配筋率对钢箱-UHPC组合梁裂缝特征的影响

为研究钢箱-超高性能混凝土(UHPC)组合梁负弯矩区裂缝特征,设计制作了3根配筋率分别为1%、2%和3%的UHPC翼板部分充填砼窄幅钢箱组合梁,通过对不同配筋率的试验梁进行反向加载试验研究组合梁的裂缝发展特征,并对最大裂缝宽度、裂缝间距及开裂荷载进行对比分析。研究结果表明:试验梁在不同配筋率条件下,UHPC面层裂缝发展明显不同,配筋率越高最大裂缝宽度越小,裂缝越密集,开裂荷载越大;与配筋率为1%的试验梁相比,配筋率为2%和3%的试验梁的开裂弯矩分别提高了30.3%和65.2%;可根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362—2018)中的裂缝宽度计算公式乘以0.78的修正系数,来计算窄幅钢箱-UHPC组合梁负弯矩区的裂缝宽度。

7050-T7451铝合金铣削参数多指标优化研究

通过Spike切削力测量设备及在线监控系统,采用单因素试验,研究硬质合金刀具铣削7050-T7451铝合金时,主轴转速、铣削宽度、铣削深度、进给速度以及顺、逆铣加工方式分别对刀具所受弯矩、表面粗糙度及功率的影响。运用正交试验法,通过S/N比分析和方差分析,获得7050-T7451铝合金的最优铣削参数。研究表明:顺铣更适用于7050-T7451铝合金的铣削加工;刀具所受弯矩随着主轴转速的增加而逐渐减小,最终趋于平稳,并随着铣削宽度、铣削深度及进给速度的增加而增加;表面粗糙度随主轴转速的增加呈先减小后增加;各铣削参数与加工功率均呈正相关关系;为获得较低加工弯矩和功率、较好表面质量,应取较高的主轴转速、较低的进给速度和铣削宽度,7050-T7451铝合金的最优铣削参数水平为A_(3)B_(1)C_(2)D_(1),即n=6000r/min,a_(e)=3.0mm,a_(p)=1.6mm,v_(f)=1500mm/min。

隔震层上支墩与上层柱外侧偏心对齐影响分析

根据最新建设工程抗震管理条例,位于高烈度区的学校类建筑均需进行减隔震设计。隔震设计中,为了方便隔震垫的安装,隔震层上下支墩截面每边要比隔震垫边缘大100mm,因此隔震层上下支墩截面通常大于上层柱截面。为了避免竖向荷载偏心作用下的附加弯矩对隔震支座产生不利影响,设计时通常采用隔震层上支墩与上层柱保持中心对齐的做法。但是边柱、角柱中心对齐之后将会使得上支墩突出建筑外轮廓,对建筑立面及雨落管的布置均会产生不利的影响。本文结合具体工程案例,分析上支墩与上层柱外侧偏心对齐对隔震支座受力的影响。分析结果表明,上支墩与上层柱偏心导致的附加弯矩对上支墩及隔震支座的影响较小,附加弯矩主要由与之相连的隔震层梁及上层柱承担,并根据隔震层梁及上层柱线刚度比进行分配。通过分析可知,对于常规柱跨及常规荷载作用下,为了保证建筑效果,多层建筑边柱、角柱位置可以将上支墩与上层柱外侧偏心对齐。

单拱肋下承式连续梁拱组合桥梁拱协作机理

以单拱肋下承式连续梁拱组合桥西宁祥瑞街大桥为工程背景,基于吊杆力相等假定和膜张力假定,采用结构力学的方法,推导出梁拱组合体系在均布荷载作用下,拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比表达式,以此揭示梁拱协作机理。采用四次抛物线对吊杆力进行拟合,通过对公式、有限元计算结果进行误差分析,得出吊杆力修正系数,以此减小吊杆力相等假定带来的误差。同理,采用余弦荷载对吊杆力进行拟合,通过对吊杆力公式、膜张力公式计算结果进行误差分析,得出膜张力修正系数,以此减小膜张力假定带来的误差。最终结合吊杆力修正系数和膜张力修正系数,计算出主梁跨中挠度、拱肋跨中挠度以及吊杆力分担外荷载比例的修正系数分别为1.1、1.2、0.9,以此减小公式误差。

结构参数对梁拱协作机理的影响

以西宁祥瑞街大桥为工程背景,该桥为单拱肋下承式连续梁拱组合桥,以力学分析和有限元建模为主线,围绕梁拱协作机理和结构参数两方面进行研究。根据拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的表达式,结合工程背景,绘制各参数(吊杆拱肋等代弯矩刚度比、梁拱截面抗弯刚度比、矢跨比、轴向变形放大系数、边中跨比、边中跨抗弯刚度比)与拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响曲线,分析各参数对拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响。为设计人员在方案设计初期,拟定较为合理的结构参数提供了力学依据。

T形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究

为了研究T形圆钢管节点受弯抗震性能,进行了支主管直径比不同的2个节点受循环往复弯矩作用下的试验研究。试验结果表明:节点主要耗能方式为主管管壁的塑性变形和裂纹扩散,在试验后期还有一部分耗能来自支管根部管壁的塑性变形;最终破坏模式为节点域主管管壁延性撕裂破坏;节点的荷载—相对位移滞回曲线饱满,开裂后节点承载力逐渐下降,裂纹延性扩散,表现出良好的抗震耗能能力。试验所得的极限承载力比规范计算值高了20%~33%。对比2个节点的试验数据及结果,发现支主管直径比较大节点的延性和耗能能力均比支主管直径比中等节点的更好。

隧道初期支护结构安全性评价荷载分配比例研究

隧道设计目前仍然以工程类比法为主,理论计算验证为辅,在初期支护钢拱架结构安全性评价过程中,《公路隧道设计细则》(JTG/T D70—2010)对弯矩分配的方式与实际结构受力情况稍有偏差,导致依据规范选取的衬砌支护参数在进行综合安全系数计算时,计算结果不满足规范要求。文章针对这一问题,依据材料变形协调一致原理对初期支护结构的弯矩分配方法进行优化,推导出钢拱架与喷射混凝土弯矩分担比例公式,按照公式计算出的弯矩分担比例与数值模拟方式计算出的钢拱架弯矩分担比例比较,结果基本吻合。工程实例验证结果显示,按照荷载分配比例计算的安全系数与数值模拟计算的安全系数结果相近且具有一定的包容性,优化后的弯矩分配方法具有推广价值。

双金属复合管屈曲失效机理及临界载荷研究

为探究双金属复合管的屈曲失效机理,利用ABAQUS软件建立了双金属复合管有限元模型,考虑成型残余应力的存在,分析了弯曲过程中弯矩、椭圆度和内衬褶皱幅值随曲率的变化规律;研究了内衬管屈服强度、内衬管径厚比以及外基管径厚比对双金属复合管屈曲失效的影响,并进一步给出了临界弯矩和临界曲率的预测公式。分析结果表明:屈服强度更高的内衬管可提高复合管的临界弯矩,但会降低复合管的临界曲率;更小的内衬管径厚比和外基管径厚比均可提高复合管的临界弯矩和临界曲率;相较于临界弯矩,内衬管屈服强度和径厚比的改变对临界曲率影响更为明显,外基管径厚比的改变则对两者均具有十分明显的影响;临界弯矩和临界曲率公式预测结果与有限元计算结果的相对误差不超过4%和12%。所得结论可为双金属复合管的设计和安全评价提供参考依据。

山区乡村房屋模型洪水冲击试验研究

洪水对山区乡村房屋冲击作用的试验研究成果,可为山区乡村房屋的抗洪设计和抗洪能力评价提供依据。试验主要研究到溃口不同距离处的乡村房屋所受的洪水冲击作用。采用3种开洞率模型进行试验,研究洪水在不同距离、不同开洞率的情况下对房屋结构的冲击荷载分布、冲击力大小以及冲击弯矩的影响,得出了荷载分布规律和冲击力、冲击弯矩的变化规律。研究结果表明,迎水面冲击荷载沿水平方向的变化无明显规律,沿竖直方向随着高度的增大而逐渐减小;冲击力随着房屋到溃口距离的增大而增大,而开洞率对其影响不明显;冲击弯矩、冲击作用力随着距离的增大而增大,随着开洞率的增大而减小。

电梯导轨反弯矫直弹塑性变形分析

电梯导轨是电梯的重要组成部件,它的平直度直接影响电梯的运行性能,如平稳度、噪声等。本文应用材料力学与弹塑性力学理论,分阶段推导了电梯导轨T型钢进入弹塑性弯曲变形时中性层的变化规律及弯矩的表达式,给出了弯矩比与弹区比的关系式,为其矫直参数的设计计算提供一定的参考。

交通荷载作用下HDPE管道附加弯矩变化规律研究

近年来,高频重载交通作用致使埋地HDPE管道压屈,进而导致管道破坏事故频发。弯矩是评价管道压屈的重要指标之一。然而,现阶段鲜有关于交通荷载作用下管道附加弯矩的相关研究报道。以管道工程中广泛采用的HDPE管道为研究对象,基于现场足尺试验和数值计算,研究了交通荷载作用下埋地HDPE管道附加弯矩的影响因素及变化规律。研究结果表明:(1)相同管道直径和埋深条件下,交通荷载引起管道的超载弯矩比n(即附加弯矩与管道初始装配弯矩的比值)与交通荷载的大小呈线性关系,且n为定值;(2)n的大小与管顶埋深成指数函数关系,管径对n值的影响可以忽略不计。基于现场试验和数值计算结果,本文提出了交通荷载作用下HDPE管道最大附加弯矩的经验公式,并对经验公式的有效性进行了验证。

钢混组合梁负弯扭作用下的受力性能试验研究

为了研究钢—混组合梁在负弯矩和扭矩联合作用下(以下简称负弯扭)的受力性能,以初始扭弯比和抗剪连接度为参数,对4片钢—混凝土组合箱梁分别进行不同偏心距下的反向集中力加载实验,得到了荷载—挠度和荷载—扭转角曲线、截面应变和结合面纵横向滑移分布规律,以及混凝土板裂缝开展规律。试验结果表明:在负弯扭联合作用下,组合梁极限承载力和结合面抗剪刚度均随初始扭弯比的减小和剪力连接度的增加而增大;横隔板对截面应变沿横向的分布规律影响较大,有横隔板处,加载侧应变较小,相反侧应变较大;无横隔板处相反;仅受弯矩时混凝土板裂缝为横向裂缝,负弯扭作用下出现倾角40°左右的斜裂缝,横向钢筋的设置对裂缝间距影响较大。

大断面盾构隧道结构横向刚度有效率的原型试验研究

通过对盾构隧道横向刚度有效率的影响因素进行分析,提出了针对大断面水下盾构隧道横向刚度有效率的原型试验求解方法,进而对南京长江隧道及广州珠江狮子洋隧道管片衬砌结构开展原型试验,得出两座隧道管片结构η和ξ随荷载条件变化的规律。结果表明,在同等荷载条件下,断面越大,η越小,对应ξ越大,错缝结构的η大于通缝结构。正弯区与负弯区的ξ不同,对于不同的管片结构型式,ξ与η的对应关系不同。同时,针对两座隧道不同结构形式给出了η,ξ的关系曲线,并提出了10 m级和15 m级水下盾构隧道通缝与错缝条件下η与ξ的建议值。

基于NAPA大宽深比船舶总纵强度计算方法及分析

以大宽深比船舶为研究对象,根据梁理论基本原理,以某近海油船为实例,提出一套基于船舶设计软件NAPA进行总纵强度计算方法和步骤。并与传统手工计算结果相比较,结果表明该方法比传统方法具有较高的计算精度和效率。

叠层梁理论在复合顶板受力分析中的应用

为分析复合顶板稳定性及锚杆组合作用,将叠层梁理论应用于复合顶板中,对叠层梁非共同曲率、共同曲率及整体梁模型进行对比,分析了不同模型下复合顶板梁的弯矩分配规律、拉应力大小与比值及其影响因素,得到了各模型适用条件。研究表明:3种模型计算的复合顶板稳定性差别较大,当高跨比大于1/3时,可将复合顶板叠层梁近似看作共同曲率模型来处理;当高跨比小于1/3时,应将叠层梁按照非共同曲率模型进行分析;当层间黏结力未发生破坏时,可用整体梁模型来处理。分析得出复合顶板锚杆主被动加固机理,主要是防止复合顶板由整体梁向共同曲率叠层梁及非共同曲率叠层梁转化,实现由非共同曲率叠层梁向整体梁转化,从而增强复合顶板抗弯能力及巷道稳定性。

相邻梁段周期比对伸缩缝处的碰撞响应分析

针对相邻两联连续梁桥伸缩缝处的碰撞现象,基于其周期不一致而表现出的动力差异性,进行动力时程分析,采用直接积分法研究了地震作用下相邻联的非同向振动和伸缩缝处的碰撞响应。分析结果表明:不同周期比的相邻梁体,在地震动作用下产生的碰撞响应不同,加速度峰值小持续时间长的地震波对伸缩缝处的碰撞响应较小;碰撞对严重不同向振动的相邻两联(T2/T1<0.5)的地震响应影响很大,随着相邻两联周期比的增大,碰撞对结构地震反应影响逐渐减小。

热粘合换位导线弯曲性能的试验分析

对导线RP0.2、弹性模量、惯性矩、弯曲刚度和弯曲应力等参数进行了测试、计算和分析。

基于OpenSees的RCS组合框架结构抗震性能模拟分析

选取已有钢筋混凝土柱—钢梁组合结构(RCS)框架的低周期反复试验数据,采用地震工程开源模拟软件OpenSees对其进行有限元模拟,对比骨架曲线与滞回曲线,试验结果与有限元结果吻合较好。随后考察弯矩放大系数(Mc/Mb=0.86、1.48、2.04)、柱轴压比(n=0.06、0.2、0.3、0.6、0.8)对抗震性能的影响,得到了各参数下框架的滞回曲线、骨架曲线和各特征阶段的荷载与位移值。分析了框架的破化过程、延性与强度退化。结果表明:RCS组合框架滞回曲线饱满,具有良好的变形及耗能能力;随着弯矩放大系数的减小、柱轴压比的增大,框架的水平极限承载力降低、屈服状态提前、位移延性降低。分析结果可供有关研究或工程应用参考。

负弯矩作用下蜂窝组合梁的承载力

蜂窝组合梁能降低建筑层高,为了研究蜂窝组合梁负弯矩区段承载力,设计了两个蜂窝组合梁试件,并进行了静力加载试验,研究了扩张比、第一洞口间距对蜂窝组合梁的强度、刚度和破坏模式的影响.试验结果表明:对于扩张比小于1.3的试件,蜂窝组合梁在近支座截面或第一洞口中心截面发生弯曲破坏;在扩张比给定的情况下,蜂窝组合梁的第一洞口间距主要影响蜂窝组合梁的破坏模式;当近支座截面和第一洞口截面同时为蜂窝组合梁的破坏控制截面时,钢梁扩张比对蜂窝组合梁的强度与刚度影响较大.在试验研究的基础上提出了近支座截面的名义抗弯承载力计算方法,该方法同时考虑了构件的破坏模式与两个控制截面的抗弯承载力,公式计算值与试验值吻合.

铁路连续槽形梁桥静力特性分析

为给铁路连续槽形梁桥结构简化计算和优化设计提供理论依据,以某(40+64+40) m箱形截面铁路连续槽形梁桥为背景,进行铁路连续槽形梁桥静力特性分析。采用ANSYS软件建立该桥空间实体有限元模型,分析桥梁变形、控制截面应力分布、边梁和道床板的受力特点以及边梁和道床板分担纵向弯矩的比例,并对不同截面槽形梁桥的边梁与道床板承担纵向弯矩比例进行对比。结果表明:在恒载及列车活载作用下,中支座附近边梁向槽内倾斜,槽口减小;主跨跨中和边支座附近边梁外斜,槽口略微扩大;全桥各截面边梁下缘最大压应力明显大于道床板下缘最大压应力,截面下缘应力分布不均匀现象显著,剪力滞效应突出;该桥边梁和道床板在主跨跨中截面分担纵向弯矩的比例为1.41∶1,在两中支座处截面的分担比例分别为3.78∶1和4.00∶1,主跨跨中截面边梁承担弯矩的比例较低;槽形梁桥边梁与道床板的弯矩分担比例与二者的竖向抗弯刚度比呈正相关;箱形截面槽形梁相较其它截面槽形梁具有更大的抗弯刚度,可实现更大的跨度。