其进行复合材料拉伸性能试验,获得抗拉强度、弹性模量、伸长率及应力-应变关系等力学性能参数。随后采用其中单向、双向布各一组进行外包加固素混凝土柱的轴压试验,重点分析破坏时环向断裂应变与材性试验极限应变的比值。研究表明:单向布的力学性能及质量稳定性良好且优于双向布,双向布的抗拉强度标准值较单向降低了25%左右;玄武岩纤维布强度利用率随着层数的增加而增加,与编织方式无关;1层、2层加固素混凝土方柱的有效应变系数分别约为21%、40%,加固圆柱分别约为31%、48%。

考虑锈蚀预应力筋利用强度的PC梁受弯承载弯矩计算

针对钢绞线锈蚀导致黏结性能下降造成预应力混凝土(PC)梁抗弯承载弯矩下降的问题,引入锈蚀影响因子研究锈蚀对预应力筋强度利用的影响,基于锈蚀PC梁静载试验,给出预应力筋强度利用率与锈蚀率的关系,进而建立锈蚀PC梁抗弯承载弯矩计算模型并进行验证。研究结果表明:PC梁抗弯承载弯矩随钢绞线锈蚀的增大而降低;在极限状态下,钢绞线屈服与配筋率和锈蚀程度有关,当配筋率小于0.23时,无论锈蚀与否,钢绞线均会屈服,当配筋率大于该临界值(0.23)时,需考虑锈蚀对钢绞线强度利用率的影响;建立的模型具有较高的精度,可以合理地预测钢绞线锈蚀对PC梁抗弯承载弯矩的影响。

结构断裂强度研究的切线模量因子法

利用切线模量因子和强度利用率函数的概念，建立了含裂纹结构的弹塑性临界断裂应力的切线模量因子算法（Φｋ法）．该算法是根据材料的拉伸应力应变曲线，由强度利用率函数和线弹性断裂理论，确定结构的弹塑性断裂应力，无需用到复杂的弹塑性断裂理论，便于工程应用．通过实验资料验证了该方法的可行性与有效性。

北海恶劣海况下半潜钻井平台总体屈服及屈曲强度分析

针对在北极及北极圈极寒恶劣海域工作的半潜式钻井平台总体强度问题,利用DNV专业软件SESAM对国内首座入级DNV船级社的自主研发基础设计项目——半潜式钻井平台进行总体强度分析。计算结果表明:平台总体强度情况满足要求,需要对局部连接处进行细化分析,根据强度利用率认为局部结构可以进一步优化。

混纺比对生物基锦纶56短纤/棉混纺纱力学性能的影响

针对新型生物基锦纶56的基础纺纱数据不足问题,制备了锦纶56短纤纯纺纱、纯棉纱及多种混纺比的锦纶56短纤/棉混纺纱,并分别测试了纤维、纯纺纱和混纺纱的拉伸力学性能,通过建立纤维模型和纯纺纱强度模型对混纺纱强度进行预测。结果表明:纯纺纱预测曲线上混纺纱最小强度点及整体趋势与试纺数据拟合度较好,通过纯纺纱模型可预测锦纶56短纤/棉混纺纱强度。以纤维模型为基础,利用纱线中纤维强度利用率对纤维模型进行修正,修正的纤维模型与纯纺纱模型预测结果相近,可省去纯纺纱试纺流程,快速完成混纺纱强度预测。

纤维网格增强砂浆加固RC双向板试验及承载力计算模型研究

为进一步研究纤维网格增强砂浆(Textile Reinforced Mortar, TRM)加固对钢筋混凝土(Reinforced Concrete, RC)双向板抗弯承载力的影响,通过四点抗弯加载方法对三块RC双向板进行试验,研究不同加固方式对TRM加固RC双向板抗弯承载力及弯曲变形能力等的影响。结果表明:采用TRM对RC双向板进行加固可有效提升其承载能力及弯曲变形能力,与未加固试验板相比,两块加固板的抗弯承载力分别提高了54.2%和43.8%,能量吸收值分别提高了75.5%和49.1%;与未加固试验板相比,采用界面剂与未采用界面剂对试验板进行界面处理,其裂后刚度分别增加了145.2%和83.4%,说明采用界面剂的加固方式能够有效提升加固层与旧结构之间的黏结力,阻止新旧界面裂缝的萌生与发展。同时本文基于塑性铰线理论,提出了TRM加固RC双向板的承载力简易计算公式,同试验值相比吻合度较好,为工程应用提供了较为实用的设计方法。

FRP片材锚固方法的对比分析

FRP加固法已被广泛应用于桥梁结构的加固,该方法虽能提高加固结构的抗弯承载力,但易发生早期剥离破坏。锚固体系的应用可以有效防止剥离破坏,提高FRP片材的强度利用率。回顾了已有FRP片材的锚固方法,并比较分析了不同锚固方法的锚固效果。

碳布复合材料力学性能研究

测试了两种不同经纬编织密度和不同含胶量的碳布 /环氧复合材料的基本力学性能 ,对碳纤维复丝及碳布在复合材料中的强度利用率作了比较与分析。结果表明 :适当增大含胶量有利于改善复合材料的力学性能 ;经纬编织密度对复合材料力学性能的影响同样不可忽视。

截面形式对R-UHPC梁抗弯承载力的影响

为明确截面形式对UHPC抗拉强度在钢筋超高性能混凝土(R-UHPC)梁抗弯承载力贡献的影响,考虑实测得到的7种不同钢纤维掺量UHPC的抗拉和抗压性能,对矩形、箱形和T形R-UHPC梁进行抗弯承载力计算,构建并分析抗拉强度贡献率、抗压强度利用率等指标.结果表明:UHPC根据其硬化段长短和其极限应变与钢筋屈服应变的关系,可划分为U0、U1和U2类材料.UHPC抗拉强度的贡献率与截面形式有关:矩形梁>箱形梁>T形梁,对U1和U2类UHPC的矩形梁或箱形梁,宜考虑其抗拉强度对梁抗弯承载力的贡献.材料设计时,若考虑UHPC抗拉强度的作用,宜采用U2类材料.截面设计时,UHPC抗拉强度的贡献,矩形梁应考虑,箱形梁可考虑,T形梁可不考虑,宜采用箱形、I形或工形梁截面以提高抗拉强度贡献.UHPC抗压强度利用率,随纤维掺量的增大而下降,利用率在45.5%~60.2%范围.工程应用时,可应用UHPC-NC叠合梁或预应力UHPC梁以提高抗压强度利用率.

高预应力CFRP板加固大比例T梁试验研究

CFRP材料因质量轻、强度高、耐腐蚀等优点,是用于加固的理想材料。在当前的加固工程实践中,CFRP板的强度等级为2 400 MPa,初始预应力为800~1 000 MPa,很少有超过1 200 MPa。考虑提高初始预应力,可以更好发挥CFRP板的强度利用率,可以在提高材料用料的基础上,更好地提高加固效果。本文筛选出了3 000 MPa级的CFRP板,将其初始预应力水平提高至1 500~2 000 MPa,通过试验验证了高预应力CFRP板加固技术的可行性、实用性。试验结果表明,将CFRP板的初始预应力水平提高到1 500~2 000 MPa,对梁的加固效果更优,可以为今后的加固工程借鉴。

端部机械锚固FRP-混凝土黏结界面承载力试验研究

采用胶-机械混合锚固体系可以有效防止纤维增强复合材料(FRP)与混凝土之间的早期剥离破坏,提高FRP材料的强度利用率。为明确端部锚固对黏结界面性能及破坏形式的影响,进行了不同锚固形式的FRP-混凝土黏结结点的单面剪切试验,对比分析了纯外贴锚固(EB)、普通混合锚固(HB)和自锁混合锚固(SLHB)三种不同端部锚固形式的锚固性能。对于HB-FRP加固方法,探究了FRP黏贴长度和机械锚固扣件施加扭矩大小对加固效果的影响。结果表明:采有EB、HB、SLHB锚固形式的FRP加固构件破坏形式分别为界面剥离、FRP滑动拉出和FRP拉断(强度利用率为1.0);采用SLHBFRP和HB-FRP加固方法的试件相比采用EB-FRP加固方法的加固构件在15 N·m的扭矩下可以提高承载力约122.9%和56.4%,采用EB-FRP和HB-FRP加固方法试件的FRP强度利用率分别为0.448和0.702;随着扭矩的增大,采用HB-FRP加固方法的试件极限荷载也有不同程度的提升,且失效荷载与扭矩线性相关;对于自锁混合锚固形式,在15 kN·m的扭矩作用下,FRP强度均能得到100%利用,失效荷载均为FRP拉断荷载,与黏结长度无关。