预应力UHPC-NC组合梁结合面徐变剪应力分析

在恒载应力作用下,预应力UHPC-NC组合梁因两种材料不同的徐变特性及加载龄期的差异导致结合面产生徐变剪应力,分别采用解析法和有限元法对结合面徐变剪应力进行分析。在解析法中,用三角级数表示UHPC-NC结合面的应力分布,基于结合面上的变形协调,利用最小余能原理推导出结合面徐变剪应力计算公式。在有限元法中,将组合梁UHPC层与NC层均划分成四边形平面应力单元,对结合面则采用等效杆单元模拟。以T形截面预应力UHPC-NC组合梁为例进行计算方法的验证,两种方法的计算结果吻合良好,且研究发现徐变剪应力最大值位于梁端;在此基础上对影响结合面徐变剪应力分布的UHPC层压应力、梁高、计算龄期、环境年平均相对湿度等参数进行分析,结果表明:结合面徐变剪应力最大值随着UHPC层压应力、计算龄期、环境年平均相对湿度的增大而增大,但基本不随梁高变化;结合面徐变剪应力最大值的位置随着梁高的增大而逐步向跨中靠近,其他因素不影响应力最大值的位置。研究结果可为UHPC-NC组合梁结合面的抗剪设计提供参考。

车辆荷载作用下钢-混凝土组合梁疲劳应力分析

【目的】随着桥梁服役期延长和车辆荷载增加等多种因素的影响,结构承载力会变得越来越弱,疲劳寿命不断降低,最终可能导致低应力疲劳破坏。因此有必要对车辆荷载下拱桥钢混组合梁的疲劳细节应力进行研究。【方法】采用数值模拟的方法,利用Midas FEA NX软件建立3个标准长度的三维实体精细有限元模型,分析钢混组合梁易损疲劳关键点的位置,并研究车辆荷载横向最不利加载位置和纵向加载下的疲劳细节应力变化规律。【结果】结果表明,组合梁次横梁与中纵梁交点处有三处疲劳关键点;靠近桥梁中线位置是车辆荷载下钢梁疲劳最不利的横向加载位置;四种不同标准的纵向车辆加载时,三个疲劳关键点均出现两次应力峰值,且最大应力幅值均低于常幅疲劳强度的极限值。【结论】研究成果可为钢-混凝土组合梁试验和相关研究提供参考。

异质多层复合板层间剪切强度测量计算方法

在现有的复合材料层间剪切强度测试方法中,用于计算强度的公式仅含有试样的几何参数而未考虑模量和中性面变化,所以仅适用于各向同性或横观各向同性复合板,对于不同材料非均匀铺设的异质多层复合板,使用该方法会得到不同严重程度的错误结果。鉴于此,本文首先构建了三层异质复合板中性面位置及层间切应力计算方法,进而推导出n层复合板中性面及层间切应力计算通式,结合短梁剪切法,建立了异质多层复合板层间剪切强度测量计算方法。计算分析表明,对于异质复合板,其最大相对层间切应力会随各层模量的变化而改变,其中性面也不再位于试样几何中心。针对GFRPP/胶/GFRPP和GFRPP/胶/钢这两类三层异质复合板的试验结果表明,本文方法能较准确地测量计算出异质复合板层间剪切强度,而现有方法则会随复合板各向异性程度的增加而逐渐偏离真实值。

船舶理想上层建筑设计研究

理想上层建筑是指船体发生弯曲时上层建筑不发生弯曲,上层建筑的正应力沿高度方向一致。与强上层建筑和轻型上层建筑不同,理想上层建筑的应力水平接近于主甲板,可最大限度地发挥材料强度作用。以一艘典型的油船为研究对象,基于组合梁方法,考虑剪切迟滞效应的影响,探讨理想上层建筑的设计方法,根据上层建筑的剖面特性探究理想上层建筑的长度。结合理想上层建筑理论公式,依据船中横剖面参数,求解得到理想上层建筑的设计长度,得出理想上层建筑的理论设计方案后,借助有限元法对理想上层建筑甲板应力分布规律进行验证。验证结果表明,上层建筑正应力水平接近主甲板,可为早期理想上层建筑的设计提供参考;最后,调整上层建筑甲板厚度,达到节省材料、降低重心的目的。

组合梁应力幅指标的参数分析及其应用

为判断和控制组合梁的疲劳破坏形态,分析了组合梁的截面尺寸、混凝土强度等级、剪力连接程度以及荷载幅值等参数对应力幅指标λ的影响,结果表明:并非所有不完全剪力连接组合梁都只发生栓钉剪坏的疲劳破坏,有时剪力连接程度γ很低的组合梁也可能存在钢梁拉裂的疲劳破坏形态。而且由于完全剪力连接组合梁的计算应力幅指标较大,也可能导致发生栓钉剪坏的疲劳破坏。组合梁的疲劳破坏形态取决于计算应力幅指标与钢梁各个构造细节相应的界限应力幅指标[λ]的相对大小。

垃圾填埋场复合衬垫剪切特性单剪试验研究

针对垃圾填埋工程中复合衬垫的界面抗剪特性,利用改进的叠环式单剪仪,对由砂土-无纺型土工布-土工网格-土工膜-夯实粘土组成复合衬垫进行了整体剪切试验研究。重点讨论了复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线、相同剪切应力下各个界面的位移大小与变化特征和强度特性。研究结果表明:复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线在低法向应力试验中没有呈现明显的软化特征,在高法向应力试验中有硬化现象;随法向应力增加剪切破坏面会发生转移;目前常用的把复合衬垫拆分为单个界面进行研究来确定最危险界面的方法不能够正确地反映填埋场中的复合衬垫在加载过程中的衬垫单元的实际受压变形情况和在剪切变形过程中最危险破坏面转移的情况;复合衬垫界面的抗剪强度包线呈现双曲线性质。

波形钢腹板变截面连续体系梁桥钢腹板承剪分析

为了了解波形钢腹板变截面连续体系梁桥钢腹板的弯曲剪应力及剪力传递效率,基于组合有限元思想,采用有限元软件建立大桥精细模型,首先对组合箱梁拟平截面假定进行验证,然后选取12个控制截面,分析自重、自重＋预应力荷载作用下各控制截面的波形钢腹板剪应力及剪力传递效率。计算结果表明：弯曲作用下变截面波形钢腹板组合箱梁截面满足平截面假定,波形钢腹板中的剪应力沿板厚均匀分布,自重及预应力作用下变截面波形钢腹板组合截面的剪力传递效率为50%~80%,且变截面效应带来的梁高和底板厚变化会使波形钢腹板参数相同的梁段剪力分配比例有明显变化。

复合材料连续管设计技术研究

综合分析了国外复合连续管技术现状,并根据连续管钻井工况要求,设计了一种由内衬层、结构层和外保护层组成的三层结构复合材料连续管:内衬层采用改性聚偏氟乙烯或聚氨酯连续拉挤成型,耐腐蚀,耐磨损,防渗漏;结构层采用高强玻璃纤维为增强体,改性酚醛或聚醚酮为粘结树脂,通过连续编织拉挤成型,能承受管体轴向拉力及压力、内压和扭矩;外保护层采用改性聚四氟乙烯微粒或聚酰胺微粒增强聚氨酯注射成型,耐磨损,耐腐蚀。采用ANSYS有限元软件对结构层进行了强度分析,结果表明,采用高强度玻璃纤维和改性树脂通过连续编织拉挤成型工艺制备复合材料连续管结构层是可行的。

根土复合体的抗剪特性研究

为了研究根系对土体的加固效应,模拟矿区排土场边坡恢复植被油松样地的含水率与土壤密度,以根径和埋根方式为控制因素,制备根土复合体,利用全自动三轴仪,进行了固结不排水（CU）剪切试验。结果表明,与素土相比,根系能够提高土体的极限主应力差,增强土体抵抗破坏的能力。根土复合体是一种特殊的弹塑型材料,其主应力差与轴向应变曲线呈光滑非线性特征,随着围压的增大,表现出由应变硬化型向应变软化型转型的特征;围压对极限主应力差影响显著,埋根方式、根系直径对极限主应力差的影响不显著。随着根径的增加,不论是水平埋根还是垂直埋根,根土复合体的粘聚力均为增加的趋势;垂直埋根的根土复合体则随着根径的增加内摩擦角增大,而水平埋根的根土复合体的内摩擦角则有轻微的减小。根土复合体的Wu-Waldron根粘聚力模型修正系数K″范围为0.11～0.37。

复合悬臂曲梁力学性能的研究

用有限元方法对复合悬臂曲梁进行了数值分析,求得了复合悬臂曲梁的正应力和切应力。设计并制作了复合悬臂曲梁的实验模型并进行了应力测试,将两者结果与解析解进行比较,进一步验证了复合曲梁的理论公式的正确性,此举也为高校有关复合曲梁的开放性实验提供了一些参考。

钢-混凝土组合简支箱梁剪力滞效应分析

对于钢 混凝土组合箱梁 ,根据组合翼板微元的变形协调和平衡条件 ,建立了横截面翼板法向应力微分方程。在两端简支的边界条件下采用分离变量法求解偏微分方程 ,得到用级数表示的应力解 ,然后根据剪力滞系数的定义即可得到组合箱梁翼板的剪力滞系数。通过算例验证了该方法具有收敛较快、计算精度高等特点 。

复合曲梁中剪应力和径向应力的研究

文献[1]讨论了复合曲梁在弯曲时的正应力问题,在此基础上,本文进一步导出了其剪应力和径向应力的计算公式,从而使复合曲梁的应力问题全部得到解决。作为特例,也可以从上述公式得到单层匀质曲梁的相应公式,最后给出了计算实例。

钢-混凝土组合梁的收缩徐变效应分析

混凝土的自身收缩会在钢-混凝土组合梁中产生应力重分布,在收缩徐变的长期作用下混凝土梁可能会产生收缩裂缝。对于按无支撑法施工的钢-混凝土梁,采用弹性理论推导了混凝土梁的纵向拉应力和钢、混凝土之间的剪应力计算公式,并结合错位法分析了剪应力公式中的均剪弹性系数Ct,进而确定了剪应力值。算例分析结果表明,推导出的混凝土梁纵向拉应力和剪应力公式可以为混凝土梁的抗收缩和钢、混凝土之间的抗剪设计提供参考。

钢-混凝土组合箱梁剪力滞效应级数解

对于组合箱梁 ,在一定假设条件下根据组合翼板微元的变形协调和平衡条件 ,分别建立了横截面翼板和悬臂板的法向力微分方程。在两端简支的边界条件下采用分离变量法求解偏微分方程 ,得到用级数表示的应力解 ,然后根据剪力滞系数的定义即可得到组合箱梁翼板的剪力滞系数。通过算例验证了该近似方法能够满足工程实际的需要 。

一般截面复合曲梁在复杂受力下的正应力研究

给出了一般截面形状的复合曲梁在复杂载荷作用下正应力的计算公式。作为特殊情况，该梁在平面弯曲时的相应公式也可以从上述公式得到．最后给出了计算实例。

复合曲梁中剪应力和径向应力的显式解

在复合曲梁正应力公式的基础上，进一步导出了其剪应力和径向应力的计算公式，从而使复合曲梁的应力问题全部得到解决．作为特例，也可以从上述公式得到该梁在具有纵向对称面，且载荷作用在该平面内时的相应公式．最后给出了计算实例．

集簇式弹性连接组合梁桥的力学性能分析

基于二维弹性力学理论,将简支组合梁桥结构简化为层合的平面应力问题,用集中力替代集簇式弹性连接件提供的纵向作用力,根据桥梁表面的受力条件及界面处应力和位移的衔接条件,得到了组合梁桥的应力、位移分布函数。该计算方法收敛性较好且精度较高。参数化分析表明:桥梁跨中挠度和正应力随簇钉间距的增大而增大,但随簇钉刚度的增大而减小;当混凝土全部受压且钢梁全部受拉时簇钉承受的剪力值最大,建议簇钉刚度为104k N/mm,簇钉间距为0.5m^1.0m。计算结果为组合梁桥的科学设计提供了参考依据。

复合曲梁剪应力积分方程的理论解

和单层匀质曲梁相同 ,复合曲梁剪应力的计算仍然可以归结为对积分方程的求解问题 ,通过对积分方程的直接求解 ,可以导出剪应力计算的一般公式 .这些公式不仅满足该梁的平衡条件 ,同时也满足力的边界条件 .这一理论将用于研究由 2种不同材料制成的悬臂曲梁 ,以及试验轴瓦在自由端受集中力情况下的剪应力 ,经计算发现 ,理论值和按ANSYS程序的三维有限元分析结果非常接近 .理论研究表明 ,当梁的曲率半径和截面高度相差不大时 ,剪应力不容忽视 。

曲梁剪应力的积分方程解

直接对曲梁剪应力的积分方程求解 ,导出了曲梁剪应力和径向应力的计算公式 .这些公式不仅满足平衡方程 ,而且满足曲梁上、下表面处力的边界条件 .将该理论用于研究悬臂曲梁在自由端受集中力作用的情况 ,计算结果表明 ,与其他采用附加假设的近似解相比 ,据此得到的应力解具有很高精度 ,同弹性理论解和有限元解非常接近 .

集簇式刚性连接组合梁桥的力学性能分析

为了研究任意荷载作用下集簇式刚性连接工字钢-混组合简支梁桥的应力和位移分布,首先将组合梁桥的三维结构简化为层合的二维弹性力学平面应力问题,分别求得各层简支梁的弹性力学解,然后用集中力替代集簇式刚性连接件对结构的作用力,根据梁桥表面的受力条件以及界面处位移和应力的衔接条件,确定待定未知量,从而得到组合梁桥的应力和位移分布函数.与有限元结果比较显示了该数值解具有很高的精度,参数化分析揭示了集簇式刚性连接组合梁桥的力学特点并且提出了簇钉间距的合理范围,研究结果为新型组合梁桥的工程设计提供了科学的理论依据.