预应力UHPC-RC无腹筋组合梁足尺模型抗弯试验及极限弯矩计算研究

为了解预应力UHPC-RC无腹筋组合梁(简称组合梁)的抗弯性能,以2座组合梁桥实际工程为背景,分别制作25 m长工字形组合梁及30 m长箱形组合梁足尺模型进行抗弯试验,研究组合梁在弯曲荷载下的裂缝发展形态、荷载~挠度曲线及不同截面高度应变等。结果表明:2种组合梁最终受弯破坏时,1条主裂缝快速发展为贯穿弯曲裂缝,组合梁裂缝细密;荷载~挠度曲线较为饱满,刚度折减较普通预应力混凝土梁明显推迟,结构性能更为优良;开裂前组合梁截面受力发展满足平截面假定,出现主裂缝后逐渐不满足平截面假定。为考虑组合梁截面在极限状态不满足平截面假定的情形,基于UHPC材料本构关系,提出采用体外预应力筋极限理论推导组合梁极限弯矩计算方法,并将该方法与平截面假定理论计算结果及试验结果进行对比。结果表明:提出的组合梁极限弯矩计算方法较平截面假定理论计算方法能更好地反映结构受力。

Q460高强钢简支梁整体稳定极限弯矩计算式研究

为揭示《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)、《高强钢结构设计标准》(JGJ/T 483—2020)中Q460高强钢梁整体稳定设计方法的差异,提出精确的Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩计算式,通过梳理现有文献,提出了钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式的一般计算式;根据GB 50017—2017的规定,提出了其稳定系数的统一计算式及对应的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式;提出了理想受弯构件的“稳定系数-正则化长细比”曲线表达式。对比了GB 50017—2017和JGJ/T 483—2020的“稳定系数-正则化长细比”曲线,归纳了其特点,并分析了现有钢梁整体稳定的指数形式极限弯矩计算式存在的问题。基于GB 50017—2017的基准弯矩,提出了Q460高强钢梁整体稳定极限弯矩的指数形式计算式,解决了JGJ/T 483—2020无法直接确定正则化长细比的问题,并采用14个双轴对称、单轴对称工字形截面简支梁的试验数据验证了本文建议公式的精度。研究表明,对于Q460/Q460GJ高强钢简支梁整体稳定的极限弯矩,本文建议的指数形式计算式较现行标准GB 50017—2017、JGJ/T 483—2020中的计算式具有更高的精度。

SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式及其适用条件研究

检验设计标准中设计公式的计算精度及其适用条件是结构工程的重要研究内容之一。为检验现行行业标准《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用范围及其计算精度,将该标准中的5条基本假定表示成数学表达式,基于数学表达式严格推导了SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件,建立了型钢腹板承受的轴向合力N_(aw)和其对合力点的力矩M_(aw)的计算式,并提出了适用条件的简化形式。采用文献中的SRC框架梁正截面受弯试件的试验数据,对建立的极限弯矩计算式、适用条件进行了验证,并与JGJ138-2016中的极限弯矩计算式、适用条件进行了对比。研究表明,SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式较JGJ138-2016中的计算式精度更高,JGJ138-2016中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件需进行修正。

腐蚀管道极限弯矩的简便工程计算方法

针对腐蚀管道极限弯矩的工程计算问题,采用完好管道的极限弯矩和等深减薄管道的极限弯矩,应用腐蚀缺陷面积和等深减薄面积的比值,建立了腐蚀管道极限弯矩的估算公式。经分析计算和比较,提出了腐蚀管道极限弯矩的简便计算公式和方法,采用该方法计算18种工况的极限弯矩,其计算值和数值解的误差在-1.3%~1.05%。因此,简便工程计算方法能够较准确地计算对称腐蚀管道的极限弯矩,具有重要的工程意义。

弯曲载荷下不同布孔形式筛管极限弯矩分析

针对水平井和大位移井防砂完井过程中筛管通过井眼弯曲段极易发生屈曲破坏的问题,基于ABAQUS有限元软件建立了弯曲载荷作用下平行布孔、交错布孔和螺旋布孔筛管的有限元模型;研究了弯曲载荷作用下筛管几何参数和布孔参数对平行布孔、交错布孔和螺旋布孔筛管极限弯矩的影响规律。研究结果表明:当孔密较小时,随着孔密和孔径的增大,3种布孔形式筛管的极限弯矩近似相等;当孔密较大时,随孔径和孔密度增大,交错布孔筛管极限弯矩最大;当孔密极大时,随孔径和孔密度增大,螺旋布孔形式筛管的极限弯矩最大;此外,随着孔径或孔密的增大,交错布孔筛管的极限弯矩降低程度最为明显。研究结果可为现场筛管布孔形式的选择和参数优化提供重要参考。

先张法预应力混凝土管桩抗裂弯矩和极限弯矩计算式的探讨

按现行《混凝土结构设计规范》(GB 5 0 0 10 - 2 0 0 2 ) ,结合收集到的 95根管桩实测抗裂和极限弯矩的资料 ,经研究分析后对先张法预应力混凝土管桩抗裂弯矩和极限弯矩计算式提出修改建议 ,使计算结果能较好地符合我国管桩生产厂的实际情况 ,满足管桩生产发展的要求。

火灾高温下RC简支梁极限弯矩计算模型研究

通过截面力学平衡原理,引入火灾高温下混凝土和钢筋强度折减系数,给出截面有效分布宽度,推导得有效力矩法及相应力矩时效系数计算方法,建立火灾高温下钢筋混凝土简支梁极限弯矩的实用计算模型,与有限元分析数据进行对比,结果吻合.研究表明:保护层厚度对钢筋混凝土简支梁极限弯矩影响较大,钢筋混凝土简支梁极限弯矩随保护层厚度的增加呈线性递增关系,该计算方法可行.

外载荷作用下的船体梁极限弯矩

为了合理地预测船体梁极限弯矩,基于通用有限元系统,结合材料非线性和初始缺陷处理方法,考虑货物载荷、静水压力和水动压力等局部载荷和水平弯矩、扭转等外载荷作用,建立了一个计及外载荷效应的船体极限强度非线性有限元分析的框架.采用该文方法对Paik计算模型中受局部载荷作用的加筋板的极限强度进行了分析,计算结果表明,方法准确可靠.最后,计及外载荷作用对某型油船的极限弯矩进行了计算分析,研究表明:外载荷效应是不可忽略的,船体梁极限承载能力不仅与船体结构自身有关,还与外载荷密切相关.因此,建议根据船舶的具体装载工况分别进行船体梁极限承载能力计算.

船体总纵极限弯矩计算的一种简化方法及程序开发

本文提出了船体总纵极限弯矩计算的一种简化方法 ,并据此开发了程序—UStrength。本文的简化方法考虑残余应力、初始变形和侧向载荷对板和板格弯曲屈曲性能的影响 ;考虑侧向载荷对加强筋扭转屈曲的影响 ;提出了硬角单元的一种新模型。使用所开发的程序对若干箱形梁模型、Dow的1/3缩尺护卫舰模型和EnergyConcentra tion号VLCC油船进行了计算 ,计算结果与实验值和其他计算值进行了比较 ,符合得较好。

外压和力偶荷载组合作用下含凹陷缺陷海底管道的局部屈曲和极限弯矩承载力

凹陷缺陷是海底管道常见的缺陷形式,同时海底坍塌、泥石流、沙坡沙脊活动以及海底高静水压,会使管道受到外压和外部力偶荷载的组合作用,威胁管道的安全运行,如何对复杂海底环境下凹陷管道进行准确的完整性评价是热点问题之一。采用数值模拟方法研究外压和力偶组合载荷作用下含凹陷海底管道局部屈曲失效机制和极限弯矩承载力,并对影响管道极限弯矩承载力的参数进行敏感性分析。结果表明凹陷深度、径厚比与外压均对海底管道的极限弯矩承载力有显著影响;在径厚比相同时,凹陷深度与外压越大,极限弯矩承载力越小;且管道的失效模式与加载外压有关,对凹陷管道进行完整性评价时需考虑外压影响。

管线上卷极限弯矩分析

利用弹塑性理论对卷管施加弯矩载荷时的截面屈服过程进行了理论分析,得出了卷管上卷时卷管所能承受的极限弯矩;通过实例分析得出X65钢在发生塑性应变为2.5%时的卷管两端截面夹角为1.98rad、滚筒直径为5.05m、极限弯矩为99.2kN m。根据DNV-OS-F101和API-RP-1111的相关规定,可将99.2kN m界定为对卷管施加弯矩的上限值;卷管弯矩上限值对应卷管上卷时的滚筒直径上限值,表明卷管上卷时可通过滚筒直径来限制卷管弯矩值。本文结果可为深水管线卷轴铺设的应用提供理论依据。

焊制三通在面内弯矩作用下的塑性极限载荷

文中使用ANSYS软件对面内弯矩作用下的焊制管道三通进行了弹塑性有限元应力分析 ,建立了覆盖常用三通几何尺寸的塑性极限面内弯矩有限元解数据库 ,并拟合得到高精度的三通塑性极限面内弯矩计算公式 。

钢框架梁柱栓-焊混合连接极限弯矩的计算

在工程设计中,当钢框架中梁柱连接采用栓焊混合连接时,往往被认为是全刚性连接,但随着研究的深入,有成果表明此种连接的承载性能会随着其连接构造尺寸的改变而发生一定的变化.以前人的研究成果为基础,对钢框架中梁柱栓焊混合连接的极限弯矩提出了计算方法;同时,采用四参数方程来描述此种连接的M-θ关系曲线.

腐蚀缺陷管道极限弯矩承载力分析

采用构造权函数的方法,以完好管道的极限承载力为上界,无限长腐蚀管道的极限承载力为下界,开展了不同腐蚀程度钢质管道在内压、轴力和弯矩荷载共同作用下的极限承载力分析,得到了槽型单点腐蚀管道的极限弯矩求解公式。之后采用有限元的方法,考虑了材料非线性和几何非线性,对不同腐蚀程度管道的极限弯矩进行了数值仿真计算,验证所提出的槽型单点腐蚀管道极限弯矩求解公式。

接管弯矩作用下容器极限载荷研究

对圆柱形容器在接管外载荷作用下的塑性极限载荷进行了研究。用 2台容器进行试验 ,并将试验结果与三维有限元数值模拟结果进行比较。研究表明上述 2种方法获得的接管塑性极限载荷基本一致 ,均可用于确定设备接管的塑性极限外载荷 。

钢结构上下顶底角钢半刚性连接极限弯矩探讨

通过有限元分析得到顶底角钢半刚性连接的受力情况以及上角钢塑性铰发展状况,根据这些特点给出相应的力学模型,并提出顶底角钢半刚性连接极限弯矩的计算公式。将计算公式与有限元分析结果进行比较,二者相吻合,表明提出的顶底角钢半刚性连接极限弯矩计算公式具有一定的参考价值。

圆CFRP-钢管混凝土受弯构件极限弯矩简化计算

目的推导圆CFRP-钢管混凝土受弯构件极限弯矩的简化计算表达式以便于工程实践应用.方法以实验研究和理论分析为基础,应用静力平衡法求解,分析计算值偏于安全的情况.结果极限弯矩计算值与试验值吻合较好且偏于安全.结论应用静力平衡法求解圆CFRP-钢管混凝土受弯构件极限弯矩是可行的;除了钢管、混凝土和CFRP的基本物理参数和几何参数之外,纵向CFRP抗拉系数、钢管约束效应系数和CFRP筒约束效应系数等指标对极限弯矩有显著影响;为圆CFRP-钢管混凝土轴压、偏压构件极限承载力的简化计算提供了一个新方法.

带压开孔管道极限弯矩的试验研究

设计了2台带压开孔管道结构,采用与带压开孔中相同的焊接工艺制造模型。对模型支管在横向和纵向弯矩作用下结构的极限弯矩进行了试验研究。结果表明:支管和主管相贯区受拉侧关键点的极限弯矩值最小,此处为结构的危险区域;在结构尺寸和材料相同的情况下,承受纵向弯矩模型的极限弯矩大于承受横向弯矩的模型,二者的比值约为1.7;此外,对通过不同方法得到的极限弯矩值进行了比较,表明可以由载荷位移法代替载荷应变法确定结构的极限弯矩。

圆柱形容器接管塑性极限弯矩

对圆柱形容器在接管外载荷作用下的塑性极限载荷进行了研究。两台专门设计 ,制造的试验容器被用于进行试验 ,并将试验结果与三维有限元数值模拟结果进行了比较。研究表明上述两种方法获得的接管塑性极限载荷基本一致 。

腐蚀管道极限弯矩计算的理论和方法

对在内压、轴向力和弯矩联合作用下的腐蚀管道,建立极限弯矩的工程计算方法。将腐蚀管道简化为n级对称等深减薄管道,简称为n级减薄管道。应用塑性屈服准则,导出了n级减薄管道横截面弯曲压缩侧的轴向极限应力和弯曲拉伸侧的轴向极限应力;分别按两种工况,利用横截面轴向载荷的平衡方程式,应用筛选方法确定n级减薄管道横截面的塑性中性轴,推导出n级减薄管道在联合载荷作用下的极限弯矩计算公式;建立了n级减薄管道极限弯矩计算理论,提出了腐蚀管道极限弯矩的工程计算方法。n=2通常称为等深减薄管道,其极限弯矩可以作为腐蚀管道极限弯矩下限值;当n比较大时,用工程计算方法计算的极限弯矩值更接近腐蚀管道的极限承载力。