考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型

为提高有腹筋RC(钢筋混凝土)浅梁抗剪承载力的预测准确性和稳定性,提出一种考虑混凝土贡献的修正变角桁架模型。首先,基于变角桁架模型得到箍筋的抗剪贡献值计算公式,并结合塑性下限定理确定斜裂缝倾角的取值;其次,通过混凝土浅梁受压区的劈裂破坏模式得到混凝土项的抗剪贡献值计算公式,并利用尺寸效应系数考虑了混凝土项的脆性破坏特征;最后,将箍筋项和混凝土项提供的抗剪承载力进行叠加,建立有腹筋RC浅梁抗剪承载力计算公式。基于有腹筋RC浅梁抗剪承载力试验数据库ACI-DAfStb对本文、GB50010、ACI及AASHTO规范中抗剪计算公式的预测准确性进行对比评估,结果表明:文中抗剪承载力公式不仅能够体现配筋率、剪跨比和混凝土强度等主要抗剪参数的影响规律,还能考虑尺寸效应和斜裂缝倾角对抗剪承载力的修正;同时,在抗剪承载力预测准确性和稳定性方面,相对规范方法有所较高。

固定角软化桁架模型的新计算方法

对钢筋混凝土薄板单元的固定角软化桁架模型提出了一种从应力到应变的新计算方法 ,与原计算方法相比 ,该计算方法试算次数少 ,计算精度高 ,可以模拟 τlt～γlt曲线的下降段 ,计算结果与6个板的试验结果吻合较好。

基于固定角软化桁架模型的钢筋混凝土纯扭构件非线性分析

在固定角软化桁架模型的基础上,提出了钢筋混凝土构件在纯扭作用下的非线性分析方法。根据平衡条件、变形协调条件和材料本构关系,推导出16个方程,其中包含20个变量。而后根据扭转问题的特点,提出了求解这些方程的有效算法。该方法不仅可以预测受扭构件的极限强度,而且可以预测其开裂后的荷载-变形历史。通过对63个试件的计算验证,计算结果与试验结果吻合良好。

钢筋混凝土薄膜元裂缝角软化桁架模型

提出钢筋混凝土裂缝开展角计算公式和钢筋混凝土裂缝角软化桁架模型。这种模型满足二维应力平衡条件、莫尔应变协调条件和混凝土双轴软化本构关系。它不仅能预估钢筋混凝土的强度，特别是开裂后的剪切强度，而且能表达荷载—变形非线性关系的全过程。

光圆钢筋混凝土梁承载力分析的修正变角桁架模型

在古旧混凝土建筑中,光圆钢筋混凝土梁在荷载作用下随着服役时间的增长将由正截面受弯破坏演变为斜截面剪切破坏,但已有光圆钢筋混凝土梁的承载性能分析模型尚不能区别这两种破坏模式。作者以光圆钢筋混凝土梁为研究对象,提出光圆钢筋粘结强度计算公式,深入分析了光圆钢筋粘结强度低对混凝土梁承载力的影响。基于拉压杆模型和标准桁架模型分别对光圆钢筋混凝土梁的承载力进行了计算,理论分析结果表明梁体承载力的试验值与理论计算值之比的平均值分别为1.460和1.309,方差分别为0.858和0.781,上述模型因未能充分考虑箍筋与弯剪段混凝土的抗剪贡献,致使计算结果与试验结果之间误差较大。进一步提出了可辨别光圆钢筋混凝土梁发生多种失效模式的变角桁架计算模型,并通过32根光圆钢筋混凝土梁的试验数据对修正后的变角桁架模型进行验证。结果表明:光圆钢筋混凝土梁承载力的试验值与理论值之比的平均值为1.034,方差为0.100,二者吻合较好,且可准确预测光圆钢筋混凝土梁的破坏模式。因此,本文建议的修正变角桁架模型可用于光圆钢筋混凝土梁的承载力计算与破坏模式预测分析。

变角空间桁架模式

钢筋混凝土梁的坑扭强度计算,采用的力学模型是一个空间桁架。我国的《水工钢筋混凝土设计规范》(SDF20—78)采用的就是这种模式。而即将颁布的《水工混凝土结构设计规范》(以下简称崭《规范》)采用的则是变角空同珩架模式。本文利用变角空间桁架模式的理论,推导出新《规范》中的抗扭强度计算公式供读者学习新《规范》时参考。

混凝土梁在纯扭作用下软化桁架模型分析

基于软化空间桁架模型,结合60组钢筋混凝土矩形截面梁纯扭构件的实验数据对软化系数进行了推导,并拟合出适合我国混凝土强度标准的软化系数。利用软化桁架理论,针对纯扭构件进行了简化和假设,引入拟合出的软化系数,推导出简化的极限扭矩计算方法。通过对多组纯扭梁的极限扭矩实验值的校核,简化后的软化模型极限扭矩公式和实验值较好的吻合。

基于格拉姆角场和改进残差网络的低压配电台区户变关系识别方法

低压配电台区户变关系信息是电力网络的基础性档案,准确识别低压配电台区户变关系对于电网企业尤为重要。采用一维序列分类神经网络进行台区户变关系识别时,存在序列易丢失时间依赖性、识别准确率低、准确率不稳定的问题,为此,提出一种基于格拉姆角场和改进残差神经网络的户变关系识别方法,以用户电压数据为基础,首先采用格拉姆角场方法将一维电压数据序列转换为特征矩阵,将矩阵元素对应于图像灰度采用伪彩色处理形成二维特征图谱;然后采用引入空间注意力模块进行改进的残差神经网络分类特征图谱以识别台区户变关系,采用格拉姆角场和伪彩色处理生成特征图谱,同时保留序列时间依赖性并使用空间注意力模块突出台区电压特征图谱差异,提高户变关系的识别准确率和稳定性。经实验验证,所建立的户变关系识别(CTRI)模型中台区用户识别平均准确率为98.52%,相较于一维卷积神经网络(1D-CNN)和二维卷积神经网络(2D-CNN)的平均识别准确率分别提升18.26%和10.1%。

剪切型钢筋混凝土柱临界斜裂缝倾角的概率模型

对于剪切型钢筋混凝土(RC)柱,传统的确定性临界斜裂缝倾角模型难以有效考虑其材料参数、几何尺寸和边界约束条件等方面不确定性因素的影响,导致计算精度有限,且离散性较大。鉴于此,本文研究建立了剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率模型。首先,基于变角桁架模型理论,建立了剪切型RC柱临界裂缝倾角的确定性模型;然后,考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)法,建立了剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率模型,并推导了均值和方差的解析表达式,从而能够合理描述临界斜裂缝倾角的概率分布特性;最后,利用试验数据对比验证了该模型的有效性,并校准了现有确定性模型的置信水平,进而确定了不同置信水平下剪切型RC柱临界斜裂缝倾角的概率特征值。

波形钢腹板PC组合箱梁纯扭作用下抗扭承载力计算模型

以扭转理论和固定角软化桁架模型为基础,推导了纯扭作用下波形钢腹板PC组合箱梁的抗扭承载力计算模型。该模型针对组合箱梁极限状态时,波形钢腹板处于屈服和未屈服状态两种情况,分别建立了剪应变连续与剪力流连续方程,模型同时考虑了不同位置预应力筋对抗扭承载力的不同作用。通过四根试验梁抗扭承载力理论计算结果与试验数据的对比分析,结果表明本文提出的计算模型不仅能够有效的计算抗扭承载力,还能计算出混凝土开裂后的扭矩—扭率曲线。

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的模型试验

对碳纤维布(CFS)加固复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行试验研究。设计制作4根矩形钢筋混凝土箱梁模型和1套抗扭试验装置,对其中3根箱梁采用不同方式的CFS加固,并对4根箱梁进行不同弯剪扭复合受力下抗扭性能的模型试验;根据试验结果对比分析加固后箱梁承载力的提高和刚度的变化,从而得出CFS的加固效果;深入研究加固后箱梁纵筋和箍筋的应力变化以及CFS的应变情况,从而得到CFS加固提高箱梁抗扭承载力的工作机理;应用变角度空间桁架模型对箱梁模型的抗扭承载力进行理论计算,并与试验结果进行比较,理论值与试验值符合较好,其比值的平均值为1.076,标准差为0.0692,变异系数为0.0643。最后得出结论,CFS加固能有效地提高弯剪扭复合受力下箱梁的抗扭承载力,利用变角度空间桁架模型能较精确地计算CFS加固的箱梁的抗扭承载力。

锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析的变角桁架模型

为了研究侵蚀环境下锈蚀钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的承载能力,以荷载作用下锈蚀钢筋混凝土梁为研究对象,分析了钢筋锈蚀对混凝土梁黏结强度的影响,基于拉-压杆模型和标准桁架模型分别对锈蚀梁进行了承载力计算,进一步采用考虑钢筋锈蚀影响的修正变角桁架模型计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力,并通过49组锈蚀混凝土梁的试验数据对建议模型进行验证。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁承载力的试验值与变角桁架模型理论计算值之比的平均值为0.990,方差为0.071,二者吻合较好。采用变角桁架模型可精确计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力并预测其破坏模式,建议模型可用于锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析研究。

斜向开裂混凝土梁的瞬时及长期剪切变形

针对钢筋混凝土梁在斜裂缝出现之后剪切变形对结构挠度影响很大,且随着时间的推移影响不断增加的问题,开展了3根薄腹梁的抗剪性能试验,研究了斜裂缝出现之后,剪切变形对结构挠度的影响;根据变角桁架模型,考虑混凝土收缩徐变影响,量化分析了斜裂缝出现后的瞬时剪切变形及长期剪切变形,并与试验结果进行了比较;分析了影响剪切变形的参数,如混凝土强度、跨高比、剪跨比、配箍率和纵筋配筋率。结果表明:斜向开裂后混凝土梁的剪切变形对结构总变形影响较大;梁的跨高比对剪切变形与弯曲变形比值影响最大。

上海国际汽车会展中心钢管桁架展厅结构设计

较为详细地介绍了上海国际汽车会展中心大跨度钢管桁架展厅的结构设计过程。采用变截面鱼腹式三角形单跨钢管桁架,钢管之间直接相贯焊接。应用空间整体模型的分析方法。

剪切破坏型钢筋混凝土柱的抗剪承载力分析模型

针对传统模型无法考虑轴压比影响和需要引入经验位移延性修正系数所存在的缺陷,研究建立了剪切破坏型钢筋混凝土(RC)柱的改进抗剪承载力分析模型。结合变角桁架-拱模型的变形协调条件和考虑轴压力影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了能够综合考虑轴压比影响和桁架-拱模型变形协调条件的改进抗剪承载力分析模型。分析了轴压比对剪切破坏型RC柱抗剪承载力的影响机理,从而有效克服了传统模型无法考虑轴压比影响和需要引入经验位移延性修正系数所存在的缺陷。通过与试验数据和国内外现有模型的对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。

基于力学机制的钢筋混凝土柱抗剪承载力模型

为了兼顾钢筋混凝土(RC)柱抗剪承载力分析的计算精度和简便性,研究建立了一种基于力学机制的RC柱抗剪承载力简化模型。首先基于变角桁架-拱模型理论,结合变角桁架模型的力平衡条件以及变角桁架模型和拱模型之间的变形协调条件,建立了RC柱抗剪承载力分析的理论模型;然后利用38组试验数据进行统计分析,分别确定了混凝土、箍筋和拱模型的抗剪承载力贡献系数近似取值,在此基础上建立了R C柱抗剪承载力分析的简化模型;最后通过与试验数据进行对比分析,验证了该模型的计算精度和适用性。分析结果表明,该模型不仅可以合理分析混凝土、箍筋和拱作用的抗剪承载力贡献,具有较高的计算精度,而且计算公式较为简洁。

混凝土短梁斜向开裂后的有效剪切刚度与变形

为了研究钢筋混凝土短梁有效剪切刚度的计算,根据以往试验资料分析了短梁开裂后的斜裂缝形态及其发展,探讨了此阶段的剪切刚度变化规律;在变角桁架模型的基础上运用内插法得出混凝土从斜向开裂至0.8F_u阶段的有效剪切刚度,进而计算出相应的剪切变形和挠度,并与试验结果进行比较;此外,将计算值与其它三种方法的计算值进行了对比分析.结果表明,按本方法计算出的挠度值与试验值符合较好;相对于其它方法,本方法能较好地预测短梁自斜向开裂至0.8F_u阶段的变形,且提高了计算精度.

粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算方法与数值分析

粘钢法是一种常用的加固方法,规范中明确规定了粘钢法加固钢筋混凝土梁(RC梁)的受弯与受剪承载力公式,但对受扭承载力公式并未涉及。为了研究粘钢加固RC梁受扭承载力的计算方法,首先借助剪力流理论与变角度空间桁架模型(VASTM),分别推导出RC梁与粘钢法加固RC梁受扭承载力的计算公式。然后探讨了加固前后RC梁配筋强度比ζ与ζ′的变化情况,在此基础上进一步提供了加固工程算例。最后借助ANSYS软件建立了两种不同方案的粘钢法加固模型,研究了其在扭矩作用下的动力响应与破坏形态。研究结果表明,粘钢法加固受扭RC梁加固前后配筋强度比ζ与ζ′变化很小,钢板厚度为1 mm时其受扭承载力提高约89%;扭矩较小时可采用在RC梁两端粘贴钢板进行加固;扭矩较大时出现梁柱节点先于构件破坏的情况,应将钢板粘贴区域扩大至梁柱节点,但此时不再符合VASTM。

薄膜元理论在钢筋混凝土纯扭构件计算中的应用

对薄膜元理论在受扭构件中的应用进行了探讨 ,以软化变角空间桁架理论为基础 ,考虑混凝土的“软化效应”,通过建立应力平衡方程、应变协调方程、本构关系方程 ,用反复迭代的数值分析方法 ,模拟构件受力的全过程。用此方法对纯扭构件作了全过程分析 ,对构件的破坏荷载和变形进行了计算 。

钢-混凝土组合箱梁的抗扭强度

共进行了9根钢-混凝土组合箱梁的扭转试验,其中4根用于研究纯扭性能,5根用于研究弯扭性能,初步掌握了该类型梁的抗扭机理。组合箱梁截面通过两种机制抵抗截面扭矩:U形钢梁和混凝土翼板组成的组合箱形截面(称为组合抗扭),及混凝土翼板开裂后形成的等效箱形截面(称为混凝土翼板抗扭)。组合箱梁在扭转中,截面上存在组合作用,即混凝土翼板和钢梁间存在相互约束作用。U形钢梁的抗扭贡献在于:它不仅作为组合箱形截面的重要组成部分,自身承担较大的扭矩,而且向混凝土翼板提供纵向约束,抑制混凝土裂缝的开展。在试验分析的基础上,采用钢筋混凝土变角软化桁架模型,建立了适于分析钢-混凝土组合箱梁复合弯扭强度的三维桁架模型。该模型充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构方程,可以较准确地用于预测组合箱梁的极限强度。此外,还对组合箱梁的弯扭相关强度进行了研究。