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。

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。

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。

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。

国内外规范“强柱弱梁”屈服机制分析与对比

对广东省地方标准DBJ/T15—92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》、我国GB50011—2010《建筑抗震设计规范》以及美、欧、日规范关于混凝土框架结构“强柱弱梁”的设计规定进行介绍,从柱端弯矩增大系数、楼板作用等各规范关于“强柱弱梁”规定的差异进行比较,指出广东《高规》在内力调整措施上与其他规范不同,在抗震性能设计中通过构件重要性系数和承载力利用系数实现结构“强柱弱梁”屈服机制,更容易调整超强地震下引人的柱梁安全系数比指标,并给出框架梁端翼缘宽度范围内楼板钢筋的具体规定,减少梁配筋量。基于各规范设计规定,结合Pushover分析及动力弹塑性分析以6层RC框架结构作为对象进行计算分析,对梁柱钢筋用量、柱梁安全系数比、梁柱损伤及耗能情况等进行综合比较,分析RC框架结构各规范关于“强柱弱梁”规定的效果,该算例广东《高规》的柱配筋量、柱梁安全系数比较大,在实现“强柱弱梁”屈服机制方面效果较好。

UHPC梁开裂弯矩适用计算方法研究

为探究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)梁抗开裂性能,通过4点弯曲试验研究了不同纤维类型、掺量及配筋率对梁受弯抗开裂性能的影响.基于试验结果,结合理论分析及数值模拟,对比了不同开裂弯矩计算方法结果,并探究了多种UHPC受拉本构对开裂荷载计算值的影响.分析了不同方法所得结果的差异及原因,提出了一种超高性能混凝土梁开裂弯矩计算方法.结果表明:UHPC抗拉强度是影响梁开裂弯矩的最直接因素,提高梁配筋率、增大纤维掺量、改变纤维形状有利于提高梁的抗开裂性能,但作用有限;截面平衡法、等效截面法计算结果偏大,美国FHWA规范的计算结果与试验值较为吻合,但相关性不好;收集相关文献数据验证表明,本文方法能准确预测超高性能混凝土梁开裂弯矩.

分段摇摆墙内力改进效果研究及影响参数分析

在保证对结构变形、抗震性能改进效果的情况下,采用分段摇摆墙的形式可有效降低摇摆墙自身的内力需求,并且该形式具有制作更简单、运输更便利、安装更简易的优势。为了分析摇摆墙采用分段形式后对摇摆墙内力的改进效果,文中结合分段摇摆墙的特征及与整段摇摆墙不同的边界条件,推导了铰接分段摇摆墙-框架结构的位移和摇摆墙内力的简化计算公式,并进一步开展了摇摆墙刚度比和摇摆墙分段数目对摇摆墙内力的影响效果分析,且与整段摇摆墙的相应情况进行了对比。研究结果表明:将摇摆墙分段可以大幅降低摇摆墙的内力峰值、缩小内力值的变化区间,在均匀荷载作用时各分段摇摆墙的弯矩和剪力分布规律类似,且整段摇摆墙的弯矩峰值是分段摇摆墙的m2倍、整段摇摆墙的剪力峰值是分段摇摆墙的m倍,而在倒三角形荷载作用下时,上段分段摇摆墙的弯矩和剪力比下段分段摇摆墙的大;刚度比在1.0~5.0这一适当的区间内变化时,刚度比对摇摆墙内力的影响效果明显,且影响程度随摇摆墙刚度比增大呈先增大后减小的规律,但当摇摆墙刚度比在此适当区间之外(无论取值过大还是过小),摇摆墙内力改变情况则对刚度比变化变得不敏感,此时刚度比对摇摆墙内力的改善效果不佳;分段摇摆墙内力幅值的降低幅度会随着分段数目的增加而减小,在采用分段摇摆墙时分段数目不宜过多。除此之外,通过分析还可得,刚度比与分段数目这两个参数对摇摆墙内力的影响效果相对独立,影响效应不耦合。

圆钢管再生混凝土框架滞回性能有限元分析

为研究不同设计参数下圆钢管再生混凝土框架的滞回性能,在课题组前期研究基础上,建立了圆钢管再生混凝土框架抗震性能有限元模型,对8个试件进行了有限元分析,通过改变轴压比、梁柱线刚度比、梁柱屈服弯矩比等参数来研究圆钢管再生混凝土框架滞回性能指标。结果表明:不同变化参数下试件的滞回曲线均呈现梭形且较饱满。轴压比从0.2增至0.4时,位移延性系数前期增加后期减小,但均大于3.20;试件耗能系数能达到0.30以上。梁柱线刚度比从0.4增至0.79时,试件初始刚度增加了4.16%;位移延性系数变化幅度远远小于5%且均大于3.45。梁柱屈服弯矩比从0.15增至0.4时,位移延性系数降低16.52%;试件耗能系数能达到0.38以上且破坏点的耗能系数约为屈服点的2倍。随着加载位移的增加,不同变化参数下试件刚度逐渐退化,且退化速率逐渐趋于平缓。

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。

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。

抗滑建筑桩基参数研究

为优化抗滑建筑桩基的设计,以ANSYS数值模拟和室内模型试验为研究方法,探讨抗滑建筑桩基在不同荷载比和嵌固深度比条件下的桩身位移和内力,所得结果为:0.30为抗滑建筑桩基的最佳荷载比,0.40为抗滑建筑桩基在最佳荷载比条件下的最佳嵌固深度比。从所得结果看,抗滑建筑桩基在最佳荷载比和最佳嵌固深度比下有最佳性能,在后续类似设计研究中可参考该结果进行取值。

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。

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。

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。

宽体客机巡航机翼变弯度减阻技术

针对宽体客机可变弯度机翼,建立了适用于原理性研究的参数化模型,验证了方法的可行性。以CRM机翼为研究对象,开展了前后缘变弯度对气动力、压力分布和展向升力载荷分布的影响分析,研究了巡航速度多个升力状态下的最优变弯度,并对比了单独变后缘弯度和前后缘同时变弯度的差异。研究结果表明:宽体客机机翼前后缘小角度偏转可使气动特性产生较明显变化,其中后缘变弯度的影响更为显著;定升力状态下通过变弯度可改变机翼展向当地攻角及弯度分布,从而减小激波阻力或诱导阻力;在小升力系数时变弯度获得的减阻量不超过0.0001,而较大升力系数时可达0.0010,并同时降低翼根弯矩、改善激波诱导分离;相比于单独变后缘弯度,前后缘同时偏转可在进一步抑制抖振边界附近低头力矩增长的同时获得更大的减阻量。研究过程充分体现了建模方法在避免引入型面质量干扰、提高三维外形及网格生成效率上的优势,得到的原理性结论可为可变弯度机翼技术的工程应用提供参考。

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。

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。

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。

不同开洞率乡村建筑洪水水流荷载试验

目的研究洪水对山区乡村房屋水流作用,为山区乡村建筑的抗洪设计和抗洪能力评价提供依据.方法采用和山区乡村房屋模型洪水冲击试验研究完全相同的试验模型、试验仪器、试验设备和试验方案,采用不同开洞率对房屋模型进行洪水水流作用试验,研究洪水对村镇建筑的影响.结果开洞率对模型水流压力的分布规律影响并不大,但是随着开洞率的增加,模型水流压力稍微增加,开洞率从0.26增加到0.298和0.337时,最大水流压力从6.65 kPa增加到6.79 kPa和6.88 kPa,变化最大不超过5%.结论模型洞口处的水流压力随着开洞率的增加明显降低,而在其他位置处开洞率对水流压力的影响规律并不明确;迎流面上水流压力产生的合力和弯矩随开洞率的增加明显减小,模型的外侧面,水流压力产生的合力和弯矩随着开洞率的增加而增加,而在模型内部的各个面,水流压力产生的合力和弯矩随着开洞率的增加而有所降低.