基于现行规范的型钢混凝土柱侧力-位移曲线预测方法研究

型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而,现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法,基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能(位移)的抗震设计方法中最重要的一环,现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定,结合SRC构件的受力与变形特征,提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力;使用刚度折减法考虑型钢与混凝土之间的黏结滑移;基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后,通过与28根SRC柱试验结果的比较证明了曲线的适用性。计算结果表明:所提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化,可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。

冲击试样断口与力-位移曲线之间的关系

描述了冲击试样断口的宏观形态及其它与冲击力-位移曲线的关系;考察了断口纤维断面率的定量计算方法。

基于压力-位移曲线和最大压装力的衔铁组件压装质量预测

对衔铁组件过盈联接压装进行有限元分析,并得到压力-位移曲线和最大压装力,从而实现了衔铁组件过盈联接压装质量预测。根据衔铁组件各零件的实际尺寸建立零件实体模型,然后利用有限元软件ANSYS Workbench建立相应的有限元模型,最后对压装过程进行结构静力学仿真。为了验证仿真结果的正确性,利用已有的压装设备进行压装实验。实验结果表明,有限元分析得到的压力-位移曲线与实验结果基本一致。除此之外,最大压装力的有限元分析结果也和实现结果基本一致,最大偏差仅为4.6%,是可以接受的。上述比较说明了压力-位移曲线和最大压装力的仿真结果可以用于压装质量的预测。

采用力-位移曲线法测定高温规定延伸强度的可靠性与稳定性分析

采用力-位移曲线法、力-变形曲线法,进行了一系列高温拉伸试验,测定高温规定塑性延伸强度。进行了不确定度评定,对各不确定度结果进行了汇总和分析。采用E_n值法对力-位移曲线法相对力-变形曲线法所测结果进行了分析,指出采用力-位移曲线法具有良好的精度与准确度,为力-位移曲线法在高温拉伸中的应用提供数据支撑。

城市轨道交通车辆轮对轴承压装力-位移曲线研究

通过对城市轨道交通车辆轮对轴承压装过程进行力学分析和计算,得出轴承压装力与轴颈位移的理论曲线;以曲线参数需求为导向对现有车辆轮对轴承压装制造工艺进行优化,建立了城市轨道交通车辆轮对轴承压装统一的标准曲线评价方法。经实际生产应用验证,表明该曲线评价方法可行。

压力-位移曲线在压装工艺中的应用研究

基于圆柱面过盈联接的计算公式,对双金属卷制衬套压装过程的压力变化规律进行了研究,提出了一种通过监控压力-位移曲线来实现压装防错的方法。

力-位移曲线法测定高温规定延伸强度不确定度评定

通过制备拉伸试验样品并采用力-位移曲线法进行500°C高温拉伸试验,对高温规定塑性延伸强度进行了不确定度评定,对各不确定度分量进行了分析,给出不确定度数值。

水平承载桩的力-位移关系室内实验研究

水平荷载作用下桩-土作用机理十分复杂,伴随着计算机技术的发展,数值计算法可以帮助实现准确拟合桩-土的相互作用关系。基于此,如何建立合理的有限元计算模型,选取相关的计算参数等都是影响数值分析正确性的主要问题。文章通过结合室内实验和有限元数值模拟,验证小区域土体受到边界条件影响时土体模量是变化的这一结论,总结出桩体受往复水平荷载条件下力-位移关系,为工程研究提出一些参考依据。

曲线侧向荷载作用下框架-剪力墙结构中剪力墙数量的确定

本文首先建立了能包含均布侧向荷载、倒三角形侧向荷载、幂级数侧向荷载等常见侧向荷载的拟合二次曲线侧向荷载分布形式。推导了二次曲线侧向荷载分布作用下,框架-剪力墙结构的水平位移曲线。给出了以最大层间弹性位移角为控制量,确定二次曲线侧向荷载分布作用下框架-剪力墙结构所需的剪力墙数量的方法。最后给出的算例,证实了本文方法及公式的合理性,探讨了侧向荷载类型对所需剪力墙数量的影响。

T型剪力墙骨架曲线计算方法及试验验证

为研究T型剪力墙在腹板受压时的力-位移骨架曲线,提出将截面弯矩-曲率骨架曲线及构件的力-位移骨架曲线均简化为以开裂点、屈服点、峰值点和极限点为特征点的四折线模型;然后基于平截面假定和传统的弯曲理论,考虑边缘约束构件对峰值点、极限点的影响,建立压弯荷载作用下T型剪力墙截面弯矩-曲率关系的四个特征点值的计算公式,并据此推导出T型剪力墙构件的力与位移骨架曲线的四个特征点的计算公式。为验证公式的合理性,结合T型剪力墙拟静力试验,将试验结果与计算结果进行比较。研究结果表明:T型剪力墙构件的力与位移的四折线型骨架曲线与试验得到的骨架曲线基本一致,可为基于性能的T型剪力墙抗震分析与设计提供参考。

方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点骨架曲线影响因素

为了分析不同因素对内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载-位移骨架曲线的影响,采用有限元软件对27个中柱节点在低周往复荷载下的受力过程进行模拟;模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行验证,提取各节点的荷载-位移骨架曲线,并计算各节点的屈服荷载、极限荷载、破坏荷载、屈服位移、极限位移和位移延性系数。结果表明:环板宽度、环板厚度、轴压比和梁柱端第1个孔洞中心到柱壁的距离对节点荷载-位移骨架曲线影响较小,钢材屈服强度、柱截面含钢率、梁柱线刚度比、孔间距和开孔率对节点荷载-位移骨架曲线影响较大;钢材屈服强度和梁柱线刚度比增大,节点的承载力显著增强,位移延性系数明显减小;柱截面含钢率增大,节点的承载力增大,但屈服位移和极限位移逐渐减小,骨架曲线呈现显著下降的趋势;孔间距增大或开孔率减小,节点承载力显著增大。

基于静力与动力稳定性的单层框架的极限位移

基于双线性水平力-位移骨架曲线对12种单层钢框架进行静力分析,将得到的极限位移与有限元法对框架进行动力稳定性分析得到的极限位移作以比较,结果表明,两者基本接近,误差均在5%之内,并且与按抗震规范和实际工程要求计算框架结构的极限位移进行对比。通过分析,为单层框架结构防倒塌设计时极限位移及可能震害程度的确定,提供可参考的依据。

新型外包钢-砼组合梁的受力性能分析

针对普通钢-混凝土组合梁存在的一些问题,提出了一种新型的组合梁外包钢 -混凝土组合梁。为了研究其受力性能,进行了三根足尺简支梁的试验研究,并通过对构件荷载 -位移曲线、荷载-应变曲线和应变沿截面高度分布的分析,认为外包钢 -混凝土组合梁有较优越的力学性能和良好的应用前景。基于组合梁弹塑性理论,推导出梁的正截面承载力的计算公式,与试验结果比较吻合。最后,为了便于其工程中的应用,根据试验结果,提出了适于该种组合梁的一些构造措施。

底部框架-抗震墙砌体结构静力弹塑性分析

为了得到底部框架-抗震墙砌体结构在地震作用下的弹塑性反应,研究了这种结构水平位移模式和水平力模式的分布形式,并采用倒三角分布、均匀分布、倒三角+均匀分布等加载形式对结构进行了静力弹塑性分析.结果表明:水平力模式比位移模式更能准确反映不同地震强度作用下底部框架-抗震墙砌体结构的变形特征;随着地震强度的增加,均匀分布水平力模式的静力弹塑性分析结果更接近时程分析结果.

桩径对桩土相互作用p-y曲线影响的研究

利用三维有限元方法建立桩土相互作用模型,针对0.02 m到2.134 m不同直径的桩与砂土相互作用时的p-y曲线进行计算,分析桩径对桩侧土层水平极限抗力与极限位移的影响。结果表明,土层极限抗力随桩径增加而逐渐增大,且与API规范、Reese方法建议的土层水平极限抗力吻合。桩径变化时土层的极限位移与Reese建议的值不完全一致;当桩径d≥0.4 m时,土层的极限位移大约为桩径的3/80,这与Reese建议的结果一致;当桩径d<0.4 m时,土层的极限位移明显大于Reese建议的3/80倍桩径,此时只有当桩侧位移足够大时,桩侧土体才能发生破坏。进一步的反分析与模型试验结果验证了上述结论的正确性。此研究成果为今后应用小直径桩进行桩土相互作用研究提供了依据。

带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙承载力及变形分析

在对16个带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙试件的滞回加载试验研究及数值模拟的基础上,分析得出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的破坏模式以及影响其承载力和变形的主要参数。并综合考虑各主要参数影响效应,以承载力叠加法为基础,对其承载力和变形计算式进行数值拟合,推导出带约束拉杆的双钢板-混凝土组合剪力墙水平承载力和变形的计算公式。同时通过定量计算确定出该类型组合剪力墙在滞回荷载作用下的三折线型骨架曲线,该骨架曲线反映了组合剪力墙在水平荷载作用下的受力过程,计算值与试验值对比吻合较好。

SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

型钢混凝土(SRC)柱-钢梁混合框架结构具有较好的抗震性能,在大跨度结构及高层建筑中得以广泛应用,然而对于SRC柱-钢梁混合框架结构的抗震设计方法研究较少。根据SRC柱-钢梁混合框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、暂时使用、修复后使用、接近倒塌四个水平,采用层间位移角限值予以量化,并在此基础上提出SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法。利用通用有限元软件ABAQUS中的PQ-FIBER模型对SRC柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果对PQ-FIBER模型的适用性进行了验证。采用此方法对某8层SRC柱-钢梁混合框架结构进行了设计,然后采用静力弹塑性分析法验证该方法的可行性,为SRC柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计方法提供一定依据。

原子力显微镜的力曲线分析与转化

原子力显微镜测定的力曲线需转化为力位移曲线来应用。力位移曲线是以任意点为零点的,当研究粘附或者分子模型对比时,需要知道针尖样品间的作用力或确切的零点位置,这时需将其转化为力-距离曲线。本文首先从力曲线的测定原理得出了典型的力曲线,之后从理论上分析了力曲线、力位移曲线和力-距离曲线间的转化,从中得出了转化过程中需要的两个重要参量:灵敏度和零距离,并提出了确定方法。最后,利用MATLAB实现了曲线的自动转化。

冷弯薄壁方钢管混凝土梁的荷载-位移滞回性能研究

进行6根冷弯薄壁方钢管混凝土简支梁在循环荷载作用下的试验,研究了试件的破坏形态,并对其荷载-位移滞回关系曲线及其骨架曲线进行分析,研究其在不同参数下的滞回性能、延性等重要抗震性能指标.得到的主要结论如下:⑴冷弯薄壁方钢管混凝土简支梁荷载-位移滞回曲线呈梭形,较为饱满,没有出现明显的捏缩现象,表明构件具有较好的延性和耗能能力.⑵宽厚比越小,滞回曲线梭形越饱满;跨高比越小,滞回曲线梭形也越饱满,构件的塑性变形能力越强,具备更好的地震吸收能力和优越的抗震能力.⑶比较荷载-位移滞回曲线的骨架曲线,不同参数对冷弯薄壁方钢管混凝土梁的竖向承载力影响很大.

关于竖直打入花岗土和粘土地基中的高强度混凝土桩的水平支撑力的研究

就竖直打入花岗土和粘土地基中的高强度混凝土桩的水平承载力进行了试验研究,并基于ASTM标准对每个工况的预测值与实测值进行了比较.文中选用Matlock＆Reese,Davisson＆Gill,Broms和Chang理论预测了高强度混凝土桩的水平承载力.在花岗土和粘土地基中用Matlock＆Reese(Davisson＆Gill),ChangandBroms方法的预测结果都比实测结果小.利用Davisson＆Gill和Chang、Broms理论计算桩基础的水平承载力在工程实际中有一定的实用性.