洞桩法地铁车站边桩结构受力机制的模型试验设计

为了方便学生更形象地理解洞桩法地铁车站边桩结构的受力机制,该文以广州地区某洞桩法地铁车站工程为依托,设计了一种简化的洞桩法车站边桩结构模型试验。基于该试验方法,演示分析了边桩结构在洞桩法车站开挖过程中的施工力学行为规律,并对比研究了不同桩型布置参数下的桩后土压力、边桩结构的力学和变形规律。通过该试验,为学生展示了洞桩法边桩结构模型的设计、制作、试验具体操作及数据监测的全过程,从而让学生更好地掌握洞桩法车站边桩结构力学行为演变规律,以及采用不同边桩布置型式的力学行为差异。

后植筋组合梁锚固法静载荷试验技术研究

以山西首例素混凝土桩后植筋组合梁锚固法静载荷试验为背景,介绍了后植筋组合梁锚固法静载荷试验基本原理、检测工序等,着重阐述了其计算方法和技术要点。对检测方案的设计计算、控制因素和检测结果进行了分析总结,为今后该方法在本地区的应用提供参考,同时也为该检测方法在本地区的推广提供依据。

基于差分法的双排抗滑桩结构内力计算

为研究有连梁双排抗滑桩快速有效的内力计算模型,在对有连梁双排桩进行受力分析的基础上,将有连梁双排抗滑桩结构简化为在桩顶连系梁零弯矩处断开的2根单桩结构,通过对双排桩受力进行叠加得到前后排桩桩顶连梁传递的弯矩与剪力,基于有限差分法建立了有连梁双排抗滑桩受荷段、嵌固段全桩内力计算模型,进而对有连梁双排抗滑桩桩体内力进行了计算。同时,通过大型室内模型试验内力实测结果对所计算结果进行了对比验证。结果表明:(1)模型试验结果与所建计算模型得到的桩顶位移与桩身弯矩值吻合较好,说明简化计算模型具有一定的适用性;(2)二者的后排桩最大弯矩出现位置略有偏差,计算得到的最大弯矩位置更接近实际桩体破坏位置,进一步验证了全桩内力计算模型的可靠性;(3)所建有限差分计算模型避免了将受荷段与嵌固段利用连续条件进行迭代的复杂运算过程,大大提升了计算效率,为实际工程提供了一种快速高效的有连梁双排桩内力计算方法。

高速铁路简支钢-混结合箱梁振动特性研究

对一高速铁路32 m简支钢-混结合箱梁进行锤击试验,分析其振动特性。建立轨道-桥梁垂向耦合有限元模型,利用谐响应分析计算轨道-桥梁系统各板件的速度导纳,与试验结果进行对比,验证模型的有效性后分析振动在梁上的传递特性。采用虚拟激励法得到行车条件下的轮轨力,作用于有限元模型上,讨论钢-混顶板的混凝土厚度、扣件刚度等对钢-混结合箱梁振动的影响。为钢-混结合梁振动的进一步研究提供参考。

考虑横隔板局部刚域的宽幅钢-混组合梁桥荷载试验研究

在主梁高度既定的情况下,长宽比大的桥梁横向抗弯刚度相对较大,桥面荷载横向分布对主梁应变及挠度在横桥向的响应程度影响较小;但对于长宽比小的宽幅桥梁,桥梁整体的横向抗弯刚度对应变及挠度的分布影响会急剧增大,对于分离式主梁桥梁,传统的梁格法荷载试验模型在模拟横向抗弯刚度时会产生误差,影响最终的检验结果评判精度。本文以宽幅钢-混组合梁桥荷载试验为例,采用梁格法模型计算了横隔板与主梁交接处局部刚域对理论应变和挠度横向分布的影响,结合板单元+实体单元模型和现场实测数据进行对比分析,研究结果可为宽幅分离式主梁桥梁的荷载试验及有限元模型修正提供参考。

一种锚索框架梁内力计算新方法及现场试验

为使现有框架梁内力计算结果更加符合工程实际,采用理论计算及现场试验2种方法分析框架梁内力分布规律,考虑框架梁材料的非单一性给出了一种新的计算方法,引入实测弯矩计算方法对现场试验数据进行整理,并将试验结果与理论结果进行对比。结果表明:理论结果与试验结果所得框架梁弯矩的分布趋势基本一致;采用换算截面法求解梁的截面惯性矩,所得结果可以提升框架梁的抗弯能力,进而减小框架梁截面配筋率;锚固力是影响框架梁内力的一个重要因素,锚固力越大框架梁的弯矩越大。

基于拟水平正交试验法的大跨连续梁桥冲击系数计算研究

大跨连续梁桥因其线性流畅、适应性强等特征,在我国公路建设中广泛应用。近年来,随着交通特征逐渐快速化、重载化,车桥耦合振动问题不容小觑。为研究重载车辆作用下桥梁冲击系数变化规律,基于车桥耦合振动理论,考虑桥面不平度、行车速度、车辆载重、桥梁阻尼比、车辆悬架刚度和车辆悬架阻尼6个参数的影响,然后利用正交试验法设计25种试验工况,逐步回归得到大跨连续梁桥冲击系数计算公式。研究结果表明:对挠度冲击系数影响较为显著的参数有:桥面不平度、车辆悬架刚度、车辆载重;对弯矩冲击系数,桥面不平度这一参数影响最大。挠度冲击系数、弯矩冲击系数的相关系数分别为0.896、0.856,回归模型拟合度良好。试验结果可为相关规范中大跨连续梁桥冲击系数的修订提供参考。

钢-混凝土组合-叠合梁裂缝宽度计算方法研究

钢-混凝土组合-叠合梁是以提高负弯矩区组合梁的抗裂性为目的的一种新型结构。为研究该结构的裂缝开展和分布规律、裂缝宽度的计算方法,对2片钢-混凝土组合-叠合梁进行了负弯矩作用下的抗弯试验,探讨了裂缝的产生、发展和分布规律。通过与双面组合梁的裂缝发展规律对比验证了组合-叠合梁优越的抗裂性。基于试验结果讨论了组合-叠合梁裂缝的发展和分布规律;考虑钢与混凝土间叠合界面的初始粘结等作用,在开裂弯矩计算公式中引入界面系数,公式计算结果与试验结果吻合良好;最后,评估了《混凝土结构设计规范:GB50010—2010》和国内常用组合梁裂缝宽度计算公式对组合-叠合梁的适用性,经过修正得到了适用于组合-叠合梁裂缝宽度的计算公式,可为该类型结构的裂缝计算提供理论依据。

共固化多层阻尼夹嵌复合材料梁的自由振动分析

为获得大阻尼复合材料结构,开展了共固化多层阻尼膜夹嵌复合材料梁的动力学性能研究。基于一阶剪切变形理论和Hamilton原理,提出并推导了该结构的动力学方程,运用变分原理和伽辽金法求解了,在固支边界条件下的自由振动特性理论解,通过仿真和试验对理论可行性进行了验证,揭示了参数变化对一阶固有频率和阻尼比的影响,为多层阻尼膜在复合材料结构中的优化设计提供了理论依据。

新型部分填充工字钢组合梁受剪性能试验研究

为增大钢材利用率,提高组合梁受剪性能,提出了一种新型部分填充工字钢组合梁,并以栓钉排布方式、剪跨比以及混凝土填充量为参变量,采用“力-位移控制”的加载方式,对4根新型组合梁及对比工字钢梁进行了静力荷载作用下的受剪性能试验研究;对比分析了新型组合梁和对比工字钢梁受力过程中的破坏形态、剪力-转角曲线、剪力-应变曲线以及承载力变化情况。结果表明:剪跨比1.6≤λ≤2.0的组合梁发生剪压破坏,剪跨区有贯通的主斜裂缝;剪跨比为1.15的组合梁发生斜压破坏,剪跨区形成多个受压短柱,混凝土大面积剥落;剪跨比从1.6减小至1.15时,极限承载力相应提高了31.8%;混凝土的存在使新型组合梁的受剪承载力较普通的工字钢梁提高了33.3%;翼缘栓钉的存在提高了组合梁截面的组合作用,使混凝土能充分发挥其抗压能力,极限受剪承载力相应提高了5.8%~29.1%,组合梁延性和刚度也相应增大;结合试验实测数据,基于新型部分填充工字钢组合梁的构造特点,采用组合结构设计规范中受剪承载力计算公式,公式计算值与试验值吻合较好,该公式可为实际工程中的结构设计提供一定参考。

斜坡桩水平循环特性模型试验及有限杆单元解

为了揭示斜坡效应和循环弱化效应共同影响下的斜坡桩水平循环特性,进行了不同循环次数、荷载幅值及坡度下的单向水平循环加载试验,并将水平静载试验作为对照,揭示了桩顶位移、桩身弯矩及地基反力等变化规律。综合考虑二阶效应及桩-土相互作用的影响,对单元刚度矩阵进行了改进,提出了有限杆单元解。将理论预测曲线等与实测曲线及幂级数法计算结果进行了对比,验证了有限杆单元解的合理性。结果表明:桩身弯矩及位移均随循环次数非线性增加,最大弯矩位置逐渐从无量纲深度z_(α)=1.25下移到z_(α)=1.75;桩顶无量纲位移y_(0,α)与循环次数n之间的关系符合幂函数y_(0,α)=An^(0.11);当荷载幅值由20 N增加到40 N时,最大无量纲弯矩由0.010增加到0.029,位置均保持在z_(α)=1.7附近;当坡度由30°增加到60°时,最大无量纲弯矩由0.011(z_(α)=1)增加到0.025(z_(α)=2.5)。

无筋钢纤维混凝土管片承载力设计方法研究

在盾构管片中掺入钢纤维可增强构件的力学性能和耐久性,减小配筋量甚至取代钢筋,是一种低碳高效的新型材料。但受限于有关规范的缺失,无筋钢纤维管片(SFRC)在国内难以推广。综合调研国内外现行相关设计规范,对比钢纤维混凝土承载力的计算思路,结合室内力学试验与不同偏心状态管片正截面的应力分布,得到了精细化描述的无筋钢纤维混凝土正截面的承载力计算公式。主要结论如下:1)现行相关规范低估了钢纤维的力学作用,且无法准确描述其多样化的特点;2)结合切口梁试验开裂的破坏特征与试验值,得到了等效抗拉强度优化计算方法;3)根据优化等效抗拉强度定义截面大、小偏心的判断方式;4)分别给出全截面、小偏心与大偏心受压三种类型的正截面承载力计算方法。

桩柱一体结构环梁节点力学性能试验研究

在既有建筑增设地下空间的托换过程中,传统钢管桩或锚杆静压桩方法存在吊装焊接不便或桩基过密等缺陷。据此,提出了桩柱一体技术,将钻孔灌注桩同时作为桩基和立柱,保证了施工质量和效率。桩柱一体结构体系中梁柱节点的力学性能是影响其安全性的关键,故设计了3种桩柱一体结构与环梁节点的界面连接形式,进行了现场荷载试验。试验结果表明,桩柱一体结构体系中梁柱节点的破坏模式为环梁的弯剪破坏,荷载下梁柱界面未发生滑移,证明了桩柱一体技术的安全性。对试验结果分析后,表明灌注桩-环梁节点的配筋设计可参考现有的钢管桩-环梁节点相关规范,并得到了桩柱一体结构体系承载力计算的实用公式。

桩柱一体结构环梁节点设计方法

既有建筑增设地下空间的托换过程中,常采用的锚杆静压桩托换和一柱一桩(多桩)等方式均存在一定的制约因素,为此,提出了新型桩柱一体-环梁结构体系。桩柱一体-环梁结构体系,以低净空钻孔灌注桩施工技术为基础,将钻孔灌注桩同时作为桩基和地下室结构永久柱,解决了锚杆静压桩桩数过多、一柱一桩难以在既有结构中施工的问题。3种桩柱一体-环梁节点的界面连接形式的现场载荷试验结果表明,灌注桩-环梁节点的配筋可参考现有的钢管桩-环梁节点相关规范进行设计。基于对桩柱一体-环梁结构体系设计方法的研究成果,提出了一系列设计相关内容。

基于Morris方法的压电悬臂梁结构参数灵敏度分析

作为常见俘能器之一的压电俘能器,其结构参数的合理化设计决定着俘能器输出功率的大小,分析影响压电俘能器输出功率的关键结构参数具有十分重要的意义。以压电双晶梁为研究对象,运用Morris方法对其结构参数进行了全局灵敏度分析,并使用正交试验方法对灵敏度排序结果进行验证。结果表明,在给定参数变化范围内,压电梁厚度和长度分别是影响谐振频率和峰值功率的两个最重要参数。压电梁宽度对系统输出性能影响最小,且与其它参数的交互性相对较弱。灵敏度分析方法对压电悬臂梁结构优化设计具有指导意义。

基于荷载试验的装配式T梁桥横向分布计算

为了研究T形梁桥主梁受力分布情况,分别基于既有横向分布理论和在役桥梁荷载试验计算分析其横向分布的特征与区别,以一孔40 m跨径桥梁为研究对象,分别采取刚性横梁理论计算方法、有限元法和荷载试验下挠值反算方法计算了依托桥梁工程的荷载横向分布系数,结果表明:3种计算方法下桥梁荷载横向分布规律基本一致,但实测横向分布系数小于刚性横梁法理论和有限元计算结果,且力的分布更加趋于均匀,这是因为实桥形成整体受力体系,荷载传递效率更高,能够尽可能均匀地分布开来,采用理论方法和有限元法计算T梁桥的荷载横向分布系数结果具有更高的安全储备。

复合材料波纹腹板梁坠撞试验与数值模拟

为了探究复合材料波纹腹板梁在坠撞过程中的吸能性能,对复合材料波纹腹板梁试验件进行了动态冲击压溃试验研究,得到了试验件的损伤破坏形貌以及载荷和能量的历程曲线。基于ABAQUS/Explicit平台二次开发得到了模拟复合材料波纹腹板梁冲击压溃过程的仿真分析模型,模型采用了改进的Hashin损伤判定准则和Choi-Chang准则综合判断单元失效,并结合Cohesive界面单元,可较为真实地反映所研究复合材料层合结构的各向异性和渐进损伤特性。通过数值模拟得到了能量评估参数比吸能(Specific energy absorption,SEA)和平均压溃载荷,与试验结果进行了对比分析。基于仿真分析模型,本文进一步研究了不同波数的复合材料波纹腹板梁的吸能能力。数值模拟结果表明:波纹腹板梁在冲击载荷作用下发生了渐进压溃失效;平均压溃载荷的相对误差较小,验证了模型的有效性;在腹板单波长度不变的情况下,波纹腹板梁的长度对抗冲击吸能的影响较大。当波纹腹板梁长度较小时,结构容易失稳,无法有效地吸收能量。

上海轨道交通17号线西延伸工程先张法U型梁预应力张拉与锚下应力测试

介绍了上海轨道交通17号线西延伸工程先张法预应力U型梁生产线布置、张拉工装与设备、张拉工序、同步张拉措施等,计算了3×30m跨U型梁张拉工艺下预应力损失和张拉伸长值,并选择U型梁典型部位预应力筋对其张拉过程中的锚下应力进行测试。

梁-弹簧单元在内法兰螺栓简化中的应用

内法兰数值模型内含的螺栓接触行为极易导致其计算不收敛,耗费大量的计算时间.为平衡计算成本和精度,构建螺栓连接结构的简化分析模型是主要手段之一.本文对多点约束-梁单元法进行了改进,提出一种梁-弹簧单元组合的螺栓简化方法,该方法使用梁单元替代螺栓,使用动力耦合约束和弹簧连接等效螺栓接触,用经过修正的虚拟热变形法施加螺栓预紧力.结果表明:该方法的分析时间和多点约束-梁单元法接近,相对全模型缩时约50%,计算精度更高、误差更小.采用该方法对通信单管塔内法兰连接节点进行分析,与精细模型和缩尺实验比较结果证明,该方法在内法兰结构中有较强的适用性.

预制边梁防撞墙一体化施工可靠性测试验证方法研究

为对预制边梁防撞墙一体化施工方法的可靠性进行测试验证,确保施工质量,提高产能和功效,依照文献对比法和理论分析法,首先就支座室内抗压弹性模量测试进行了分析,其次提出了现场临时支座转换试验,通过测试支座应变值大小及应力分布情况来确定预制边梁防撞墙一体化施工方法的可靠性。通过该测试验证方法,可判断确定边箱梁在施工过程中所应采用的支座方式以及需要增加的焊接点数量等施工工艺参数。