套筒灌浆搭接及对接接头高应力反复拉压试验

为比较套筒灌浆搭接及对接接头间力学性能差异,进行了41个搭接接头和20个对接接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明:单拉及高应力反复拉压时,两种接头均能实现最大力下总伸长率大于6%、延性系数大于4,强度基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,两种接头承载力均有所提高,但接头初始刚度和延性下降;防偏转措施可减少搭接接头残余变形,但其约束刚度有限,搭接接头残余变形略大于对接接头,防偏转搭接接头及对接接头残余变形基本满足规范要求;高应力反复拉压后单拉时,搭接接头套筒中部截面在加载前期纵向受拉、环向受压,加载后期纵向受压、环向受拉,对接接头套筒加载过程中均为纵向受拉、环向受压;高应力反复拉压结束后单拉时,防偏转、不防偏转搭接接头套筒中部截面近钢筋侧最大纵向拉应变分别为对接接头的0.10~0.39倍、0.13~0.18倍,最大环向压应变分别为对接接头的0.09~0.49倍、0.02~0.32倍,搭接接头对套筒材性要求较低;钢筋直径相同时搭接接头材料成本较对接接头降低约35%。

基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法

为了研究装配式混凝土箱体挡墙结构在水压力和土压力共同作用下的受力机理,提出了一种基于拉压杆模型的装配式混凝土挡墙结构设计方法.以体积和应变能为优化目标,采用Tosca软件对数值模拟得到的主要受力骨架进行拓扑优化.构建拉压杆模型,结合箱体挡墙结构的破坏机理,分析并推导出侧墙受压、临水面挡墙和集束连接受拉3种主要破坏模式的承载力公式.实际工程对比分析结果表明:进行900次模型优化后,优化形态和应变能基本保持不变;基于拉压杆模型的装配式混凝土箱体挡墙结构的承载能力低于规范值和有限元模拟值,但误差均保持在16%范围内,从而验证了该方法的合理性.

激发剂模数对高延性碱矿渣复合材料拉压性能的影响

为探究高延性碱矿渣复合材料在不同激发剂模数下拉压性能的变化,对模数为0.5~1.6的高延性碱矿渣复合材料进行了单轴抗压和拉伸试验,同时利用烧失量法测定其水化程度,并通过三点抗弯和单裂缝拉伸等细观试验进行高延性机理分析。结果表明:随着激发剂模数增加,高延性碱矿渣复合材料的抗压与拉伸强度均呈现下降趋势;而拉伸应变则呈现先增后减,于0.8~1.1范围达到最佳;与强度变化趋势一致,化学结合水量随模数增加而逐渐减小;基体断裂韧度和基体断裂能同强度变化趋势相符,纤维最大桥接应力和纤维桥接余能同应变变化规律相似,应变硬化性能指标能够合理反映拉伸应变的大小。

焊接锚垫板锚固区拉压杆模型及配筋设计

针对焊接锚垫板齿板锚固区配筋,提出了一种锚固区新型拉压杆模型。首先对齿板锚固区6种典型效应、主应力迹线以及力流平衡关系进行分析并建立新型拉压杆模型,其次通过美国国家公路与运输官员协会(American Association of State Highway and Transportation Officials,AASHTO)Load-and-resistance Factor Design Bridge Design Specifications、Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary(ACI 318-19)、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)和欧洲设计建议Practical Design of Structural Concrete进行拉压杆模型参数定量化设计,根据拉压杆几何关系推导出焊接锚垫板齿板锚固区劈裂力计算式,利用有限元分析,拟合出焊接锚垫板下齿板锚固区劈裂力合力重心计算式。最后通过算例分析,按本文建议的拉压杆方法进行焊接锚垫板齿板锚固区结构配筋设计,能较好地控制锚下典型效应问题,相比《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)给出的设计方法,拉压杆模型法能较好地反映结构传力机制且具备可行性和可应用性,可为焊接锚垫板齿板锚固区配筋设计提供参考。

基于能力保护的新型拉压双向限位装置设计方法研究

为保护通航渡槽结构缝之间止水不被破坏,提出替代止水受力的新型拉压双向限位装置.此装置力学特征类似销轴耳板连接结构,此类结构有多重破坏模式的弱点.为克服此弱点,结合《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中销轴耳板连接结构设计方法,在该装置的静力设计中,基于能力保护的设计思想提出了以单一销轴弯曲破坏为该装置破坏模式的设计方法.基于实体有限元数值模拟,分析了加载过程中此装置整体与各部件的受力-变形曲线特点.结果表明:以外荷载-整体变形量曲线不出现塑性特征为依据,判定装置的静力承载力大于设计外荷载、设计方法偏于安全;通过销轴的外荷载-弯曲变形量曲线与限位装置的外荷载-整体变形量曲线显现的非线性特征相一致以及板的外荷载-整体变形量曲线在加载过程中基本保持线性状态,说明板是被保护构件、装置破坏模式为单一的销轴弯曲破坏.研究结果表明此设计方法现实可行.

次生孔隙缺陷对混凝土拉压强度影响试验研究

混凝土内部次生孔隙缺陷对其拉压强度影响显著。运用多种尺寸的EPS颗粒模拟混凝土内部的次生孔隙率与孔径分布,对不同次生孔径及孔隙率下的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了研究,并基于灰色关联度理论开展了次生孔隙率和孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的关联性分析。研究结果表明:混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均随着次生孔隙率的增大呈近似线性下降趋势。混凝土抗压强度随着次生孔径的增大而下降,而劈裂抗拉强度则随着次生孔径的增大呈先降后增趋势,且孔径为4 mm时降幅达到最大值。随着次生孔隙率的增大,混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的降幅均增大。灰色关联度分析结果表明,相较于次生孔隙率,次生孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响更为显著。

基于拉压差异的沥青混合料强度与疲劳特性

【目的】探究沥青混合料的拉压差异力学特性。【方法】开展了典型沥青混合料直接拉伸和四点弯曲强度及疲劳试验,基于材料拉压模量差异特性推导并得到了区别于传统四点弯曲梁的真实四点弯曲强度计算公式,分析了传统四点弯曲、真实四点弯曲及直接拉伸应力状态下强度、疲劳寿命及模量衰变规律。【结果】真实四点弯曲强度约为传统四点弯曲强度的80%,在相同加载速率下,不同应力状态强度中直接拉伸强度最小,且其对加载速率的敏感性亦最低;在相同应力水平下,直接拉伸疲劳寿命最小,但在相同真实应力比下直接拉伸疲劳寿命最大,真实四点弯曲疲劳寿命约为传统四点弯曲疲劳寿命的46%;真实四点弯曲疲劳试验的模量衰变速率远小于直接拉伸模量衰变速率,且破坏时前者的模量衰减幅度更小。【结论】材料的拉压差异特性对其力学参数的测试结果及变化规律影响显著,研究成果可为考虑拉压差异的沥青路面结构设计参数取值提供参考。

湿筛混凝土循环拉伸和循环拉压力学特性

为探究湿筛混凝土在循环轴拉作用下的损伤过程和裂缝演变规律,基于声发射(AE)技术,对加载速率为1、10μm/(m·s)的混凝土试件分别进行循环拉伸和循环拉压试验.结果表明:随着循环次数的增加,试件的卸载和重加载刚度降低,塑性应变增大;当位移达到0.1 mm时,试件的载荷-位移曲线已接近软化阶段,此后裂缝发展速率降低,损伤变量减小;试件在循环加载过程中,随着位移的增加,AE累计振铃计数和累计撞击次数基本呈阶梯式增长.

P型橡胶卡箍的拉压疲劳性能测试和寿命预测

P型橡胶卡箍是航空发动机外部管路系统中连接管路与支架、机匣之间的重要连接件,其主要的失效形式为机体振动和管内高压液体脉动共同作用下的疲劳断裂。卡箍的疲劳性能极大地制约了管路系统的性能,因此对于卡箍的疲劳性能研究具有重要意义。本文首先设计并进行了卡箍的拉压疲劳试验,得到了不同加载位移下的疲劳寿命。后续的断口分析表明卡箍疲劳破坏呈现出两种不同的形式:一是卡箍的金属箍带发生由外侧向内侧扩展的疲劳断裂,二是卡箍的橡胶垫圈严重的磨损现象。其次,结合卡箍疲劳试验的加载过程,建立了对应的有限元模型,并通过与贴片位置的应变对比验证了构建模型的预测精度。针对卡箍箍带疲劳断裂的失效形式,通过卡箍箍带所采用的不锈钢材料的疲劳试验结果,建立了卡箍的SWT(Smith-Watson-Topper)、FS(Fatemi-Socie)以及WB(Wang-Brown)临界平面疲劳寿命模型。最后,结合有限元分析得到的最大应力应变以及卡箍拉压疲劳试验得到的疲劳寿命结果,验证了提出的寿命模型均处于3倍分散带内,对于卡箍的疲劳寿命具有良好的估计精度。

变温环境下胶囊混凝土拉压性能及影响因素分析

胶囊混凝土是一种具备微裂缝自动修复能力的高耐久性工程材料,应用前景广阔.目前对胶囊混凝土力学和自愈性能研究较多,但缺乏对服役环境变温荷载影响的研究.本文研究了荷载与温度共同作用下胶囊混凝土的力学行为,首先采用双线性软化本构关系建立不同胶囊尺寸的胶囊模型和无胶囊混凝土模型,进行单轴拉伸和单轴压缩测试,考察了胶囊尺寸对胶囊混凝土力学行为的影响,随后模拟不同温度下的热源,研究了考虑热传导和温度变化的胶囊混凝土抗压和抗拉性能.数值模拟结果表明,添加胶囊所导致的非均质性使得混凝土拉压强度降低,胶囊尺寸越大,降低幅度越大;一般而言,抗拉强度比抗压强度下降更为明显;由于胶囊和混凝土的热膨胀系数不同,变温环境可使胶囊混凝土的强度降低20%左右,需在材料设计和参数优化中加以考虑.

高应力反复拉压作用下冷压灌浆套筒连接性能研究

为了降低工程使用成本,设计一种由无缝钢管冷压制成的灌浆套筒,并对其进行高应力反复拉压试验,研究其抗震性能和变形能力;分析了套筒肋间距、肋深、钢筋锚固长度和直径对灌浆套筒性能的影响;采用延性比对灌浆套筒接头的连接性能进行了评估。结果表明:试件的破坏类型分为钢筋拉断和钢筋拔出两种方式;钢筋直径为20 mm的试件极限锚固长度为5.5d(d为钢筋直径);肋深为0.5 mm的套筒u_(20)(u_(20)为接头经高应力反复拉压20次后的残余变形)不满足规范要求;随钢筋直径的增大,试件极限抗拉承载力和极限位移增大;随锚固长度增加,极限位移减小;肋间距和肋深的改变对试件的极限荷载、屈服荷载和位移无显著影响;钢筋直径增加时,套筒表面最大应变值成倍增加,说明钢筋直径越大对套筒结构稳定性越不利;对于该规格的套筒建议选用20 mm及以下直径的钢筋;试件延性比均大于4,且延性比为规范要求最低值的4.122 5倍~7.332 5倍,说明该接头具有较大的安全余量。

再生沥青混合料拉压疲劳特性及黏弹表征

基于沥青混合料动态模量主曲线的数学特征分析,构建了一套针对再生沥青混合料黏弹性的评价体系,并提出了表征其黏弹行为的物性参数.通过对比拉伸和压缩方向上的黏弹差异性,研究了再生沥青混合料在这2个方向上的疲劳特性,并建立了其疲劳性能与黏弹物性参数的关系.结果表明:相比新沥青混合料,再生沥青混合料在压缩模式下“弹而不够黏弹,但够有效黏弹”,在拉伸模式下“弹而不黏”.在相同加载方式下(无论是压缩还是拉伸),再生沥青混合料的黏弹物性参数中仅有效弹性比Reve与疲劳寿命Nf的线性相关程度高;而当加载方式不相同时,再生沥青混合料的Reve与Nf无法建立线性关系.

拉压复合型锚杆锚固机理的数值及模型试验应用研究

针对全长注浆锚杆在深部隧洞中支护作用的局限性,为有效控制隧洞围岩变形、增强锚杆承载性能,本文采用有限元数值模拟法深入研究拉压复合型锚杆支护结构在岩石隧道加固过程中受到拉拔荷载作用下的界面失效特征及力学传递机制,并将锚杆应用在超载模型试验中,探究锚杆的支护性能。研究结果表明:锚固体与围岩相互作用接触界面的力学演化共经历了弹性阶段、塑性软化阶段、完全滑移阶段的渐进式失效过程。界面剪切力的传递也是从拉拔荷载较小时出现在承载板处,随拉拔荷载增大,向锚固段两侧转移,呈现双峰趋势。根据锚杆界面剪切力分布规律,提出了复合锚杆在低荷载和高荷载拉拔作用下的剪切力分布模型,此模型具有普遍性,进行的室内超载模型试验得出复合锚杆支护效果优于普通锚杆的结论,此研究可为复合锚杆在深埋隧洞等地下工程中的应用提供一定的参考价值。

发动机连杆恒定机械拉压损伤自适应检测方法

为提高现有发动机连杆拉压损伤检测方法的检测准确率和检测效率,提出发动机连杆恒定机械拉压损伤自适应检测方法。该方法首先研究发动机连杆的机械运动原理及连杆受恒定机械拉压强度影响的分析,然后获取与发动机连杆机械拉压相关的相对损伤分布数据,计算各项相对损伤分布数据所对应的连杆损伤程度,最后利用遗传算法完成概率神经网络模型的优化,基于上述得到的损伤数据建立连杆恒定机械拉压损伤自适应检测模型,实现发动机连杆恒定机械拉压损伤自适应检测。实验结果表明:所提方法检测准确率高于88%,检测时间不超过0.4s,均优于对比方法,具有一定研究价值。

考虑NEPE推进剂力学性能拉压不对称性的装药结构完整性分析

为研究NEPE推进剂拉压不对称性对其装药结构完整性的影响,构建了考虑拉压不对称性的推进剂含损伤非线性本构模型,提出一种考虑拉压不对称性的装药结构完整性评估方法,并对轴向和横向联合过载作用下NEPE推进剂药柱进行了结构完整性分析。结果表明:在轴向和横向联合过载作用下,NEPE推进剂药柱处于拉压共存状态,且药柱的拉伸和压缩区域与推进剂本构模型无关;推进剂的拉压不对称性对其力学响应有一定的影响,考虑拉压不对称性的最大等效应变为1.54,介于分别由拉伸本构计算得到的应变0.193和压缩本构计算得到的应变0.100之间。考虑拉压不对称性的安全系数为5.68,大于未考虑时的安全系数1.73和4.98,传统的结构完整性评估方法较为保守。

拓扑优化-拉压杆模型方法设计钢筋混凝土开孔深梁的仿真研究

为了提高钢筋混凝土深梁设计的合理性,提出一种拓扑优化-拉压杆模型(strut-and-tie model, STM)设计方法,并展开与中国现行规范推荐的经验设计方法的对比研究。共设计了3组6根钢筋混凝土开孔深梁,开展了相应的非线性有限元静力仿真。结果表明,采用拓扑优化-STM方法设计的构件不仅能在减少15%~25%钢筋用量的情况下提升20%以上的承载力和30%左右的变形能力,而且可以减少孔洞角部等应力较大处的混凝土拉损伤,提升这些部位钢筋的利用率。因此,拓扑优化-STM方法可为日后的钢筋混凝土开孔深梁设计提供参考。

基于离散元的沥青砂浆拉压细观特性对比

文中基于沥青胶砂单轴拉伸强度试验,构建并校准了离散元模型,对拉压荷载下的接触、概率密度、力链分布及线粘性比例等进行了细观对比分析.结果表明:拉伸和压缩荷载方向的改变,沥青砂浆体系接触力及数量分布规律、应力概率密度分布规律及力链分布规律无显著差异,沥青砂浆材料组成相同,抵抗外部荷载的空间细观结构不变;沥青砂浆单轴拉伸和压缩强度差异显著的根本原因在于抵抗荷载的主体的差异,压缩荷载下由沥青砂浆中集料嵌挤和沥青胶结作用共同抵抗,拉伸荷载下由沥青砂浆中沥青胶结作用抵抗.

基于拉压杆模型理论方法的桩基承台受力特性研究

为了研究多桩基承台在直接荷载作用下的拉压杆模型分析模式,与传统拉压杆模型相比,考虑了飞边比对阻力的影响。首先介绍了两种拉压杆模型(MBT-1/MBT-2)的理论方法及计算公式;然后在混凝土块冲切分析的基础上设计了冲切试验,并进行了4组24个试件的冲切试验,依次对比了冲切试验荷载记录值与Gutiérrez R提出的理论公式值以及改进公式;基于拉压杆模型提出了多桩基承台的冲切公式,调整了表征承台内桩基桩帽失效的参数。研究表明,原有Gutiérrez R提出的拉压杆模型公式与试验值存在一定的误差范围,而改进后的拉压杆模型公式与试验值有较好的匹配度;此研究方法可在原简单多桩基承台设计的基础上进行了扩展,并将其应用于复杂荷载作用下多桩基承台设计当中。

基于拉压杆件模型的公路桥梁下部结构优化设计研究

研究通过引入拉压杆件理论,对公路桥梁的下部结构进行系统性的优化设计。首先分析了传统桥梁设计中存在的问题。通过建立数学模型,将桥梁下部结构简化为一系列的拉压杆件。通过对比分析优化前后的结构性能,验证了基于拉压杆件模型的优化设计方法的有效性。研究为公路桥梁下部结构设计提供了一种新的思路和方法,对于推动桥梁工程的技术进步具有重要意义。

应力吸收结构层拉压模量差异对路面力学性能的影响

应力吸收结构层沥青混合料是一种沥青含量较高的热拌沥青混合料,具备较好的弯拉变形性能和抗车辙性能,且其拉伸模量与压缩模量(下文简称“拉压模量”)存在较大的差异。为研究旧水泥路面加铺中该类材料的拉压模量差异对路面结构的影响,针对其不同拉压模量的本构模型,建立32种路面结构模型进行数值模拟,分析材料的模量和厚度对路面力学性能的影响。结果显示:依据以压缩模量模型计算得到的应力吸收结构层材料的层底拉应变结果进行路面设计偏保守;应力吸收结构层材料拉压模量比的降低,对于减小层底拉应变从而降低材料疲劳引起的开裂风险是有利的;应力吸收结构层的层底拉应变与其厚度呈正相关,两种模量模式下计算得到的应变差与厚度呈正相关。