不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

波纹钢厚度对复合结构损伤特性及抗爆性能的影响

为探究不同厚度波纹钢加固混凝土板的抗爆性能,采用FEM-SPH耦合方法建立接触爆炸荷载下波纹钢-混凝土板复合结构三维精细化数值仿真模型,对比分析爆炸试验模拟结果与试验结果;探究波纹钢厚度变化对复合结构动力响应、损伤演化特征及毁伤模式的影响,揭示复合结构中冲击波的传播机理,并对复合结构毁伤预测并评价。研究结果表明,波纹钢-混凝土板复合结构中混凝土板爆坑直径的模拟结果与试验结果高度吻合;复合结构中波纹钢跨中位移、峰值应力和应变随波纹钢厚度增加而减小,而能量吸收值随波纹钢厚度增加而增大;复合结构的损伤范围随波纹钢厚度增大逐渐缩小,其破坏模式为混凝土板的爆坑和贯穿破坏;预测公式可以很好地算出混凝土板爆坑直径和深度,复合结构抗爆性能随波纹钢厚度增加而提高。研究成果可为波纹钢-混凝土板复合结构在结构抗爆防护领域的应用提供理论基础。

缓粘结预应力框架梁-钢次梁混凝土结构施工关键技术

目前,缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构体系研究处于起步阶段,在实际工程中几乎没有应用,并且尚未制定相关规范或设计手册。若想充分发挥缓粘结预应力框架梁-钢次梁结构的性能优势,并广泛应用于实际工程中,必须对其施工工艺进行全面总结,归纳施工要点,把握施工质量,形成一套完善成熟的施工体系。该文通过调研,从缓粘结预应力技术、叠合板、混凝土主梁-钢次梁及各部分之间连接方式等几个方面进行了施工工艺研究,指出了施工过程中的注意事项。

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析

钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于框架结构非线性时程响应分析。参考现行规范设计了一个8度区的普通钢筋混凝土多层框架结构和一个对比钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构,比较了两个结构在相同地震输入下结构自振周期变化率、非线性时程响应和杆端出铰时间和位置等抗震性能指标。结果表明:在多遇和罕遇地震动输入下,配置钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的最大弹塑性位移与层间转角等指标比普通钢筋的框架结构有所减小;在罕遇水准的地面运动输入下结构自振周期变化率小于RC框架结构,结构刚度退化和损伤程度更小;杆端出铰时间相对更晚、数量更少且更易形成梁铰塑性耗能机制。钢-玄武岩纤维复合筋可充分利用材料的强度,通过合理配置钢筋与玄武岩纤维的比例能够有效控制框架结构的塑性变形、减小结构残余位移,从而减小重力二阶效应对柱的不利影响,改善结构在大震下的性能,确保大震不倒的安全性能目标。

复式钢-波纹管混凝土短柱轴压性能试验研究

为了研究复式钢-波纹管混凝土结构(CMB-CFST)的轴压性能,对11根钢管混凝土短柱进行了轴心受压试验,分析钢管混凝土短柱截面形式、膨胀剂与高吸水树脂(SAP)掺量对CMB-CFST轴压性能的影响。研究结果表明:CMB-CFST截面形式会改善钢管混凝土柱延性性能,轴向承载力相较普通钢管混凝土到一定程度的提高;波纹管混凝土芯柱可有效提高CMB-CFST构件延性;混凝土配合比对钢管混凝土轴压性能产生显著影响,复掺SAP(0.5%)和膨胀剂(12%)CMB-CFST轴向承载力最优。

埋置式波纹钢-混凝土受力特性及地震动响应研究

埋置式波纹钢-混凝土结构多用于公路明挖隧道和棚洞,但目前对该类结构的研究较少。以某绕城高速公路为例,针对在高填方填土荷载及地震动力荷载作用下,研究明挖隧道中使用波纹钢-混凝土结构作为顶棚的安全性及其地震动力响应规律。研究表明:1)在填土及地震动力荷载作用下,波纹钢-混凝土结构具有良好的整体受力性能,其挠度与应力均满足静力荷载下的安全要求;2)在选用的卧龙波作用下,波纹钢-混凝土结构在左侧拱肩处位移响应最大,在左侧拱肩至拱顶处应力与加速度响应最大;3)结构不同波峰、波谷、波中截面的地震动力响应差异不大。

波纹钢-混凝土组合结构在桥梁加固改造中的应用研究

以某四跨简支板桥实际工程的加固改造方案为依托,对加固桥梁进行合理简化,建立了有限元分析模型。经过计算得到桥梁在加固后各关键截面的变形、内力和应力,将加固后桥梁在荷载作用下的反应与现行规范进行对比分析。结果表明:加固桥梁的最大挠度为规范限值的3.18%,混凝土拱最大压应力为规范限值的7.61%,最大拉应力为规范限值的42.45%,钢材的最大应力为规范限值的18.77%;加固后,在车辆荷载作用下旧桥的最大弯矩降低81.19%,最大剪力降低60.99%。因此,将波纹钢-混凝土组合结构用于旧桥加固改造中,施工简便,能够有效提高桥梁的刚度和承载能力。

埋置式波纹钢-混凝土结构中波纹钢的承载增强作用研究

埋置式波纹钢-混凝土结构越来越多地应用于公路明挖隧道和棚洞中。目前对该结构的研究较为缺乏,在设计时基本不考虑波纹钢对结构整体承载力的增强作用,导致混凝土外衬厚度设计值偏大,经济性差。为此,文章采用数值模拟方法从应力、挠度两方面对比研究是否考虑波纹钢对结构承载增强作用的两种模型,分析了结构受力特征及波纹钢对于结构不同部位承载力的增强作用。研究表明:(1)结构波谷截面相对于波峰和波中而言应力与挠度较大;(2)结构拱肩至拱顶的最大拉应力接近其抗拉强度,挠度较大;拱脚至拱肩的最大压应力接近其抗压强度,挠度较小;(3)考虑波纹钢的承载作用时,结构应力和挠度在不同截面与环向位置明显减小;(4)在设计时应充分考虑波纹钢对结构的增强作用,以减小混凝土外衬的厚度,提升结构经济性能。

波纹钢-橡胶混凝土组合板界面抗剪行为试验研究

制作7组波纹钢-橡胶混凝土组合板试件开展推出试验,对比分析混凝土种类、栓钉连接件参数(直径、高度、间距)和螺栓连接件对组合板界面剪切滑移特性和抗剪承载力的影响。研究结果表明:橡胶混凝土与波纹钢板组合能够发挥其阻裂和延性优势,界面抗剪承载力与普通混凝土相当(相差仅4%);为防止栓钉发生构造破坏,保证界面连接可靠,栓钉最小间距应设置为8.5倍的栓钉直径,栓钉高度应与波形尺寸匹配;受围焊强度和波纹板受力薄弱区的影响,栓钉连接件比螺栓连接件难以发挥其材料强度;各国规范在计算此类组合板栓钉承载力时存在偏差,应进一步开展设计理论研究。

轻质混凝土复合外墙挂板在钢结构住宅中应用解析

2016年7月,住房和城乡建设部《关于印发2016年科学技术项目计划装配式建筑科技示范项目的通知》明确表示,钢结构住宅作为装配式建筑其中一种,已被列为国家重点推广项目,将在全国各地大力推广。装配式钢结构住宅与传统住宅相比,在设计、建设、实用、经济性、环保方面都具有优势。钢结构住宅最适宜构件的工厂化生产,可以将设计、生产、施工、安装一体化,变现场建造为工厂制造和现场组装。此外,钢结构住宅抗震性能好,钢材可回收利用,被誉为21世纪的“绿色建筑方式”之一。本文从轻质混凝土复合外墙挂板的结构设计、配比设计及配制技术、生产工艺以及质量控制等方面对轻质混凝土复合外墙挂板在北京丰台区成寿寺B5项目钢结构住宅建筑中的应用进行系统阐述。

钢-混凝土复合防护板耐冲击性能研究

通过计算钢.混凝土复合防护板在弹体冲击作用下的动力响应过程,分析研究了复合板的耐冲击性能。首先计算单层混凝土板的情况并与经验公式结果进行比较,验证了本文方法用于计算该类结构动力响应的可靠性。通过计算不同混凝土厚度、不同弹体速度和不同防护结构形式的动力响应,具体分析了冲击过程三阶段中钢-混凝土复合板的响应特性,并给出了不同弹体初始速度情况下复合板的主要破坏形式。研究表明,与相同条件的单层混凝土相比,钢-混凝土复合防护板可以有效地防止穿透,其耐冲击能力提高60%,可为工程防护结构的安全设计提供技术依据。

部分包覆钢-混凝土组合结构技术体系的应用研究

以采用部分包覆钢-混凝土组合结构的装配式建筑集成技术试验楼的应用为基础,对部分包覆钢-混凝土组合结构的设计(结构计算、构件设计、关键构件连接节点设计等)、构件生产安装施工等方面进行探索和研究。结果表明,部分包覆钢-混凝土组合结构与预应力混凝土空心板组合应用,在构件制作和节点连接方面能够大幅度提高组合结构预制化和装配化水平,大大减少现场湿作业,加快施工速度,提高施工效率,该技术为推动高效的装配式结构体系在我国应用及发展积累了经验。

大跨度钢-混凝土组合空腹板的设计与施工

钢-混凝土组合空腹板是一种新型的组合结构形式。详细介绍并讨论了一跨度为19·5m、平面尺寸19·5m×31m、设计荷载较大的钢-混凝土组合空腹板楼盖的分析、计算、设计及施工,给出了结构的布置和主要受力性能,以及构件和节点构造设计。施工后的检测证明,理论分析可靠,工程效果良好。

钢结构住宅预应力混凝土叠合板(PK板)现场抗弯性能研究

通过对3块预应力混凝土叠合板(PK板)试件的抗弯试验,验证其抗弯承载能力和变形性能。试验发现,PK板破坏前有明显预兆,属延性破坏;板跨的增加会降低PK板的开裂荷载和极限承载力,而预应力筋配筋率的增加则会提高板的抗弯刚度和承载力;实测开裂荷载和极限承载力远高于设计值,完全满足工程要求。本试验为PK板在钢结构住宅中的应用提供试验数据和理论依据。

装配式钢-混凝土组合结构体系研究

以内蒙古集宁宜和小区为工程背景,研究出一种新型装配式钢-混凝土组合结构体系,由方钢管混凝土柱、钢板剪力墙、U型梁、叠合板和装配式自锁连接整浇外墙组成,对其进行了结构抗震性能化设计,并与常规结构方案进行了对比优化分析,结果表明各项指标均满足规范要求,且具有装配率高、重量轻、含钢量少、节点安装方便以及施工速度快等优点,值得推广应用。

钢筋混凝土结构计算理论的新进展──板～桁模型理论的建立

简要回顾了最近十几年来，复合受力下钢筋混凝土结构计算理论的发展概况。对软化桁架模型理论做了扼要的评述，并重点介绍了板～桁模型理论的建立。最后是对钢筋混凝土结构统一理论发展前景的展望。

钢骨增强微孔混凝土装配式外墙复合挂板的研制与应用

介绍钢骨增强微孔混凝土装配式外墙复合挂板的结构构造、材料组成、主要性能、生产工艺和安装连接件。阐述其装配式墙体系统的应用构造作法。

玻璃-双曲面穿孔铝板复合幕墙施工技术

结合工程实例,通过对玻璃-穿孔铝板幕墙进行深化设计,并应用异形钢结构龙骨施工技术、双曲面穿孔铝板幕墙连接技术、大曲率模块化铝板拼装技术,解决了施工中存在的双曲面穿孔铝板优化、钢结构龙骨定位焊接、多角度龙骨连接以及大曲率、斜向分格穿孔铝板定位拼接等难题,最终实现了复合幕墙的快速建造,取得了良好的社会效益和经济效益,可为类似工程提供参考。

钢-混凝土组合结构住宅建筑体系

天津建工集团应对我国住宅钢结构的发展需求,研发了钢一混凝土组合结构住宅建筑体系,该体系是建设部2002年科 技进步攻关项目之一。针对该体系,天津建工集团展开了一系列的研究和试验工作,本文主要介绍该体系的基本组成、 主要特点、试验研究、主要创新点和工程实践的情况。

钢-混凝土波形钢腹板组合梁弯扭性能研究

为进一步揭示弯扭作用下钢-混凝土波形钢腹板组合梁的开裂机理和弯扭破坏模式,完成了5片试验梁在弯矩和扭矩联合作用下的弯扭性能模型试验,结合ANSYS有限元分析,给出弯扭作用下波形钢腹板组合梁开裂弯矩折减系数和开裂扭矩折减系数计算公式,以及极限弯矩和极限扭矩相关关系。结果表明:随着扭弯比增大,开裂弯矩减小,开裂扭矩增大,混凝土板斜裂缝与梁轴的夹角逐渐减小;破坏形式由正截面受弯破坏逐渐变化为以最大主拉斜裂缝开裂过大、裂缝间混凝土斜压短柱达到极限压应变为特征的受扭破坏。扭弯比k小于0.15时,极限弯矩基本不受扭矩影响;大于0.6时,极限扭矩基本不受弯矩影响;在0.15和0.6之间时,极限弯矩和极限扭矩均出现明显削弱,二者呈现单调下降的直线相关关系。针对一定扭弯比范围内的波形钢腹板组合梁,提出的开裂弯矩和开裂扭矩折减系数计算公式以及极限弯-扭关系方程,揭示了弯扭作用下混凝土板的开裂机理和弯扭破坏模式,可为研究其他扭弯比条件下的波形钢腹板组合梁弯扭性能提供参考。