拉剪组合荷载下FRP-钢胶接连接力学性能

为明确FRP桥面板与钢梁之间胶接连接的力学性能,针对不同拉剪组合荷载下胶接连接的力学性能进行了系列试验研究,包括极限破坏荷载、破坏模式、刚度以及强度破坏准则.针对胶接连接的受力特点,通过特制的圆盘加载试验装置,实现了6种不同比例的拉伸和剪切荷载组合.结果表明,在纯剪切荷载下,胶接连接在靠近钢梁位置的胶黏层内发生破坏.在拉伸荷载和四种拉剪组合荷载下,节点的破坏模式为FRP层间破坏与FRP夹心板和胶黏层之间界面破坏的组合.荷载-位移曲线表明,胶黏层内胶体材料分布具有不均匀性,在试验过程中引起了胶接连接的偏心受力及应力重分布.根据矢量分离后的拉应力和剪应力,得到胶接连接的拉剪强度破坏准则.

反复施加拉剪组合力对小叶锦鸡儿直根材料力学特性的影响

以1~5 mm小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)直根为研究对象,采用TY 8000伺服式强力机研究50次加载(荷载为试验根极限抗拉剪组合力的70%)对其材料力学特性的影响。结果表明:承受50次加载后,试验根极限力—径向位移曲线斜率大于对照根;试验根极限抗拉剪组合力及其强度显著高于对照根(p<0.05)。反复加载后试验根抗拉剪组合力—根径的函数关系、抗拉剪组合强度—根径的函数关系均与对照根相似,仍分别呈幂函数正相关、幂函数负相关。随着根径由1~2 mm增至4~5 mm,试验根极限抗拉剪组合力由对照根的1.26倍增至1.34倍。随着加载次数的增加,试验根径向位移增量减小。

火灾下拉剪组合作用对高强螺栓节点性能影响的试验研究

火灾中节点的承载力随着温度的升高而降低,高温下梁的悬链线效应在梁内产生较大的拉力,高强螺栓连接节点通常在拉剪共同作用下发生破坏。采用自定义双线性炉温控制曲线,进行两类共8组高强螺栓连接节点的恒载升温试验,分析了端板式连接和腹板双角钢连接两类节点在高温以及拉剪共同作用下的变形发展及破坏规律。试验结果表明:高强螺栓连接节点区的梁端板、连接角钢、柱上翼缘及高强螺栓的温度接近,且较梁柱构件温度低50℃左右;节点刚度随着温度的升高而降低,且大约在节点温度达到500℃后刚度下降速度明显加快;火灾下8mm端板节点的变形集中于拉力较大侧端板及螺栓,16mm端板节点的变形则集中于拉力较大侧螺栓及柱上翼缘;腹板双角钢连接节点主要是角钢产生较大变形;两类节点失效温度随拉力或剪力的增加而减小,且同类节点在不同拉剪组合作用下的残余变形模态类似。

剪力与拉拔力共同作用下焊钉受力性能分析

运用有限元软件ABAQUS,分别对焊钉单纯受剪力作用和拉剪组合作用下的受力性能进行非线性有限元分析,得到在不同拉力作用下焊钉的荷载-滑移曲线,进而分析结构的应力分布状态、破坏形式以及混凝土损伤等情况.研究结果表明:焊钉承受的拉拔力越大,焊钉就越早进入弹塑性阶段,焊钉的极限承载能力就越低.单纯受剪力作用的焊钉承载能力要优于拉剪共同作用下的焊钉,当拉拔力分别为0.2Tu、0.4Tu和0.6Tu时,焊钉的极限剪力值与单纯受剪相比分别下降了2.77%、11.66%和24.48%.焊钉拉剪极限承载力有限元计算值与Takami和McMakin的建议公式计算结果较为接近,能够反映焊钉的真实受力状况.本研究结果对全面了解焊钉在组合荷载作用下的受力性能具有重要的意义.

拉-弯-剪组合作用下法兰连接方钢管柱受力性能研究

为研究多高层钢结构柱连接在拉-弯-剪组合作用下的受力性能,对4个不同法兰板厚度的法兰连接柱进行了足尺模型试验和有限元分析,并通过有限元模型分析了轴拉比对法兰连接柱性能的影响。结果表明：随着法兰板厚度增大,连接柱的侧向刚度和水平承载力增大,受拉区法兰接触面翘力减小;在拉-弯-剪组合作用下,法兰中性轴位置在受压侧第二排螺栓附近,且随着法兰板厚度的增大,中性轴位置由法兰受压区逐渐向其几何中心移动。轴向拉力对法兰产生的作用效应与水平荷载产生的作用同向。轴向拉力降低了法兰连接柱的水平屈服荷载,法兰转角随着轴拉比的增大而增大。

记忆合金材料创新实验的教学研究及应用

结合工程力学的实验教学内容,以创新性为驱动力,进行了有关记忆合金材料在试验中的开发和建筑工程的应用研究,设计出了自复位抗拉扭形状记忆合金阻尼器、绳索式自复位形状记忆合金隔震减震支座、曲线型后张式形状记忆合金筋预应力混凝土结构三种建筑结构的创新方案,实验结果表明,设计的装置抗震和抗弯性能好,同时还具有工艺简单,操作方便,效果突出,安全可靠,适用范围广等优点,解决了传统技术和材料在应用中存在局限性。

基于PLAXIS的加筋体结构稳定分析程序的二次开发

当加筋体结构发生失稳破坏时,由于土工合成材料和填土之间作用形式的不同,直剪特性和拉拔特性具有各自的应用范围,有时还应综合考虑土工合成材料界面的拉–剪组合特性,而目前加筋体结构的稳定分析中针对土工合成材料界面通常采用同一界面强度指标,仅单一的考虑直剪特性或拉拔特性中的一种,存在一定的局限性。文章基于PLAXIS程序进行了加筋土边坡稳定分析程序的二次开发,通过有限元强度折减法进行稳定安全系数的求解和潜在滑动面的搜索,基于潜在滑动面的形态进行土工合成材料界面参数的调整,从而形成循环迭代分析,直至土工合成材料的界面特性和其与土体之间的相互作用形式一致。文中加筋土边坡算例的稳定分析结果表明,该分析方法能充分反映土工合成材料的加筋作用,从而保证加筋体结构稳定分析的合理性。

装配式方钢管法兰连接节点受力性能研究

法兰连接是装配式多高层钢结构中箱型柱全螺栓拼接的一种新方法,为研究箱型柱与柱法兰连接在拉力、弯矩、剪力组合作用下的受力性能,运用有限元分析软件ABAQUS对具有不同法兰厚度、螺栓边距、螺栓孔直径的11个法兰节点柱进行了分析。有限元分析表明:法兰厚度是法兰连接承载力、刚度、撬力大小的主要影响因素,螺栓边距会影响螺栓撬力的大小,螺栓孔径对法兰连接节点的力学性能没有影响。

三种灌木根系易损荷载类型及易损部位研究

以半干旱矿区的小叶锦鸡儿、北沙柳和沙棘为研究对象,利用TY8000伺服式强力机测定3种灌木1~5mm径级直根段和含侧根分支处根段的抗拉力及抗拉剪组合力,研究3种灌木根系的易损荷载类型和易损部位。结果表明:小叶锦鸡儿、北沙柳直根段的平均抗拉剪组合强度均大于平均抗拉强度(46.39>39.96MPa、23.55>17.86MPa),含侧根分支处根段亦然(34.70>29.86MPa、14.16>11.43MPa);而沙棘反之,直根段和含侧根分支处根段的平均抗拉剪组合强度均小于平均抗拉强度(9.83<12.43MPa、8.18<8.90MPa),即小叶锦鸡儿、北沙柳直根段和含侧根分支处根段的易损荷载为轴向拉力,沙棘根系易损荷载为拉剪组合力。3种灌木含侧根分支处根段抵抗外力的能力低于相邻上、下级直根,即3种灌木根系易损部位均为侧根分支处。