混凝土荷载-挠度曲线拟合方法

应用过镇海提出的应力-应变曲线模型,建立了混凝土的荷载-挠度曲线模型。使用所建立的荷载-挠度曲线模型和最小二乘拟合方法,对不同强度等级和养护龄期混凝土的荷载-挠度曲线进行了拟合,同时比较了使用部分和全部测试数据进行拟合所得断裂能计算结果的差异。研究结果表明:所建立的荷载-挠度曲线模型可很好地对实测荷载-挠度曲线进行拟合,同时,使用所建立的荷载-挠度曲线模型,可利用大于反弯点的部分数据来很好地拟合外延整个荷载-挠度曲线。

层布式钢纤维混凝土梁荷载-挠度曲线数值模拟

采用有限元软件ABAQUS对层布式钢纤维混凝土梁三点受弯情况下荷载-挠度关系进行了数值模拟,计算结果与相关试验结果符合良好。数值试验结果表明,层布式钢纤维对混凝土梁的弹性阶段受力没有显著的影响,但可以明显提高混凝土梁的极限承载力。层布式钢纤维混凝土梁弯曲破坏模式明显区别于素混凝土梁,表现出明显的延性破坏特征。

碳纤维布加固RC梁后的荷载-挠度全曲线的简化计算

为了得到碳纤维布加固RC梁后的荷载-挠度全曲线,许多文献的分析过程都需要借助计算机程序进行迭代计算,以确定每一个时段的中和轴高度,由此可得到相应的荷载-挠度关系。为了能在实际的工程设计中进行简化计算,本文通过求出各个界限荷载值以及与之对应的位移,利用各个界限点之间线性插值来得到荷载-挠度全曲线关系。给出了钢筋混凝土结构的分阶段平截面弹塑性分析法。计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合良好,表明了该方法具有较高的精度,为碳纤维布加固梁提供了参考依据。

钢管混凝土压弯构件荷载-挠度曲线的全过程分析

本文主要采用简支梁式加载方案,研究钢管混凝土压弯构件荷载一挠度关系曲线,试验的主要参数是轴压比、剪跨比和含钢率.最后通过理论计算和对试验数据进行回归分析得到极限承载力、极限位移的计算公式和荷载一挠度关系曲线.

锈蚀槽钢梁荷载-挠度关系研究

对锈蚀槽钢梁荷载-挠度关系曲线进行研究。试验研究表明:试件剪跨比和高跨比对锈蚀槽钢梁的荷载-挠度关系曲线有较大影响。锈蚀槽钢梁的荷载-挠度关系曲线可以分为2个阶段:第一阶段为弹性段,其斜率与剪跨比有关;第二阶段为屈服强化段,其斜率与第一阶段基本呈线性关系。在试验研究基础上,提出锈蚀槽钢梁承载力和挠度的计算方法,建立槽钢梁荷载-挠度关系曲线计算模型。该模型形式简单,便于工程实际应用。

功能梯度梁在热-机械荷载作用下的几何非线性分析

基于经典梁理论,运用虚功原理和变分法推导了均匀变温场与横向均布荷载联合作用的功能梯度梁的几何非线性控制方程.考虑端部不可移夹紧边界条件,运用打靶法求解了该两点边值问题.当横向均布荷载为0时,考察了功能梯度梁的热屈曲临界升温和屈曲平衡路径.当均匀变温与横向均布荷载都不为0时,考察了功能梯度梁的荷载-挠度曲线.数值结果表明:随材料体积分数指数增加,梁的有量纲热屈曲临界升温显著减小,后屈曲变形显著增加;变温对功能梯度梁的荷载-挠度曲线影响非常显著.发现了功能梯度梁的双稳态构形及其转换现象,梁的最终平衡位形不但与变温及荷载参数有关,还与加载历程有关.

型钢-钢纤维混凝土局部组合梁性能试验与能耗研究

为解决型钢混凝土结构的施工难题,充分发挥材料性能优势,采用钢纤维代替钢筋笼并将钢纤维混凝土集中应用于受压区,形成型钢-钢纤维混凝土局部组合梁。以组合梁长度、型钢规格、钢纤维掺量和钢纤维混凝土厚度为设计参数,完成了18个梁试件的性能试验,研究了破坏形态和荷载-挠度曲线,定量分析了试件的总能耗及能耗分布。结果表明:受到弯剪扭耦合影响,型钢-钢纤维混凝土局部组合梁的破坏形态可分类为界面破坏、弯扭破坏和弯曲破坏。多数试件的破坏对称性较好,跨中挠度的增长速率快于分载点处挠度的增长速率;少量试件的破坏严重不对称,破坏集中在单侧弯剪段,导致该侧的挠度增长速率甚至快于跨中的挠度增长速率。发生弯扭破坏的试件的平均能耗不仅小于发生弯曲破坏的试件的平均能耗,甚至小于发生界面破坏的试件的平均能耗。其他设计参数相同的情况下,当钢纤维掺量由0增加到1%时,试件的能耗明显增强,而钢纤维掺量由1%增加到2%时,能耗的增强效果并不明显。弯剪段的能耗更容易受到试件长度的影响,随着弯剪段长度的增加,虽然能耗的范围增大,但试件的峰值荷载降低,弯剪段承受的剪切作用减弱,单位长度的能耗反而有所降低。

剪切变形对荷载—挠度分析的影响

利用自编的基于修正斜压场理论和割线刚度法的非线性截面分析程序,对多伦多大学所做的一系列集中加载简支梁进行了荷载—挠度曲线分析。将试验曲线与考虑剪切变形的计算曲线、不考虑剪切变形的计算曲线三者进行了对比分析。分析结果表明,对于剪跨比小于5的简支梁,在荷载—挠度分析中,不能忽略剪切变形对挠度的贡献;而对于剪跨比大于7的简支梁,剪切变形对荷载—挠度曲线的影响并不显著,可以忽略其作用而近似当作纯弯考虑。

部分充填钢箱-混凝土组合梁受力性能有限元分析

为了研究部分充填钢箱-混凝土组合梁负弯矩区的受力性能,完成3根简支组合梁构件在跨中两点反向对称荷载作用下的试验.选用合适的单元类型、本构关系及破坏准则,建立以模拟试验梁为对象的非线性模型,得到相应的挠度-荷载曲线和截面应变值,模拟结果与试验结果吻合良好.通过改变梁的一些主要参数,对极限承载力和跨中挠度进行预测.分析表明:若要提高极限承载力和降低跨中挠度,可依次提高梁的配筋率,加厚底板、腹板、顶板和中隔板,也可适当提高混凝土强度.

底部双排配筋单孔空心预制梁力学性能试验研究

为了研究新型装配式单孔空心预制梁的抗弯承载力和变形性能,并提高其工作性能。试验共设计并制作了3根单孔空心预制梁和1根实心预制梁,通过试验和理论计算相结合的分析手段,重点研究单孔空心预制梁和实心预制梁的破坏机理、裂缝发展、荷载-挠度曲线、变形性能及抗弯承载力等。结果表明:单孔空心预制梁与普通实心预制梁的破坏特征相似,且其裂缝分布较均匀、间距小,延性好;在相同荷载作用下,单孔空心预制梁挠度大于实心预制梁,其整体受力变形性能相对优越。提出了截面有效面积等效法和混凝土轴心抗压强度等效法2种计算方法,通过对比分析发现,混凝土轴心抗压强度等效法计算值误差仅为0.82%,满足工程要求,而且单孔空心预制梁与实心梁相比还可节约材料8.72%。因此,单孔空心预制梁具有良好的应用前景。

利用数字摄影测量进行钢结构挠度的变形监测

钢结构的异常变形或局部损坏可通过荷载_挠度曲线以及纵轴线的挠度曲线反映出来。利用数字摄影测量方法进行钢结构的变形监测是传统测量方式的变革 ,可实现半自动的实时监测。本文介绍了相应的测量方法并给出了实验结果。

喷涂复合材料-密布原竹组合楼板抗弯性能试验研究

对一块喷涂复合材料-密布原竹组合楼板的抗弯性能进行了试验研究,通过观察各级荷载作用下组合楼板挠度发展情况,探讨组合楼板的破坏过程、破坏形式及破坏机理,考虑原竹与喷涂复合材料之间的组合效应,获得组合楼板的抗弯承载力,并得出组合板的荷载-挠度曲线以及原竹荷载-应变曲线.结果表明:这种组合楼板整体性能良好,原竹与喷涂复合材料之间具有很好的组合效应,能够提供较高的承载力.

带预埋型钢的装配式混凝土梁受弯性能试验研究

提出一种带预埋型钢的装配式混凝土梁,可使其与装配式混凝土柱实现干式连接,具有承载力高、连接可靠和施工简单等特点。结合混凝土梁的受力分析,提出预埋型钢的设计方法,分别设计1个带预埋槽钢和1个带预埋角钢的分析模型,并进行受弯性能试验研究,得到相应的破坏模式、荷载-挠度曲线、荷载-钢筋应变曲线和荷载-预埋型钢应变曲线等。结果表明:各试件荷载-挠度曲线均包括弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;极限状态下,试件裂缝发展均已充分,底部纵筋已发生严重屈服,但预埋型钢、端部纵筋与端部箍筋均处于弹性,且混凝土梁端与端部钢板未发生分离。另外,带预埋槽钢和带预埋角钢的装配式混凝土梁的荷载-挠度曲线、裂缝发展和破坏模式均基本相同,各阶段荷载和位移误差均小于5%,延性系数均大于3.0,即两种预埋型钢均能满足装配式混凝土梁端连接要求。

混杂纤维高韧性水泥基复合材料弯曲性能试验研究

为研究三种纤维混杂对高韧性水泥基复合材料(ECC)弯曲性能的影响,将聚乙烯(PE)纤维与钢纤维(SF)、玄武岩纤维(BF)混杂,通过21组四点弯曲试验,分析试件的受力、破坏过程及不同混杂纤维掺量对弯曲性能的影响,并将弯曲性能试验结果与拉伸性能试验结果进行比对,得到混杂纤维ECC的弯、拉对应关系。研究结果表明:与单掺PE相比,复掺纤维可有效提高ECC的弯曲极限强度,但会损失一定程度的延性。钢纤维掺量对延性性能影响较大,建议钢纤维掺量不超过0.4%,且总纤维掺量不超过2.3%。玄武岩纤维对混杂纤维ECC起到良好的增强、增加延性作用。基于弯-拉关系得到的极限拉伸应变与试验值吻合良好,因此四点弯曲试验可以代替单轴拉伸试验来评价混杂纤维ECC的力学性能。

配筋率对GFRP板-混凝土组合梁受力性能的影响

为研究配筋率对FRP板-混凝土组合梁受力性能的影响规律,利用ABAQUS有限元软件建立4种不同配筋率情况下的碳纤维增强复合材料(GFRP)加固混凝土梁模型,通过组合梁的荷载-跨中挠度曲线和承载力两个方面验证了模型建立方法的合理性.研究结果表明,随着配筋率的增大,组合梁的极限承载力也增大,相同荷载下,配筋率大的梁变形较小,说明增大配筋率可以有效提高组合梁的极限承载力,同时减小梁的变形.但是在相同条件下增大混凝土强度等级,能使组合梁承受的极限承载力和变形更大一些.因此,说明组合梁的受力性能不仅会受配筋率的影响,还会受到混凝土强度的影响.

圆CFRP-钢复合管内填砼构件的受弯性能研究

对16根圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件以及4根圆钢管砼受弯构件开展静力试验并分析实验结果。对于未包裹纵向 CFRP的试件,其荷载-跨中挠度曲线类似于对应的圆钢管砼构件的曲线;对于包裹纵向CFRP的构件,其荷载-跨中挠度曲线可以划分为以下几个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。圆CFRP-钢复合管内填砼受弯构件的延性要好于圆FRP筒内填混凝土受弯构件。对于具有相同钢管约束效应系数的试件,承载力提高率随着纵向CFRP层数的增大而增大。从加载之初直到最大承载力,钢管和CFRP筒在环向和纵向都可以协同工作。纵向受压最大点的环向拉应变最大,纵向受拉最大点的环向压应变最大, 纵向受拉最大点的钢管对核心砼没有套箍作用。从加载之初直到大约0．8倍的极限承载力,试件纵向应变沿截面高度的分布基本符合平截面假定。纵向CFRP可以显著提高试件的刚度。

碳纤维布加固高强度钢筋混凝土梁的短期挠度分析

根据在役钢筋混凝土梁的受力特点,采用有限元软件建立梁的分离式有限元模型,对梁加固和加载全过程进行模拟,综合比较分析了一次加载和二次加载对加固梁挠度的影响。4根梁的模拟计算结果比较显示,有限元方法有较好的精度。建立了适于工程设计的加固梁的挠度计算公式,计算结果与进一步的非线性有限元分析结果表明,粘贴碳纤维布可有效地提高高强度钢筋混凝土梁的抗弯刚度,并能延缓裂缝的扩展;数值模拟值与计算值有较好的一致性;建立的分离式有限元模型较真实地反映了梁的受力情况,由此得出的荷载-挠度关系曲线较真实地反映了梁的变形规律,为工程设计提供了可参照的方法。

压型钢板局部削弱后抗弯性能试验研究

为研究组合楼板作为承载构件时在压型钢板局部削弱后的受弯性能,对压型钢板的竖直与水平方向进行不同程度的弱化,并在弱化后对钢板进行无侧向约束的受弯试验,研究压型钢板削弱后的受弯性能及其破坏形式。试验结果表明:在均布荷载作用下,各组压型钢板的破坏均以跨中受弯屈曲破坏为主;水平方向洞口削弱了钢板上翼缘承载力,当水平洞口半径为20 mm时,试件抗弯承载力降低约15%;竖向洞口会阻碍钢板上、下翼缘应力的传递,当竖向洞口半径为25 mm时,试件抗弯承载力降低约10%。通过对比可知,水平方向的弱化对承载力的影响相较于竖直方向要更加明显。

混杂钢纤维对UHPC弯曲性能的影响研究

将不同长度(8、13、16、20 mm)的平直型钢纤维(SF)、波纹型SF分别与长度为13 mm的端钩型SF混掺到UHPC中,研究了不同SF混杂组合对UHPC试件扩展度、抗弯强度和弯曲韧性的影响。结果表明:增加平直型SF和波纹型SF的长度降低了混杂纤维UHPC的扩展度;在受荷初期,UHPC基体与SF共同承受外力,且前者是主要承受者,当UHPC基体开裂后,横跨裂缝的SF成为外力的主要承受者;随着平直型SF和波纹型SF长度的增加,混杂纤维UHPC试件的抗弯强度、峰值挠度基本上呈逐渐增大趋势,弯曲韧性先降低后升高。

非均匀锈蚀钢筋混凝土梁力学性能研究

为了解决钢筋混凝土梁因钢筋非均匀锈蚀产生的力学状态改变问题,依托山东省东营市某建筑工程项目,借助室内试验的方法,研究不同锈蚀程度下钢筋混凝土梁的荷载-最大裂缝和荷载-挠度曲线。结果表明,不同锈蚀率条件下的钢筋混凝土梁的荷载和裂缝的关系曲线大致划分为3个阶段,在第I阶段的裂缝值相近,而在第II阶段和第III阶段的裂缝值差异明显,钢筋锈蚀率越大,相同裂缝宽度条件下对应的荷载越小,极限承载力也越小;不同锈蚀率条件下钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度均表现为二次曲线的变化趋势;钢筋锈蚀率越大,相同跨中挠度条件下对应的荷载越小,极限承载力也越小,在同等锈蚀增量条件下,腐蚀程度高的钢筋混凝土梁的极限承载力下降幅度更大。