触变剂对高抗拉混凝土流变及力学性能的影响研究

为了改善高抗拉混凝土(HTC)的触变性能,使新拌HTC满足经喷射能保持较好的形态和特殊工况要求,研究了触变剂掺量和类型对HTC性能的影响。结果表明:随聚丙烯酰胺(PAM)掺量的增加,HTC的坍落度、扩展度、抗压强度、抗折强度、抗氯离子渗透性能均表现出一定的下降,但屈服力矩和塑性黏度逐渐增大,掺量为0.100%时屈服力矩和塑性黏度达到最大,分别为未掺触变剂空白组的8.9、5.4倍;掺羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)会提高HTC的流变性能,但会引起HTC坍落度及扩展度急剧降低,抗压强度、抗折强度、抗氯离子渗透性能也大幅降低。综合考虑流变性能和力学性能,掺0.050%PAM时泵送效率较好。

平面内和平面外竖向荷载下低矮钢筋混凝土墙水平承载力研究

民用建筑中的剪力墙高宽比通常大于1,而高温气冷堆内的钢筋混凝土墙的高宽比一般小于1。为了研究低矮钢筋混凝土墙的失效机理,本文对平面内和平面外竖向荷载下,高宽比分别为0.33、0.5和1的12片低矮钢筋混凝土墙进行了水平承载力试验,对提出的墙水平承载力计算公式进行了验证。试验表明:低矮钢筋混凝土墙的破坏方式与一般的钢筋混凝土梁和柱有很大区别。在轴力和水平剪力作用下,低矮钢筋混凝土墙的破坏为斜开裂-剪摩擦机制;对于高度相同的墙,高宽比越小,剪切破坏时沿墙底剪摩擦段的长度越长;墙高宽比、轴压比和配筋率均对墙的水平承载力有影响;平面外竖向荷载下墙的水平承载力小于平面内竖向荷载下墙的水平承载力,墙水平承载力与平面外弯矩近似符合1/4圆关系。本文公式计算结果与试验结果符合良好。

爆破拆除冷却塔倾倒条件的研究

从理论上研究了定向爆破拆除冷却塔的倾倒条件,建立了结构极限弯矩和倾倒力矩的表达式。计算结果表明，当爆破切口圆心角为0.626×2π时，假设结构受压区和受拉区的钢筋和混凝土同时达到塑性状态，倾倒力矩仅为结构极限弯矩的1.09倍;若按照材料力学理论以受拉区的最大拉应力大于混凝土的抗拉强度为极限条件，则倾倒力矩为结构极限弯矩的2.91倍；若按照弹塑性理论分析，则倾倒力矩为结构极限弯矩的1.62倍。最后，文章分析了支撑部位的破坏过程。

复杂载荷下管道三通的塑性极限载荷

目前对于管道三通在内压和弯矩联合作用下的塑性极限载荷累积规律有三种不同的观点 ,即线性方程累积、抛物线方程累积和圆方程累积模式。文中采用非线性有限元方法分析内压与弯矩联合作用下 (包括面内弯矩和面外弯矩两种形式 )管道三通的塑性极限载荷 ,结果表明其累积形式基本上介于抛物线方程和圆方程之间 ,并且与结构几何参量有关。最后在数值分析的基础上提出复杂情况下考虑几何因素的三通塑性极限载荷工程估算式 ,并用试验结果进行验证。

面内开/闭弯载荷作用下压力管道弯头的塑性载荷研究

采用弹塑性有限元分析技术,将材料简化为理想弹塑性,同时考虑几何非线性影响,针对不同厚径比t/rm、相对弯曲半径R/rm和弯曲模式下有直管连接弯头的弹塑性行为进行了系统分析,在此基础上分别建立了便于工程应用的无缺陷弯头在开、闭弯作用下的塑性载荷估算式。试验研究表明本文建立的面内开/闭弯塑性载荷估算式能够满足工程实际需要。

H形截面压弯钢构件板组弹塑性相关屈曲分析

建立轴压力和水平荷载作用下焊接H形截面钢构件有限元分析模型以模拟板组弹塑性相关屈曲性能,改变轴压比、翼缘宽厚比、腹板高厚比及翼缘-腹板厚度比等参数,进行一系列非特厚实截面钢构件弹塑性局部相关屈曲非线性有限元分析,获得一系列极限弯矩比与这些参数的相关曲线,表明极限弯矩比随轴压比和翼缘宽厚比增大而明显降低.得到精度较高的正则化极限弯矩比拟合公式,基于整体和局部等稳原则导出板组容许宽厚比相关曲线.在某些条件下,钢结构设计规范的翼缘和腹板宽厚比限值可能超出容许宽厚比相关曲线限定的参数范围.

焊制三通在面内弯矩作用下的塑性极限载荷

文中使用ANSYS软件对面内弯矩作用下的焊制管道三通进行了弹塑性有限元应力分析 ,建立了覆盖常用三通几何尺寸的塑性极限面内弯矩有限元解数据库 ,并拟合得到高精度的三通塑性极限面内弯矩计算公式 。

径向水平井造斜器内钻杆的弯曲状态分析

分析了连续管钻杆弯曲状态的各种影响因素及影响程度。结果表明 ,由于连续管材料变形强化度低 ,钻杆塑性变形有限 ,在分析钻杆反复弯曲应力状态时 ,可不考虑强化和塑性变形的面积效应。采用弹性刚塑性材料模型及平面应力假设 ,建立了内压作用下钻杆弹性层与曲率的关系以及钻杆的极限弯矩、应变中性层与轴向力、内压的关系。分析结果表明 ,钻杆弯曲主体的中性层随弯曲曲率的变化很小 ,但内压和轴向力对中性层的位置有明显影响 ;在内压和沿程阻力作用下 ,钻杆的弯曲表现为横截面变形的压弯特征和轴向弯曲的拉弯特征。这为控制钻杆的截面变形和设计造斜器滑道提供了理论基础。

基于动强度模式和时程应力分析的Newmark滑块位移法

考虑土的抗剪强度在地震过程中的波动效应,在动强度的基础上将拟静力极限平衡分析与地震动力反应相结合,进行土工建筑物地震永久变形分析。首先,基于土工动力有限元分析确定潜在滑动体的平均角加速度时程和各土条底部的应力时程;进而,基于 Seed 或水科院动强度模式下的拟静力极限平衡分析,确定滑动体的时程抗滑力矩和时程屈服角加速度;最后,采用 Newmark 刚体滑块模型估算滑动体的累计滑动位移。算例计算表明,考虑材料的动强度得到的坝坡滑移量约为仅考虑静强度的坝坡滑移量的1～2倍,结果更为合理。

基于FLAPW算法屈服极限磁记忆信号特征的研究

磁记忆法可以有效判断铁磁性金属构件的应力集中区域。但是,目前铁磁性构件屈服极限处的磁记忆信号特征尚不明确,因此难以根据磁记忆信号对构件的使用寿命进行有效评估。根据电子自旋理论和洪德法则,建立了磁力学模型,分析了材料电子壳层的电荷密度、原子磁矩与磁记忆信号的关系,基于全势线性缀加平面波法（FLAPW）,计算了铁磁性金属构件屈服极限前后系统能量、原子磁矩、电子自旋分布以及电荷密度的变化规律,分析了屈服极限前后的磁记忆信号特征。研究结果表明：铁磁性构件在屈服极限前,随着应力增加,电荷密度和原子磁矩减小,磁记忆信号与应力呈线性变化关系,具有很好的重复性;在屈服极限后,由于铁磁性金属构件的加工硬化能力减小,随着应力继续增加,电荷密度与原子磁矩增加,磁记忆信号出现反转特性。

端部受斜冲击的刚塑性悬臂梁的双铰模型

斜冲击载荷作用在刚塑性悬臂梁的端部，引起作用在梁横截面处的弯矩以及轴力；在发生塑性变形截面处，弯矩及轴力满足交互作用屈服条件。广义应力在移行铰的邻域不违背屈服条件，屈服函数可在移行铰的背面取极大值，移行铰处的剪切力不必为零。如果悬臂梁足够长，在响应的初始阶段移行铰处非零的剪力会在梁上引起多铰变形。通过对双铰模型与单铰模型的比较发现，双铰模型计算的结果与单铰模型计算的结果很接近，单铰模型作为一个近似模型具有一定的合理性。

连续空心板满足承载能力要求的弯矩调幅限值研究

试验与理论结合,研究了圆管式空心连续板的塑性内力重分布性能与弯矩调幅限值问题。首先,进行了4块大比例尺的2跨连续板加载试验,实测了圆管式空心连续板在进入塑性状态后的塑性铰区长度与塑性铰转动能力等问题。然后,在试验研究基础上从理论上分析了圆管式空心连续板在固定荷载下满足承载能力要求的弯矩调幅限值问题。试验研究表明,在16.5%～30.7%的调幅幅度下圆管式空心连续板均能达到完全的内力重分布,而理论计算表明圆管式空心板的极限弯矩调幅值将达35.65%。通过试验与理论的综合研究,表明了这种类型的连续板具有良好的塑性内力重分布性能与较高的弯矩调幅限值。

钢筋混凝土连续梁弯矩调幅法的研究

通过对Ⅱ、Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的对比试验,研究了Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的弯矩调幅问题,探讨了不同钢筋型号、不同混凝土受压区高度对调幅限值的影响.试验证明;所有Ⅲ级钢筋混凝土连续梁均达到了充分内力重分布且都满足正常使用要求.本文提出了Ⅲ级钢筋混凝土连续梁的调幅限值及其适用条件.

简支圆板在复杂荷载作用下的塑性极限荷载统一解析解

本文采用双剪统一屈服准则对受线性荷载和边缘弯矩联合作用下的简支圆板进行了塑性极限分析,考虑了联合作用的两种形式,分别给出了统一的解析解。得到了极限荷载随不同屈服准则的变化曲线。对于不同的材料,本文均能给出相应的极限荷载。已有的Tresca准则、Von Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。本文得到的一系列有规则变化的解析解,可以适用于各种拉压强度相同材料的简支圆板的塑性极限荷载求解。文中统一解大于Tresca单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。

钢筋混凝土梁变形限值的分析

为了分析钢筋混凝土梁的变形限值,对一批梁进行低周反复荷载试验,并对试验进行了有限元模拟.模拟过程中对混凝土和钢筋的材料本构进行了设置,混凝土单轴受压时采用Hognestad本构模型,混凝土单轴受拉时采用二折线本构模型,钢筋本构模型则采用双线性强化模型,模拟结束后即可获得梁的荷载-位移骨架曲线.将试验结果和模拟结果进行对比,表明有限元方法可以较准确地模拟试验情况,由于有限的试验数据对研究梁的变形限值不充分,进而通过有限元软件来仿真模拟大批的梁,并获取荷载-位移骨架曲线和弯矩-转角曲线,根据曲线得出梁的变形限值,即塑性转角限值和剪切变形角限值.梁的变形限值为梁的性能评估提供了定量的参考指标.

露出型钢柱脚强度对低多层规则钢框架抗震性能的影响

为了研究露出型钢柱脚强度对低多层规则钢框架结构抗震性能的影响,首先定义了不同柱轴向力作用下的露出型钢柱脚屈服弯矩。以柱脚强度系数、层数、跨数及首层剪重比为主要研究参量,建立12个低多层规则钢框架模型。通过静力推覆分析,探讨主要研究参量对各模型各层及柱脚的受力与变形等的影响。分析结果表明:柱脚强度系数越小、首层变形集中、柱脚变形大、锚栓的塑性应变也变大。柱脚强度系数在0.4左右时,锚栓变形支配首层变形。在结构承载能力极限状态时,低层钢框架柱脚均产生轴向压力,受拉压侧柱脚屈服弯矩较锚栓屈服弯矩大;而多层钢框架的受拉侧柱脚将产生轴向拉力,受拉侧柱脚屈服弯矩小于锚栓屈服弯矩。

在边缘弯矩和局部线性荷载共同作用下圆板的塑性极限分析

本文应用广义阶梯函数对承受边缘弯矩和局部线性分布荷载的简支圆板进行塑性极限分析。文中考虑了局部线性分布荷载的4种可能分布形式,给出了简支圆板在Tresca屈服条件下边缘弯矩和线性荷载所满足的关系式.

面内弯矩作用下薄壁弯头的极限载荷估算解

采用同时考虑材料和几何的非线性三维有限元数值分析技术,分析不同几何参数和不同弯曲模式下配直管连接薄壁弯头的弹塑性行为,研究几何参数和弯曲模式对弯头塑性承载能力的影响规律,获得了相应的极限载荷数值解,并在此基础上建立了极限载荷估算式。分析结果表明,在弯矩作用下,几何非线性对弯头塑性承载的影响显著;弯头在面内开弯载荷作用下的塑性行为与在闭弯载荷下的塑性行为差异很大,其塑性极限载荷值显著不同;弯头壁厚与其横截面半径的比值对弯头塑性承载能力的影响显著,其次为弯曲模式。

柱端弯矩增大系数对PC框架结构抗震性能影响的研究

根据我国现行《预应力混凝土结构抗震设计规程》(JGJ 140-2004),以设防烈度为8度(0.2g)地区的多跨多层预应力混凝土框架结构柱端弯矩增大系数为研究对象,对其合理取值问题进行了探讨.在SAP2000与PERFORM-3D软件中,采用局部纤维铰梁单元,对6个PC平面框架建立了弹塑性分析模型,并对其进行了静力弹塑性分析(Pushover分析)与动力弹塑性时程分析.计算结果表明:按照现行规范设计的PC框架,基本上可以满足8度区罕遇地震作用下的抗震要求,但是结构在大震作用下形成的是以底层柱端出铰为主的梁柱铰屈服机制,对结构抗震不利;随着柱端弯矩增大系数的增加,结构的局部构件抗震性能以及屈服机制均有很大程度的改善,当边柱和中柱的柱端弯矩增大系数分别增加到2.0,1.8时,预应力混凝土框架结构能够实现对结构抗震有利的以梁出铰为主的梁柱铰屈服机制,甚至是梁铰屈服机制.因此,建议在进行预应力抗震技术规程的修订时,适当提高框架结构柱端弯矩增大系数的取值.

悬臂变截面空心柱受突加荷载作用的冲击分析

悬臂变截面空心柱是工程上应用较广的结构形式之一。根据冲击力学理论,考虑惯性力的影响,研究了悬臂变截面空心柱在突加荷载作用下的动力特性;基于不同荷载位置和荷载量值所对应的运动模式,推导了塑性铰的位置参数、杆件的加速度和弯矩、剪力的公式;分析了荷载值的大小、荷载作用位置、柱的跨度、横截面直径和壁厚对塑性铰位置参数和悬臂端点加速度的影响。结果表明:塑性铰的位置参数η与荷载位置参数ξ、直径D0以及壁厚th的关系基本相同;悬臂端的加速度aA随ξ、L、D0、th的变化趋势类似。