斜拉桥混凝土桥塔承载能力极限状态计算方法

以一座独塔混凝土梁混凝土塔斜拉桥为工程背景,对按规范验算主塔承载能力极限状态进行了分析研究,对偏压构件(桥塔)的关键参数计算长度l0的准确取值提出建议,弥补了规范中无法考虑斜拉索非保向力效应的不足。与精细有限元模型计算结果的对比表明,采用该参数取值原则与改进方法计算斜拉桥主塔极限承载能力是可行的。

无背索斜拉桥承载能力极限状态下的可靠度研究

指出在无背索斜拉桥的设计、施工、管理中存在着大量不确定性、随机性的因素,若采用确定性的分析,有可能对结构产生一定的误判,通过建立无背索斜拉桥主梁、拉索、斜塔三大构件的功能函数,运用可靠度的相关理论,对其进行理论计算分析,并根据其结果给出设计时的相关建议以便对结构进行优化。

钢筋混凝土构件承载能力极限状态可靠度分析

采用考虑随机变量分布类型的一次二阶矩法,推导了承载能力极限状态控制设计的钢筋混凝土受弯构件可靠指标计算的一种近似方法,并对混凝土受弯构件承载能力极限状态的可靠度进行了全面的计算和分析。

承载能力极限状态下CFRP加固前后锈蚀RC桥梁时变可靠性比较分析

该文结合一座实桥,运用JC法分别计算了承载能力极限状态下,CFRP加固前后锈蚀(坑蚀)RC桥梁的时变可靠度指标。考虑钢筋均匀锈蚀和坑蚀的情况下,对CFRP加固RC桥梁后承载能力极限状态的时变可靠性进行了分析。结果表明:CFRP加固能够明显地提高锈蚀RC梁的可靠性能,可靠度指标能提高1左右。坑蚀情况下可靠度指标比均匀锈蚀的可靠度指标低,并且随时间的增加可靠度指标退化更显著,因此用均匀锈蚀模型会过高地预测加固后桥梁继续服役的耐久性,坑蚀模型更加符合加固后桥梁结构性能评估的需要。

钢筋混凝土结构承载能力极限状态计算中的若干问题——对《混凝土结构设计规范》中有关条文的商榷

在设计工作中使用《混凝土结构设计规范》（GB50010--2002）（以下简称《规范》）时，常会遇到一些问题，经反复研究规范条文和条文说明后，仍未能解决。现就非预应力混凝土结构构件承载能力极限状态计算中经常遇到的一些问题商榷如下。

《混凝土结构设计规范》修订简介(七)——混凝土结构的承载能力极限状态计算

阐述了《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)修订中承载能力极限状态计算的相关问题,主要包括受压构件二阶效应(P-δ)的规定;受剪承载力、受冲切承载力计算公式的调整;补充了复合受力构件承载力及应力设计的相关规定。

竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计

论述了半连续框架设计原理,提出用塑性分析方法计算竖向荷载下半刚性连接组合框架梁在承载能力极限状态的内力,并给出了具体的设计步骤,最后用两榀足尺的两层两跨的半刚性连接组合框架试验验证了塑性分析方法。研究表明,半连续框架设计可用塑性分析方法获得弯矩图,不同于连续框架设计用弹性分析方法获得弯矩图;塑性分析方法考虑了组合梁的跨中弯矩承载力、节点弯矩承载力、节点转动能力和设计需要的节点转动能力,适用于竖向荷载下半刚性连接组合框架梁的承载能力极限状态设计。该方法简单实用且比较准确,可供工程设计参考。

关于“钢筋混凝土梁板承载能力极限状态下荷载效应设计值计算”的探讨

《建筑结构荷载规范》给出混凝土结构承载能力极限状态设计表达式为S(?)R,其中荷载效应S应分别按可变荷载效应控制的组合和按永久荷载效应控制的组合计算,然后取两者的较大值作为荷载效应的大小。考虑到计算较复杂而两个计算公式比较相近,可事先比较可变荷载和永久荷载,然后直接判断可变荷载效应控制的组合和按永久荷载效应控制的组合的大小,这样只算其中一个即可,无须先算两个再进行比较。

碳纤维加固钢-混凝土组合梁承载力极限状态计算

碳纤维复合材料是进行桥梁维修和加固的理想材料。对采用碳纤维复合材料加固钢-混凝土组合梁桥的设计方法进行了分析。考虑桥梁结构带载加固分阶段受力的特点,与现行桥梁设计规范中承载能力极限状态计算方法相适应。首先基于平截面假设和碳纤维应变滞后的特点,确定承载能力极限状态下碳纤维片材的极限应变值。然后分别建立了碳纤维片材加固钢-混凝土组合梁在正弯矩区和负弯矩区抗弯承载力的计算图式和计算方法,可供桥梁加固工程设计参考。

我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度分析

为了准确掌握我国20 m预应力T梁桥承载能力可靠度,基于我国公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362—2018),利用大型结构有限元分析软件Midas-civil建立了公路-Ⅰ级设计荷载作用下20 m预应力T梁全桥三维有限元模型,分析了最不利工况下桥梁的内力,并基于承载能力极限状态可靠度方法,计算了该类桥梁的承载能力可靠度,与美国和欧洲的可靠度计算值进行了比较。结果表明:我国20 m预应力T梁桥恒载最大弯矩为1516.7 kN·m,活载产生的最大弯矩为1386.4 kN·m,我国的活载效应值和美国基本一致,欧洲的活载效应较大;活荷载效应值对桥梁结构可靠度计算结果影响较大,我国20 m预应力T梁桥可靠度指标β为5.478,大于我国规范值约17%,高于美国的4.43,但低于欧洲的7.25。

考虑参数和模型不确定性的基桩正常使用极限状态可靠度分析

考虑承载力计算模型和荷载不确定性,利用可靠度分析方法和概率统计理论,推导出承载能力极限状态(ULS)和正常使用极限状态(SLS)下可靠度指标的计算公式,给出了两种极限状态下可靠度指标间的线性关系式,研究了桩顶容许沉降lts随机性对正常使用极限状态可靠度分析结果的影响。研究结果表明,土体类别和桩型对正常使用极限状态模型因子影响很小;正常使用极限状态下基桩可靠度指标随承载力计算模型和荷载不确定性的增大而减小,但减小幅度逐渐降低,且可靠度指标总变化量不大,工程应用中可忽略承载力计算模型和荷载不确定性在可靠度分析中的影响;lts随机性对正常使用极限状态可靠性分析结果的影响很大,随lts的增加,正常使用极限状态模型因子和可靠度指标逐渐增大,而模型因子变异性逐渐减小,但桩本身性质并没有任何改变,只是所允许的沉降条件不同。研究结果可为规范修订和工程应用提供参考。

盾构隧道纵缝接头极限状态试验研究

纵缝接头对盾构隧道衬砌结构的变形和内力起控制作用,且不同受力状态下的盾构隧道接头的力学性能差异较大。基于1:1的纵缝接头正、负弯矩荷载试验,通过加载接头至极限破坏,获得了纵缝接头在轴力和弯矩共同作用下的接缝张开、接头挠度、螺栓和管片混凝土的应变。根据连接螺栓、密封垫和管片混凝土的工作状态,确定了纵缝接头的使用状态极限;根据接头最终破坏的变形和承载状态,确定了纵缝接头的承载能力极限。最后,在对比试验结果与设计结果的基础上,研究了现行安全系数设计方法的安全储备。

盾构斜井结构内力分析及其极限状态评估

对神东补连塔煤矿#2辅运平硐盾构斜井工程安全性,采用一种盾构斜井的内力分析及极限状态方法进行评估。斜井的内力受围岩蠕变效应和同步注浆浆液硬化效应的影响,结合盾构斜井管片接头刚度非线性的特性,运用有限元软件ANSYS模拟,求得内力随时间呈增大趋势。改进的极限状态评估方法主要分为:管片拉压、管片剪切和管片接头的安全评估,再根据内力分析方法可对斜井一段时期内的承载能力进行安全评估。结果表明:补连塔#2号盾构斜井计算断面在同步注浆后1年之内的极限状态评估满足设计要求,结构安全。

无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法

为完善无筋钢纤维混凝土管片的设计方法,加速其在城市轨道交通中的应用,提出一种新的无筋钢纤维混凝土管片正截面结构设计方法。根据已有对钢纤维混凝土本构关系的研究成果,依据地铁管片的受力特点,分析了影响地铁管片正截面承载力的主要因素。依据无筋钢纤维混凝土管片极限拉应变与钢筋混凝土的极限拉应变不在一个数量级上的差异,结合现行混凝土规范,采用平面假设,把应力和应变作为无筋钢纤维混凝土管片设计的特征值;用钢纤维混凝土应变的取值范围对应不同的设计工况,将不同工况下的无筋钢纤维混凝土管片的设计验算结果归结到同一张应力应变图中。论述了采用轴力-弯矩包络图进行正截面设计验算的主要流程,并通过一个工程实例展示不同工况下无筋钢纤维混凝土轴力-弯矩包络图的相互关系。计算结果表明:在正常使用极限状态下,强度是影响承载能力的主要因素;而承载能力极限状态下,特别是偶然荷载作用下,无筋钢纤维混凝土的韧性是影响承载能力的主要因素。

腹板穿孔与不穿孔压型钢板抗压承载力试验对比研究

HG-256压型钢板是一种新型板材,对该类新型板材腹板穿孔与腹板不穿孔两类试件进行抗压承载力试验,以确定两类板材达到承载能力极限状态和正常使用极限状态时的破坏形态及所能承受的极限荷载。根据荷载挠度和荷载应力试验数据以及板件局部屈曲和板件塌落试验现象得出:腹板穿孔后,由于板件刚度的降低,板件正常使用极限状态承载力为腹板不穿孔板件的67.5%,板件承载能力极限状态承载力为腹板不穿孔板件的84.0%。

新型压型钢板抗压承载力试验研究

对上海某集团新型DP-600压型钢板进行抗压承载力试验,以确定板材承载能力极限状态时的破坏形态及板材的抗压承载力,根据荷载挠度、板件应力等试验数据以及破坏形态得出如下结论:DP-600压型钢板刚度大,变形小,主要破坏方式以板件局部屈曲为主;DP-600压型钢板采用自攻钉连接方式,密封性好,抗渗性能优,节点强度高,试验过程无节点连接破坏;在工程应用中,DP-600压型钢板在承载能力极限状态下的最大荷载建议取为4.44k N/m^2。

钢空腹夹层板楼盖在大跨度篮球场中的实践应用

建筑要求在房屋内形成40 m×33 m的无柱大空间以满足篮球场的使用需求,对钢空腹夹层板楼盖这种新型结构体系进行研究,分析了其各施工阶段及最终使用阶段的应力和变形情况,并且补充了关键节点的有限元分析。YJK和MIDAS Gen计算结果表明,该结构体系能满足承载能力极限状态和正常使用极限状态要求,并且两个软件计算结果接近,进一步论证了计算结果的可靠性。通过MIDAS Gen软件对空腹夹层板的施工过程进行模拟分析,各施工阶段构件的应力比和结构的最大变形均满足《装配式空腹楼盖钢网格盒式结构技术规程:湖南省工程建设地方标准DBJ 43/T 351—2019》要求;为了验证临时支撑胎架在施工过程中发挥的作用,对比了不设置胎架的模型,结果表明结构整体提升完成之后设置临时胎架,可以有效地限值结构变形,组合梁效应得到充分发挥。通过有限元分析,下弦杆增设外环板,可以有效降低节点区应力,保证传力可靠性。

中层提篮式钢管混凝土拱桥设计符合性验算

以贵州某中承式提篮钢管混凝土变截面桁架拱桥为研究对象,借助有限元软件MidasCivil进行仿真分析,在[1]承载能力极限状态和正常使用极限状态下对主拱圈承载能力及主梁承载能力进行设计符合性验算,计算结果表明该桥承载能力满足相关设计规范要求,对当前同类桥梁的设计符合性验算提供一定的借鉴意义。

基于Spreadsheet法的盾构衬砌截面可靠度分析

采用Spreadsheet法这一可靠度计算方法计算盾构衬砌截面可靠度,该方法可避免相关变量的独立变换以及极限状态方程对基本变量求偏导这两个问题。承载能力极限状态下,建立衬砌截面的正截面偏心受压破坏和斜截面受剪破坏失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标,并计算这两种失效模式串联导致衬砌截面破坏的失效概率。正常使用极限状态下,建立截面开裂、纵缝张开和直径收敛失效模式下的功能函数,采用Spreadsheet法计算相应的可靠度指标。同时,采用Monte Carlo法计算不同失效模式下部分截面的可靠度指标,并与Spreadsheet法的相应计算结果进行比较。结果表明,Spreadsheet法与Monte Carlo法计算的可靠度指标误差最大不超过4%,但是Spreadsheet法节省了大量的计算时间。因此,采用本文建立的承载能力极限状态和正常使用极限状态功能函数,并采用Spreadsheet法求解可靠度指标,提供了一种分析盾构隧道衬砌截面可靠度快速、准确、便捷的方法。

约束(侧向)对预应力结构设计影响的研究

阐述了预应力次轴力的本质,分析了影响次轴力的因素。公式推导与算例分析说明,将约束引起的预应力次轴力考虑为预应力损失进行设计时,会使有粘结预应力结构的设计偏于不安全,而在无粘结预应力结构设计中则偏于保守。因此,设计预应力框架结构时,应将侧向约束考虑为作用在截面重心的次轴力,而不是预应力损失。