沥青混合料轴向局部加载试验研究

轴向局部加载试验能模拟实际路面的受力特性,可以提供沥青混合料设计的性能参数.为确定其实验条件并提出能客观评价沥青混合料高温抗剪切性能的试验指标,在不同的试验条件下对不同混合料的圆柱形试件进行轴向局部加载试验.通过有限元分析和相关试验确定了轴向局部加载试验的合理试件尺寸和压头大小;通过轴向局部加载试验指标与车辙动稳定度的相关性分析确定了试验温度和加载速率,并提出评价沥青混合料高温性能的力学参数.结果表明:60℃条件下采用40mm压头、50mm/min的加载速率的轴向局部加载试验得到的破坏模量与车辙试验结果具有很好的相关性,可以充分反映沥青混合料的高温性能.

夹心保温墙体GFRP连接件轴向性能研究

夹心保温墙体是一种兼具承重、围护、保温功能的预制构件。墙体包括内外叶钢筋混凝土板和中间保温层。连接件垂直穿过保温层,将外叶板的荷载传递至内叶板,其力学性能对保证墙体安全性至关重要。传统连接件在保温层超厚条件下存在刚度不足,承载力受施工质量影响大等问题。为此,设计了新型GFRP工字型连接件,提出端部插入锚固钢筋的新型锚固形式,并进行了试验研究和有限元分析。试验研究表明:连接件拉拔和受压破坏模式为混凝土冲切劈裂锚固破坏,其承载力分别为25.6 kN和36.8 kN。有限元分析得到了连接件端部混凝土受力状态和破坏模式,发现锚固钢筋对混凝土破坏模式起重要作用。基于试验和有限元分析结果,提出冲切破坏面确定方法和承载力计算公式,为连接件设计提供参考。

轴向往复荷载作用下钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为了探究斜交网格结构体系中外筒斜柱的破坏机制,对8个钢管混凝土柱和2个钢管柱试件进行了轴向往复加载试验,研究加载路径、长径比、混凝土强度和含钢率对其抗震性能的影响,分析了钢管混凝土柱的破坏机制、破坏形态和滞回性能,并讨论了钢管与混凝土间的相互作用。结果表明:轴向往复荷载下钢管混凝土柱的破坏均由钢管断裂引起,核心混凝土整体保持完好,只在钢管屈曲处存在混凝土压碎现象;相比于空钢管柱,钢管混凝土柱受拉时混凝土对钢管的支撑作用,以及受压时钢管对混凝土的约束作用,保证了其具有更高的承载力、变形能力和耗能能力;钢管混凝土柱在轴压和轴拉荷载下的抗震性能存在显著差别,在轴拉荷载下具有更好的延性和耗能能力,而在轴压荷载下具有更高的承载力和刚度。钢管混凝土柱屈服后钢管对混凝土的约束作用持续增强,并当钢管纵向应变达到8×10-3时,不同参数对其约束效应的影响达到最大。

不排水条件下轴向加卸载时结构性土的力学特性探讨

为研究结构性土在不排水条件下的力学特性,开展固结不排水条件下初始应力各向异性结构性土、各向同性结构性土及重塑土在25,50,100,200及400 k Pa共5种围压下的三轴加卸载试验,并利用二元介质概念对试验现象进行了分析。结果表明:结构性土在固结应力较低时结构性保持较好,存在明显的结构屈服强度,不同应力循环中平均模量无明显变化;固结应力较高时结构性减弱,表现为与重塑土相似的特性,受结构性减弱及正孔压等因素影响,平均模量随εa增加而减小;结构性土胶结元破损率与摩擦元中土颗粒间距随轴向应变增加而增大,卸载时体缩趋于明显。

装配式钢质耗能铰连接中开孔削弱钢板阻尼器滞回性能研究

提出一种装配式节点钢质耗能铰连接,对其关键部件开孔削弱钢板阻尼器,进行3种开孔削弱形式的试件轴向往复加载试验,考察开孔削弱钢板阻尼器的破坏模态,研究其滞回性能、骨架曲线、承载能力与延性性能等。探讨开孔削弱长度、开孔削弱宽度、宽厚比、厚度方向间隙等参数对钢板阻尼器滞回性能的影响。建立开孔削弱钢板阻尼器的简化力学模型,提出阻尼器滞回本构模型并对本构模型准确性进行验证。结果表明,阻尼器的开孔削弱钢板在开孔削弱处开裂或断裂,避免了面外屈曲的发生,实现塑性耗能与破坏模式可控;阻尼器滞回曲线饱满,承载力均高于297.31 kN,位移延性系数Δ/Δy均大于4.5,表现出良好的耗能能力、承载能力与延性性能;相比菱形开孔,竖缝开孔削弱阻尼器综合力学性能更优,建议开孔削弱长度a/L为0.25~0.55,开孔削弱宽度b/B为0.2~0.5,宽厚比为12.50~15.63,厚度方向间隙不超过2 mm;提出的开孔削弱钢板阻尼器滞回本构模型能准确地模拟阻尼器滞回性能。

新型钢管混凝土斜柱转换节点的轴压性能分析

本研究提出了一种新型的钢管混凝土斜柱转换结构节点。该节点由核心混凝土、纵横向钢板、外包钢和内置型钢组成。对1个几何比例为1:6的试件进行单调加载试验,并通过数值模拟研究节点区的破坏模式,对节点区钢板的厚度变化进行参数分析。试验研究结果表明,试件的破坏发生于斜柱,可满足“强节点、弱构件”的设计理念。数值模拟结果进一步揭示了节点区的传力机理,计算结果表明,节点区的破坏模式为钢材基本达到屈服、节点区底部混凝土达到极限压应变;节点区极限承载力和屈服荷载分别为斜柱破坏计算模型的2.10倍和1.19倍;起传递轴向内力和约束节点区混凝土作用的外包钢板的厚度变化对计算模型节点区的极限承载力影响最大。

沥青用量对混合料剪切模量的影响性探究

通过等速率轴向加载试验,测试不同沥青用量(即油石比)的混合料试件变形情况,计算出混合料的剪切破坏模量,揭示了沥青用量对混合料剪切模量的影响规律,为沥青混合料级配优化提供了一定的参考。

钢板-混凝土组合塔筒钢板屈曲承载性能研究

为解决传统纯钢塔筒容易受压失稳的问题,课题组前期提出了装配式钢板-混凝土组合塔筒。为了研究该双钢板-混凝土组合塔筒中钢板的轴压稳定承载性能,开展了钢板-混凝土组合塔筒试件的单调轴向加载试验,得到了其破坏模式和荷载-应变曲线。结果表明:钢板-混凝土组合塔筒试件均发生栓钉间的局部失稳破坏模式;钢板屈曲承载力随着钢板曲率半径和距厚比(栓钉间距与钢板厚度的比值)的减小而提高。基于试验结果,建立有限元模型并验证了其准确性,基于有限元参数分析结果,提出了钢板-混凝土组合塔筒内外钢板的计算长度系数计算式,可用于计算钢板-混凝土组合塔筒中内外钢板的弹性屈曲临界应力。

聚氨酯橡胶减震支座竖向性能试验研究

为减轻竖向地震作用对建筑物和构筑物的伤害,提出了竖向减隔震装置——聚氨酯橡胶减震支座。针对不同构造的聚氨酯减震支座进行轴向单调加载试验和循环往复荷载试验,分析其抗压强度、承载力和竖向刚度;采用现有规范中的公式计算值与试验结果进行对比分析,并提出了竖向刚度拟合公式。结果表明:聚氨酯橡胶减震支座抗压强度受第一形状系数和第二形状系数影响较大,受橡胶层层数影响较小;同时支座承载力试验结果与现有公式计算值较为吻合,竖向刚度试验结果与计算值存在明显误差,最大相差2.33倍,而其拟合结果与试验结果接近,拟合效果良好;聚氨酯橡胶减震支座具有良好的竖向性能,能够满足建筑物和构筑物的实际要求。