吊顶龙骨节点和拼接点荷载-位移恢复力模型

开展了吊顶主龙骨拼接点、主次龙骨节点和边节点的低周往复加载试验,总结了龙骨节点和拼接点的破坏模式,分析了龙骨节点和拼接点的承载力与变形性能,采用有限元软件OpenSEES中的Pinching4模型建立了龙骨节点和拼接点的荷载‒位移恢复力模型。该恢复力模型与试验得到的荷载‒位移滞回曲线比较一致,且随着循环加载圈数的增加,两者的累积耗能变化规律也比较一致。在此基础上,进一步建立了各类龙骨节点和拼接点的通用恢复力模型,并给出龙骨节点和拼接点通用恢复力模型参数的建议值。

平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型

平身科斗栱在减小梁跨度、分配屋面荷载和协同抵抗侧向变形中发挥着重要作用.为建立面宽方向加载的平身科斗栱节点的侧向荷载-位移计算模型,在分析节点构造特征和水平往复荷载作用下斗栱的受力状态基础上,结合典型节点模型参数及木结构抗侧构件荷载-位移骨架曲线表征方法,计算了竖向荷载和面宽方向施加水平荷载共同作用下平身科斗栱骨架曲线上的弹性荷载、峰值荷载及相应位移.建立的平身科斗栱节点侧向荷载-位移计算模型与试验数据进行对比,验证了该计算模型的正确性.结果表明,建立的侧向荷载-位移力学模型弹性段与试验骨架曲线吻合良好,能较好地反映模型弹性段刚度及其侧向承载力,但对峰值荷载的计算值偏小.

地铁抗拔桩荷载-位移模型简化研究及应用

为满足地铁设计需求,文章基于常见抗拔桩荷载-位移曲线,首先提出三折线简化模型,给出抗拔桩顶抗拉弹簧刚度计算式,并采用8组实测数据进行验证,确保简化模型合理、可靠;其次,采用Midas Gen建立3个地铁车站三维模型作对比分析;最后通过计算表明,考虑抗拔桩的模型1边界条件更接近工程实际,构件内力及变形均相对合理,建议地铁车站计算时考虑抗拔桩作用。

基于摇摆与剪切协同的柱脚叉接木框架抗侧荷载-位移曲线模型

榫卯连接木框架是传统木结构中的基本承力构件,研究表明其在竖向和水平荷载共同作用下具有摇摆和剪切两种抗侧机制。文章综合考虑木框架摇摆与剪切变形,根据变形协调和弯矩平衡条件,推导竖向荷载和水平荷载共同作用下,柱脚叉接榫卯连接木框架抗侧荷载-位移关系的曲线模型,提出木框架抗侧弹性极限荷载点、峰值荷载点及其切线刚度和下降段刚度的计算方法。基于叉接柱脚木框架抗侧试验对模型进行验证,结果表明:理论模型与试验结果吻合较好,模型计算结果误差小于15.5%。理论研究成果对于传统木结构抗震性能分析和设计具有参考价值。

嵌岩抗拔桩荷载-位移曲线拟合模型的对比分析

通过建立风化砂岩层中抗拔桩荷载-位移数学拟合模型,分析不同地层条件下嵌岩抗拔桩的上拔荷载与桩顶位移关系,确定嵌岩抗拔桩的承载力。结果表明:对于风化砂岩层中的抗拔桩,采用双曲线模型拟合的精度最高,指数函数模型次之,幂函数模型相对较差;采用双曲线模型预测得到的嵌岩抗拔桩极限承载力值与实测值的比值在1.11~1.58,平均值为1.25,标准值为1.32;双曲线函数计算得到的极限承载力取1.3折减系数后,与实测值比较接近;采用归一化荷载-位移曲线双曲线模型下限曲线函数计算风化砂岩层中抗拔桩的承载力,95%的情况是偏于安全的。

FRP-钢组合板本构模型研究

为探讨FRP-钢组合板的抗拉性能,文中根据复合材料混合理论,提出FRP-钢组合板应力-应变本构模型。考虑FRP与钢板不同材料用量的影响,制作4组8个FRP-钢组合板试件,进行单轴拉伸试验。通过试验得到破坏模式、荷载-位移曲线,结果表明组合板均发生FRP拉断破坏。最后推出组合板的应力-应变关系,与理论模型进行对比,二者吻合较好,表明文中提出的理论模型能较准确描述拉伸作用下组合板的本构模型,为FRP-钢组合板的设计和应用提供依据。

预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移计算模型

为探究预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移曲线与延性的影响因素并精确模拟其荷载-位移曲线的变化趋势,对7根不同加载偏心距与张拉水平的预应力碳纤维筋型钢混凝土柱进行偏心受拉试验,在试验的基础上建立预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱荷载-位移计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比。结果表明:加载偏心距与预应力张拉水平为试件荷载-位移曲线及其延性的重要影响因素;荷载-位移计算模型计算值与试验值二者吻合较好,表明此种模型能较好地反映预应力碳纤维筋型钢混凝土偏拉柱的受力和变形过程。

钢管再生混凝土框架的恢复力模型研究

为研究低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型,进行了1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架和1榀方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架的拟静力试验。对实测试件的破坏机制和滞回曲线,采用位移幅值承载力突降的特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和刚度退化的三折线荷载-位移恢复力模型。研究结果表明:试件梁端出现弯剪破坏或弯曲破坏,梁先出铰,柱后出铰;试件的滞回曲线基本对称,呈现出比较饱满的梭形。建立的低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型可以用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。

无黏结部分预应力砼梁恢复力模型的研究

基于OpenSEES软件的二次开发平台,对无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型进行了研究.根据试验统计和理论分析,建立了无黏结部分预应力混凝土梁的截面弯矩-曲率滞回模型,并通过编制Visual C++程序,将其植入到OpenSEES软件的材料子类中,用于无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算,分析过程中无需迭代计算无黏结预应力筋的应力增量,解决了无黏结部分预应力混凝土结构受力分析的关键问题.利用OpenSEES软件,基于已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型,选用基于柔度法的非线性梁柱单元,采用位移控制,计算了低周反复荷载作用下无黏结部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算曲线与试验曲线吻合良好,说明已建立的无黏结部分预应力混凝土梁的截面恢复力模型的可靠性,为无黏结部分预应力混凝土结构的非线性计算提供了理论依据.

无粘结部分预应力混凝土梁恢复力模型的研究

在已完成的16根无粘结部分预应力混凝土梁低周反复荷载试验的基础上,对不同配筋率的13根无粘结部分预应力混凝土梁进行了分析,建立了无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩-曲率恢复力模型,根据得到的弯矩-曲率恢复力模型,采用虚梁法编程计算了无粘结部分预应力混凝土试验梁的弯矩-挠度滞回曲线,计算结果与试验结果吻合良好。恢复力模型的建立为无粘结部分预应力混凝土梁的抗震性能研究提供了理论依据,具有理论和工程实际意义。

一种单桩荷载-位移曲线数值计算方法的探讨

提出了一种利用荷载传递的双曲线模型计算单桩荷载－位移曲线的方法．该方法将桩划分为若干计算桩段，充分利用工程地质资料可以较好地计算出单桩荷载－位移曲线，并求得单桩极限承载力．计算结果与实测值比较吻合．

抗浮锚杆极限荷载现场试验及抗拔承载力预测

基于青岛某工程抗浮锚杆的极限承载力现场拉拔试验,对抗浮锚杆荷载-位移规律进行分析,明确“一锚多筋”型抗浮锚杆破坏形式、破坏机理,同时,采用三次多项式函数预测极限上拔位移下抗浮锚杆的抗拔承载力。研究表明:锚杆的荷载-位移曲线呈“缓变-陡升”型;锚-岩界面黏结强度较小,抗浮锚杆主要产生锚固体拔出破坏;规范公式预测值存在较大偏差。通过三次多项式函数的回归分析,杆体位移的误差控制在10%以内,且锚杆杆体位移小于20 mm时,预测精度最高可达97.4%。研究结果对该地层抗浮锚杆的设计与工程应用具有一定的参考价值。

强风化岩中挖孔基础抗拔试验及荷载位移曲线模型参数研究

挖孔基础是目前我国山区架空输电线路强风化岩地基中最常用的基础形式之一。以强风化岩地基中的直柱型、扩底型两种结构型式的挖孔基础为研究对象,通过开展16个全尺寸基础现场抗拔试验,获得各试验基础和地表不同位置处的荷载-位移曲线。试验结果表明:基础及地表的荷载-位移曲线整体变化特征相似,均可划分为初始直线段、中间曲线段和终了直线段3个特征段。采用M值表示相应阶段位移量占总位移的百分比,不同的特征段M值的大小不同,并且其值随着远离基础边缘而逐渐减小。分别对直柱型、扩底型两种结构型式的基础荷载-位移曲线进行归一化处理,采用双曲线模型获得无量纲荷载(Q/QL2)与上拔位移s之间的关系曲线,通过对比分析同种结构型式挖孔基础在黄土、强风化岩两种地基中荷载-位移曲线的差异性,得出地基岩土体抗剪强度参数c、Φ值与双曲线模型参数b值呈负相关,与基础抗拔承载力呈正相关。采用推荐的模型及参数对挖孔基础的荷载位移曲线进行预测,预测值与试验值吻合较好,从而验证了该模型及参数对于强风化岩地基挖孔基础荷载-位移变化行为预测的适用性。

基于格构模型理论的单纤维拉拔试验建模及仿真

水泥基材料的单纤维拉拔试验对测试仪器要求较高,试验操作难度大,很多实验室不具备测试能力。针对该问题,采用格构模型理论建立模型,基于分段步进式方法,对单纤维拔出过程进行数值仿真,得到纤维拉拔荷载-位移响应曲线。通过文献中的试验数据对模型进行验证,发现该模拟方法可以模拟单纤维拉拔过程及荷载-位移曲线。进一步,通过模型研究纤维方向、弹性模量和水泥-纤维界面黏结强度对于拉拔荷载-位移响应曲线的影响。模拟结果可用于研究不同边界条件下各种因素对试验结果的影响,计算工程水泥基复合材料单裂缝桥接关系,为高韧性工程水泥基材料设计提供参考。

风化砂岩层中扩底抗拔桩荷载-位移曲线拟合分析

基于抗拔桩极限载荷现场试验,用数学模型对风化砂岩层中扩底抗拔桩的上拔荷载-位移曲线进行拟合分析。结果表明:对于风化砂岩层中的抗拔桩,采用双曲线模型拟合的精度最高,指数函数模型次之,幂函数模型相对较差;双曲线函数计算得到的极限承载力取1.27折减系数后,与实测值更为接近;采用归一化荷载-位移曲线双曲线模型下限曲线函数计算风化砂岩层中抗拔桩的承载力,95%的情况是偏于安全的。

水泥土桩锚荷载-位移曲线拟合研究

基于工程现场加筋水泥土试桩锚静载实测资料,对粘性土中端部扩大型加筋水泥土桩锚上拔荷载-位移曲线进行了优化拟合分析,针对其承载特性,选用了生物领域的Richards数学模型。对6根现场试验桩锚的拟合表明,Richards模型的拟合精度高,相关系数R为0.98443～0.99849,平均值达0.99291。该模型对粘性土中端部扩大型加筋水泥土桩锚的拟合效果比双曲线模型、幂函数模型都要好。结果表明,Richards数学模型针对粘土中端部扩大型加筋水泥土桩锚上拔荷载-位移曲线的拟合是较为精确和可靠的。

超长桩承载力的灰色优化-马尔柯夫预测模型

为了提高模型预测的精度,根据灰色理论,建立超长桩承载力的非等步长灰色微分方程,得到了微分方程的精确解。基于优化理论,建立误差目标函数。利用最小二乘法,直接求得微分方程的系统参数,得到灰色优化模型。以此模型为基础划分n个状态,应用Markov原理,通过计算状态的一步转移概率矩阵,建立了灰色优化-马尔柯夫预测模型。使用该模型预测超长桩的承载力,预测值和试验值吻合较好,与GM(1,1)模型、灰色优化模型相比,预测精度进一步提高,为超长桩承载力的预测提供了新的方法。

磁流变阻尼器滞回性能试验与计算模型分析

为研究磁流变阻尼器(MRD)的力学性能,共完成了11组轴向往复荷载作用下MRD力学性能试验,分别考虑了电流大小、峰值点位移、加载速率和电流控制方式等因素的影响,分析了MRD阻尼力-位移曲线变化规律和各阶段特征。结果表明:轴向往复荷载作用下,MRD峰值点阻尼力基本随电流大小呈线性增长;峰值点位移小于初始位移时,MRD峰值点阻尼力较小,峰值点位移大于初始位移时,MRD峰值点阻尼力较为稳定;MRD峰值点阻尼力随加载速率的增大而增大;加载过程中关闭电流,MRD阻尼力将迅速降低至0 A时阻尼力,若继续通电,则MRD阻尼力仍能在较短加载位移后达到稳定状态。最后,建立了考虑电流大小、峰值点位移、加载速率及电流控制方式等影响因素的MRD阻尼力-位移曲线计算模型,经验证,计算曲线与试验曲线能较好地吻合。

抗滑桩加固二元结构边坡可视化模型试验

为全面了解抗滑桩加固土岩二元结构边坡土体的变形过程及特点,采用透明土模型试验结合粒子图像测速技术(PIV),研究不同抗滑桩支护形式对坡内土体位移场的影响及滑移破坏规律。通过对比分析无支护和不同抗滑桩加固边坡土体位移场及位移-荷载曲线,同时结合FLAC3D数值模拟对土体、岩石和抗滑桩进行参数敏感性分析,得到主要结论:抗滑桩支护的二元结构边坡,边坡土体破坏发生在桩前坡面浅层,表现为越顶剪切破坏;抗滑桩的阻滑效果与支护刚度正相关,支护刚度按大小依次是嵌岩双排桩、单排嵌岩桩、非嵌岩双排桩和单排桩;土体的黏聚力、弹性模量、内摩擦角及重度等参数是影响坡内土体滑移的重要因素,抗滑桩和岩石参数对土体滑移无直接关联,而抗滑桩的阻滑效果与自身弹性模量和重度呈正相关。基于研究结论,对工程应用提出如下建议:单排桩支护仅用于对变形要求不高的二元结构边坡,且必须保证桩底有足够的抗滑约束力;对变形要求较高的重要工程,宜采用嵌岩双排桩支护。