基于BIM技术的混凝土截面时效非线性分析

分析了现有混凝土截面时效非线性分析的数据需求、算法和数据处理方式的特点,应用面向对象的参数化建模方法建立了描述与表达混凝土截面时效非线性分析信息需求的建筑信息模型(BIM),将考虑环境、荷载和内部因素影响的混凝土耐久性劣化理论应用于时效本构关系拟合和截面时效非线性分析,得到截面的内力-变形全过程时效信息模型;开发了基于BIM技术的混凝土截面时效非线性分析软件系统(Non-Linear Analysis System,NLAS),NLAS的实例应用结果表明,采用NLAS系统进行混凝土截面时效非线性分析能够提高分析过程中信息提取、交流和共享效率、减小数据流失和错误,本研究探索的BIM技术在混凝土截面时效非线性分析中的应用方法同样适用于其他建设工程领域.

哑铃形钢管混凝土截面水化热温度分布有限元分析

应用有限元程序对哑铃形钢管混凝土拱肋水化热作用下的截面温度场进行计算,并与圆形截面相比较,分析了截面组成、圆管直径、腹板高度、不同风速对温度场的影响。结果表明:哑铃形截面的最高温度要高于圆形截面最高温度,钢管管径和外界风速对截面温度的影响较大;而腹板高度对截面温度场影响则较小。

环形混凝土截面压弯承载力逆算法的解析解

为精确计算环形混凝土截面压弯承载力,采用由极限状态所有可能应变直接计算内力的逆算法.逆算法进一步分为数值法和解析法,数值法用来验证解析法.基于抛物线-矩形本构,计算内力再反算等效矩形应力参数解析解.解析解考虑了拉弯、纯弯和压弯所有可能的受力,以及混凝土受压边缘应变小于极限值、钢筋未屈服的极限状态.基于解析解,得到环形混凝土截面均匀、非均匀、对称、非对称配筋压弯承载力计算的统一电算方法.结果表明:非矩形受压区截面设计参数选择应力参数和力臂参数,应用更简单;按照不同受力的可能应变计算,设计参数不是常量,应力参数从0变化至1,力臂参数约为0.4.

混凝土截面配筋计算及绘图自动化

为实现混凝土截面配筋计算中配筋参数的自动选择,以及配筋图在AutoCAD中自动生成,提出了Excel与AutoCAD相连接的方法。该方法可以根据输入的计算条件在Excel中实现配筋参数选择和配筋计算自动化,并在AutoCAD自动生成图形,准确性高,易适应规范的变化,易为广大工程设计人员所把握。

地震作用下变截面钢管混凝土单桩动力响应

为了探讨桥梁位于软弱土层时,地震作用下变截面钢管混凝土桩基的动力响应,以翔安大桥为工程背景,利用FLAC3D有限元软件建立地震作用下桩-岩土体-钢管耦合作用的数值模型,研究在不同强度的地震作用下变截面钢管混凝土单桩和变截面普通混凝土单桩桩身加速度、桩身位移、桩身弯矩的动力响应差异.结果表明:变截面钢管混凝土单桩在地震作用下的桩身加速度、加速度放大系数、桩身位移最大值和桩身弯矩变化规律均同变截面普通混凝土单桩类似,但钢管使桩身加速度放大系数降低、桩基抵抗侧向变形能力和抗弯承载力提高.因此,钢管可以显著提升地震作用下桩基的抵抗变形能力和承载力.

工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁受弯性能影响的试验研究

为了研究工艺孔对大截面部分包覆钢-混凝土组合梁(大截面PEC梁)受弯性能的影响,对5根不同构造的大截面PEC梁进行了静力试验,研究了两点加载下主次梁腹板开洞方式对大截面PEC梁试件受弯性能、延性、破坏模式等的影响规律。结果表明:静力荷载作用下,各个试件均表现出良好的延性,腹部开孔对试件承载力和截面刚度有一定的削弱作用。型钢主钢件的应变与混凝土的应变沿截面高度方向均大致呈线性变化,符合平截面假定。按《部分包覆钢-混凝土组合结构技术规程》(T/CECS 719—2020)计算得到的开工艺孔的大截面PEC梁抗弯承载力与试验值误差较小,受尺寸效应影响不大,所采用计算公式安全可靠。

箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

全截面混凝土路面施工用钢纤维混凝土(C60)研究

全截面混凝土路面是道桥施工常见的一种路面施工形式。为将C60钢纤维混凝土应用于全截面混凝土路面施工,对其进行了研究。通过钢纤维掺量试验、减水剂掺量试验研究对混凝土流动性能、力学性能的影响;以抗压强度分析试验对比混凝土受压力破坏形态。结果表明:(1)钢纤维掺量增加,混凝土坍落度、扩展度逐渐减小,掺量由0 kg增加至40 kg,扩展度降低75 mm;掺加到体系中明显提高抗压强度、劈裂抗拉强度及拉压比;最佳掺量为30 kg。(2)减水剂掺量增加,扩展度先增大后减小,当掺量0.51 kg时达到最大值620 mm;掺量0.49 kg时抗压强度达到最大值72.45 MPa,最佳掺量0.49 kg。(3)0SF普通混凝土受压力破坏形态无征兆,为脆性破坏;10SF、30SF钢纤维混凝土受到压力作用,钢纤维对裂纹抑制明显提高,混凝土破坏有征兆,为延性破坏。

基于有限元分析的转换层大截面混凝土梁施工方案比选优化研究

结合某场馆项目的大截面混凝土转换梁施工工程,以有限元分析方法为基础,将大型混凝土浇筑支撑架对结构的影响进行定量分析,并对荷载传递法施工方案进行有限元模拟,在保证安全的前提下,根据项目特点,选择造价经济、施工方便的荷载基础传递方案。

方形截面不锈钢管混凝土短柱轴压性能有限元研究

不锈钢管混凝土(CFSST)结构在工程的应用愈发广泛,但目前对其轴压性能的研究较少。该文利用ABAQUS创建方形不锈钢管混凝土短柱(CFSSST)模型,并利用收集到试验结果对其进行验证。采用已被验证的模型进行参数分析,研究截面宽厚比和混凝土强度对其轴心受压性能的影响,并将参数分析轴压承载力结果与GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》、欧洲规范EN 1994-1-1和美国钢结构规范AISC 360-16中钢管混凝土(CFST)短柱轴压承载力的计算值进行对比,结果表明:规范的计算值偏于保守。最后,基于GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规范》提出适用于CFSSST短柱轴压承载力的计算公式,收集到的试验结果与计算值吻合良好。

桁腹混凝土梁桥的组合截面等效抗弯刚度

为使桁腹混凝土梁桥能够采用基于统一截面的单梁模型进行结构分析,文章提出组合截面等效抗弯刚度的概念与算法。引入共同工作系数K来反映截面的组合作用强弱,推导了等效抗弯惯性矩的计算公式。结合桥梁的常规几何参数,通过有限元数值分析得到了在不同腹杆倾角、桁架节间数条件下的桥梁跨中挠度,运用挠度校准和数值拟合,得到了共同工作系数K的计算公式,最后通过算例验证了所提简化计算方法的适用性。

非对称截面超高性能型钢混凝土柱抗震性能影响因素分析

超高性能混凝土适用于超高层建筑结构。若将其应用于型钢混凝土柱中,可保证构件强度,缩小尺寸,降低造价。为了研究非对称截面超高性能型钢混凝土柱的抗震性能,文章基于OPENSEES有限元分析软件建立了对应的数值模型,分析不同配钢率、轴压比和剪跨比因素对构件抗震性能的影响。结果表明:增大轴压比和配钢率或减小剪跨比,均可提升构件初始刚度,增大轴压比或减小配钢率和剪跨比会降低整体延性,不利于抗震性能的提升。

预应力混凝土变截面箱梁桥底板预应力束的等效径向力研究

预应力变截面混凝土箱梁桥底板崩裂主要是由底板预应力束的等效径向力引起的。以箱梁底板预应力束的等效径向力经典计算公式为基础,分析影响等效径向力的敏感性因素,推导定位误差和折线拟合曲线这两种因素对径向力的影响,修正经典等效径向力的计算公式,同时进行在建桥梁底板预应力束的径向应力的测试,表明提出的修正公式计算的径向应力与实测应力基本吻合,为变截面混凝土箱梁底板防崩裂设计提供了理论与实测依据。

圆形截面高强混凝土柱抗震性能试验研究

目的研究圆截面高强混凝土柱的抗震性能和破坏机理,以提高建筑结构的抗震性能.方法通过6根配有强度等级为1 420 MPa的预应力钢棒作箍筋及纵筋、混凝土强度等级分别为C90和C60的高强混凝土圆截面柱,在低周反复荷载下的模型试验,研究了轴压比、箍筋(包括含箍特征值、箍筋间距、箍筋种类)、纵筋和混凝土强度等级等参数对抗震性能的影响.结果试验明确了C90和C60高强混凝土圆截面柱的破坏机理.通过对配置的PC钢棒作箍筋和部分作纵向受力筋的高强混凝土柱的位移延性比与轴压比和含箍特征值关系的经验计算公式的计算,并与实测值相比较,二者吻合良好.结论试验证明,配置PC钢棒作箍筋和部分作纵筋可明显改善高强混凝土圆截面柱的延性性能和抗震能力.

钢筋混凝土矩形截面柱绕丝加固的受力性能

采用200 t的压力试验机,对40根绕丝的钢筋混凝土矩形截面柱进行压力实验。针对绕丝的间距以及加载偏心距的不同进行了分组研究。结果表明,用绕丝加固的柱体可以提高承载能力和减少破坏时纵筋和混凝土的应变,并且提高的幅度随着绕丝间距的减小而增大。当绕丝间距为40 mm时,极限承载力提高5.5%,纵筋的应变提高了18%,混凝土的应变提高了38%,柱的延性能得到较大改善;绕丝加固法不适用于较大偏心受压柱。

体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯性能试验研究

通过体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁静力试验,研究体外预应力CFRP筋加固梁的受弯性能,包括受力过程、破坏形态、延性及CFRP筋应力增量等,分析张拉控制应力、非预应力配筋率和混凝土强度等级对加固梁受弯性能的影响。结果表明:与未加固梁相比,采用体外预应力CFRP筋加固,能显著提高混凝土梁的受弯承载力、整体刚度和极限变形能力,限制裂缝发展;张拉控制应力和非预应力筋配筋率对加固梁受弯承载力影响较为明显,而混凝土强度等级影响较小。基于试验结果,运用现有体外预应力混凝土结构理论,建立了体外预应力CFRP筋加固T形截面混凝土梁受弯承载力计算公式,可供实际工程设计参考。

配高强箍筋的T形截面混凝土梁的斜裂缝宽度试验研究

对12根高强钢筋作箍筋的T形截面钢筋混凝土简支梁进行了试验研究。分析了混凝土强度、配箍率和加载方式对斜裂缝宽度的影响,建立了计算配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度的实用公式。研究结果表明,混凝土强度大于等于C40时,配高强箍筋的混凝土梁的斜裂缝宽度可以满足《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)正常使用极限状态验算中裂缝宽度限值的要求。

混凝土加大桥梁截面法和碳纤维加固桥梁的研究

通过对某桥梁进行传统的混凝土增大截面加固和碳纤维加固的对比实验研究,数据结果表明:两种方法均能提高桥梁结构的承载能力及整体刚度,但从力学改善性能方面,增大截面法优于碳纤维加固法,而从施工和设计的角度考虑,碳纤维更具有突出的优点.

混凝土巨型箱形截面梁及其设计理论

为了节约土地资源、提高城市交通的使用效率、改善桥梁通行条件,首次提出能使城市桥梁实现双层交通的"混凝土巨型箱形截面梁"的概念,即通过加大传统混凝土箱梁截面高度,在腹板上开设必要的孔洞,并使其顶板、底板均成为桥面系,以确保箱内外车辆通行,使城市桥梁实现双层交通的箱梁。结合工程实践介绍了混凝土箱形截面梁和城市桥梁双层交通的研究现状,并探讨了混凝土巨型箱形截面梁设计的一系列关键技术问题,填补了无横隔板、腹板大规模设置孔洞的混凝土巨型箱形梁设计技术的空白,为混凝土巨型箱形截面梁在城市桥梁中的推广应用研究提出了指导性建议。

带约束拉杆L形截面钢管混凝土的本构关系

分析了带约束拉杆L形截面钢管混凝土在轴压下的受力机理,在确定带约束拉杆L形截面钢管混凝土有效约束区域合理形状的基础上,将带约束拉杆L形截面钢管混凝土短柱划分成一个方形和两个带约束拉杆的矩形钢管混凝土短柱,对截开面的性质和截开面上的边界条件进行合理假设;借鉴约束混凝土的本构关系建立了带约束拉杆L形截面钢管混凝土的等效单轴本构关系,并根据试验数据确定了本构关系中的参数。用建议的本构关系对有关试件进行了荷载-应变全过程分析,荷载-应变的理论计算曲线和试验曲线吻合良好。