底部双排配筋单孔空心预制梁力学性能试验研究

为了研究新型装配式单孔空心预制梁的抗弯承载力和变形性能,并提高其工作性能。试验共设计并制作了3根单孔空心预制梁和1根实心预制梁,通过试验和理论计算相结合的分析手段,重点研究单孔空心预制梁和实心预制梁的破坏机理、裂缝发展、荷载-挠度曲线、变形性能及抗弯承载力等。结果表明:单孔空心预制梁与普通实心预制梁的破坏特征相似,且其裂缝分布较均匀、间距小,延性好;在相同荷载作用下,单孔空心预制梁挠度大于实心预制梁,其整体受力变形性能相对优越。提出了截面有效面积等效法和混凝土轴心抗压强度等效法2种计算方法,通过对比分析发现,混凝土轴心抗压强度等效法计算值误差仅为0.82%,满足工程要求,而且单孔空心预制梁与实心梁相比还可节约材料8.72%。因此,单孔空心预制梁具有良好的应用前景。

大型梁式承台模型试验及跨中挠度简化计算方法研究

为了解大型梁式承台的力学性能,以某快速化改造工程的大型梁式承台为背景,按照缩尺比1∶10制作梁式承台模型进行力学性能试验,结合有限元计算,分析梁式承台结构受力、破坏模式、开裂情况等,并研究不同跨高比条件下梁式承台的受力特性。结果表明:在跨中荷载作用下,梁式承台受力大致可以分为线弹性阶段、裂缝发展阶段和屈服阶段3个阶段;线弹性阶段截面应力分布已不满足平截面假定,剪切效应对结构变形的影响不可忽略;模型最终破坏模式为弯曲破坏;裂缝主要表现为跨中弯曲裂缝和斜裂缝;跨高比越小,梁式承台剪切刚度越大。为考虑剪切效应对梁式承台变形的影响,拟合得出梁式承台跨中挠度的简化计算方法,将该方法计算值及规范计算值与试验值进行对比,可得在裂缝发展阶段,规范计算值与试验值偏差较大,所提方法计算值与试验值偏差较小,该方法可用于线弹性阶段及裂缝发展阶段梁式承台跨中挠度的初步估算。

钢-UHPC组合梁的长栓钉连接件抗剪性能研究

为了解钢-UHPC组合梁中长栓钉连接件的抗剪承载力和钢-UHPC界面滑移特性,采用推出试验和有限元法进行研究。设计、制作13个采用不同长栓钉布置形式的钢-UHPC试件进行推出试验,同时建立采用不同长栓钉与UHPC接触关系(面面接触、绑定约束、内置区域)的推出试件有限元模型,分析试件的长栓钉抗剪承载力、界面滑移性能,拟合得到考虑UHPC增强系数的钢-UHPC组合梁的长栓钉抗剪承载力、荷载~滑移公式,并与国内外规范、相关研究公式及试验值进行对比。结果表明:钢-UHPC推出试件破坏模式均为长栓钉剪断;采用面面接触的有限元模型荷载~滑移曲线与试验结果较为接近,而采用绑定约束和内置区域的模型中长栓钉受力行为与实际不符,计算值与试验值误差较大;现有规范及相关研究中的栓钉抗剪承载力、荷载~滑移公式计算值与试验值误差较大,本文公式计算值与试验值吻合较好,可用于长栓钉连接件钢-UHPC组合梁抗剪性能的初步确定。

FRP筋混凝土梁的挠度计算方法

在考虑不同的裂缝发展情况下曲率沿梁长度方向实际变化的基础上,提出采用"力矩面积法"计算FRP筋混凝土梁的挠度,给出了力矩面积第一定理及力矩面积第二定理的定义,绘制了荷载～挠度曲线。该方法克服了积分法与叠加法的不足,具有概念清楚、计算简单的特点。进行了6根GFRP筋混凝土简支梁的单调试验,将试验结果与计算结果进行对比,表明极限挠度值的计算结果与试验结果最大误差在10%以内,吻合良好。

预应力FRP片材局部加固RC梁跨中挠度计算

带永久性锚固措施的预应力纤维增强聚合物(简称FRP)片材加固混凝土梁桥时,采用局部加固方法;确定预应力FRP片材加固梁开裂后的有效惯性矩,将预应力视为外力,分析加固梁在不同加载情况下开裂至屈服阶段的FRP片材偏心距的变化,推导出预应力片材局部加固混凝土梁的跨中反拱和加载过程中的跨中挠度计算公式。采用文中推导的公式对预应力FRP薄板加固大比例混凝土梁在加载过程中的跨中挠度进行计算,预应力片材局部加固零载梁及局部加固负载梁的实测值与计算值吻合均较好。

火灾下钢梁悬索效应分析研究

为了研究高温下钢梁的大变形性能 ,本文使用ABAQUS有限元程序建立了分析模型。通过与有关的试验结果对比 ,验证了有限元分析程序计算的准确性和可靠性。在利用程序进行大量参数分析 ,包括跨度、应力比、边界条件、温度分布等参数分析的基础上 ,发现梁的水平支撑对其抗火承载力有很大的影响。为了在实际设计中应用钢梁的悬索效应 。

CFRP筋混凝土梁挠度性能试验研究与计算方法分析

通过4根混凝土梁在单调荷载下的试验研究,对CFRP筋混凝土梁挠度进行较为系统的研究。并在试验分析的基础上,提出CFRP筋混凝土梁挠度计算方法,并基于ANSYS软件进行有限元分析。结果表明:计算值与试验结果和参数分析结果吻合较好。

钢-混凝土预制混合梁变形性能研究

基于两端固定边界条件下预制混合梁的静力受弯试验,研究了此类预制构件在跨中集中荷载作用下的变形性能。采用奇异函数法建立了预制混合梁的挠曲线计算公式,分析了钢梁与混凝土梁抗弯刚度比、长跨比以及高跨比对变形性能的影响。结果表明:各试件考虑剪切变形影响的挠度计算值与试验值吻合较好,与预制混凝土梁相比,剪切变形对预制混合梁变形性能影响更为显著;由剪切变形引起的附加挠度与总挠度比值随长跨比增加呈线性增长趋势,相同长跨比下其比值随高跨比的增加而增大;建议预制混合梁在高跨比大于1/12时考虑剪切变形的影响。

不同桩基模拟方法对液化场地桥梁地震响应的影响

为了考察桩-土相互作用以及桩基土液化对桥梁结构地震响应的影响,针对处于可液化场地的某座铁路三跨预应力连续梁-拱组合桥,利用ANSYS有限元计算软件建立墩底固结模型Ⅰ及基于m值法和P-Y曲线法的全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ,并对各模型进行振动特性计算分析和时程计算分析。结果表明:3个有限元模型的基本振型相同,均为面外横向侧弯;全桩模型Ⅱ和模型Ⅲ前5阶振型分布特点一致,验证了模型对比分析方式和P-Y曲线法的合理性;模型Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ的一阶频率分别为0.836 69,0.518 95,0.502 78 Hz,拱顶横向位移时程计算值分别为0.005 13,0.020 3,0.022 1m;考虑桩-土相互作用及液化土非线性后,结构关键位置位移响应值进一步增大;所得结论可为今后可液化场地的桥梁进行抗震分析提供参考。

基于图乘法大吨位门式起重机跨中挠度预测的研究

门式起重机承受额定载荷时主梁跨中的下挠值是门式起重机整机试验的最重要检测指标。对于大吨位门式起重机整机实验时,实验砝码现场准备往往十分困难,甚至无法进行整机实验检验。针对门架结构考虑了支腿弯矩对主梁挠度影响的情况,推导出集中载荷在主梁L/2、L/3、L/4处作用时的挠曲线方程,通过测量小载荷分别在L/2、L/3、L/4处作用的主梁下挠值,求得主梁和两侧支腿的实际惯性矩,从而可以预测门式起重机额定载荷时主梁的下挠度。主梁三位置小载荷实验法为预测大吨位门架结构主梁挠度提供了实用有效的方法。

求超静定等直梁的置换法

解超静定梁,用力矩分配法不失为一种手算的良方,然其亦有记忆转动刚度、分配系数、传递系数等要求;力法、位移法等法对弯矩图形面积、固端弯矩等图表的依赖性又较强。以悬臂梁置换法求超静定等直梁,依悬臂梁挠曲线可置换任一梁者之原理,在列写变形协调关系时采用置换法位移方程,由于该方程所涉及的荷载作用于悬臂梁自由端产生的挠度、转角较易记住,其格式重复运用可补足补充方程,故得梁的反力,进而内力、位移等量的精确解析解。

结构位移计算的曲率荷载法

结构位移之间的微分关系和结构荷载及内力之间微分关系的相似性为结构位移的计算提供了一个有效的新方法:曲率荷载法.将结构各杆件的曲率视为作用在结构上的分布荷载,将支座、杆件结点和曲率改变处作为杆件单元的分段点,根据杆件两端的支承情况求出杆端力,据此求出结构的剪力曲线和弯矩曲线,相应地得到了结构的转角位移曲线和挠度位移曲线.介绍了曲率荷载法的求解思路,给出了杆件常见曲率荷载作用下的转角和挠度表达式.算例分析表明,该法计算简单,结果正确,是对结构位移计算的一种有益探索与尝试.

功能梯度梁在热-机械荷载作用下的几何非线性分析

基于经典梁理论,运用虚功原理和变分法推导了均匀变温场与横向均布荷载联合作用的功能梯度梁的几何非线性控制方程.考虑端部不可移夹紧边界条件,运用打靶法求解了该两点边值问题.当横向均布荷载为0时,考察了功能梯度梁的热屈曲临界升温和屈曲平衡路径.当均匀变温与横向均布荷载都不为0时,考察了功能梯度梁的荷载-挠度曲线.数值结果表明:随材料体积分数指数增加,梁的有量纲热屈曲临界升温显著减小,后屈曲变形显著增加;变温对功能梯度梁的荷载-挠度曲线影响非常显著.发现了功能梯度梁的双稳态构形及其转换现象,梁的最终平衡位形不但与变温及荷载参数有关,还与加载历程有关.

预应力部分外包钢组合梁变形性能试验研究

为探究预应力部分外包钢组合梁在竖向加载下的变形性能,对12片预应力部分外包钢组合梁进行竖向两点加载试验,探究其裂缝开展、挠度与延性性能等变形性能。采用分型维度理论对各试件裂缝开展情况进行分析;利用Euler梁理论与Timoshenko梁理论分别推导梁的挠曲线方程,进而推出梁的跨中挠度计算值;计算预应力部分外包钢组合梁位移延性系数、截面曲率延性系数与能量延性系数,并采用灰度关联分析法进行3种延性系数的影响因素分析。结果表明,施加一定程度预压应力的部分外包钢组合梁在破坏时裂缝开展最充分;基于Timoshenko梁理论的挠曲线方程与跨中挠度计算值最接近真实值;截面面积是试件位移延性系数与曲率延性系数最重要的影响因素,而型钢锚固形式则为能量延性系数最重要的影响因素。

中柱失效工况下单层组合框架受力理论分析

基于已有试验,本文提出了轴向弹簧和转动弹簧约束的组合框架简化计算模型,推导了在集中荷载作用下刚性、半刚性连接平面组合梁双跨钢框架移除中柱后的荷载-跨中挠度曲线计算公式,考虑了压拱效应和连接刚度的影响,将公式计算结果与试验结果进行对比证明了推导过程和计算公式的可靠性.在对比结果的基础上,根据已有试验和模拟结果对已有悬索阶段的计算公式进行修正,修正后的公式与试验结果吻合较好.

CFRP筋有粘结预应力混凝土梁弯矩-挠度关系计算

以碳纤维筋(CFRP筋)有粘结预应力混凝土简支梁三分点加载时的情况为例,在假定双线性的弯矩-曲率关系成立的前提下,给出了其弯矩-挠度关系的建议计算方法。采用此法进行了计算并做了试验。计算结果与试验结果吻合情况良好。

钢筋混凝土框架梁截面高度合理取值及挠度的简捷算法

提出了根据正常使用极限状态下的挠度条件确定钢筋混凝土框架梁截面高度的简捷方法 ,给出了能反映荷载水平、材料性质、计算跨度、截面宽度等因素的钢筋混凝土框架梁截面高度的实用取值公式和计算挠度的简捷公式 ,可供设计人员在工程设计中参考使用。

锈蚀槽钢梁荷载-挠度关系研究

对锈蚀槽钢梁荷载-挠度关系曲线进行研究。试验研究表明:试件剪跨比和高跨比对锈蚀槽钢梁的荷载-挠度关系曲线有较大影响。锈蚀槽钢梁的荷载-挠度关系曲线可以分为2个阶段:第一阶段为弹性段,其斜率与剪跨比有关;第二阶段为屈服强化段,其斜率与第一阶段基本呈线性关系。在试验研究基础上,提出锈蚀槽钢梁承载力和挠度的计算方法,建立槽钢梁荷载-挠度关系曲线计算模型。该模型形式简单,便于工程实际应用。

栓钉锈蚀后钢-混凝土组合梁抗弯性能试验研究

对腐蚀与长期荷载耦合作用后的钢-混凝土组合梁进行了极限承载力试验,研究了栓钉锈蚀与长期荷载对组合梁极限承载力、跨中挠度、界面相对滑移的影响。研究结果表明,栓钉锈蚀后,组合梁跨中挠度和界面相对滑移增大,极限承载力降低。与未锈蚀试件相比,锈蚀试件极限承载力降低了0.5%~5.4%,160 kN荷载作用下的跨中挠度增加了8.2%~47.5%,120 kN荷载作用下最大界面相对滑移增加了34.6%~50.8%。与无长期荷载试件相比,有长期荷载试件极限承载力无明显降低,160 kN荷载作用下的跨中挠度增加了16.1%~19.0%,120 kN荷载作用下的最大界面相对滑移增加了18.3%~31.8%。考虑滑移效应的影响,提出栓钉锈蚀条件下钢-混凝土组合梁挠度计算方法,与试验结果比较,组合梁挠度理论值与实测值吻合较好,可为工程实际应用提供参考。

钢-混凝土双面组合连续梁截面刚度试验研究

钢-混凝土组合梁是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。当采用连续组合梁时,负弯矩区会出现钢梁受压、混凝土翼板受拉的不利情况,使混凝土桥面板因承受较大拉应力而开裂,引起钢筋及钢梁腐蚀等严重问题,影响结构的承载能力和耐久性。而双面组合梁(在传统的单面组合梁的内支座负弯矩区设置下翼缘钢筋混凝土板)能够很好地改善单面组合梁的这种不利受力状态。通过采用简化计算方法对双面组合梁截面刚度进行计算,与试验实测值进行了对比分析。