型钢混凝土十字形异形柱正截面承载力计算方法

为研究型钢混凝土十字型异形柱承载力计算方法,根据已完成的低周反复荷载试验及有限元分析,并考虑箍筋约束作用编制截面弯矩-曲率关系计算程序,对试件正截面承载力进行计算,并分析不同参数对型钢混凝土十字异形柱正截面承载力的影响。结果表明:计算结果与试验结果和有限元分析结果吻合较好。随着混凝土强度、配钢率、型钢屈服强度的增大,正截面承载力增大;随着配箍特征值的增大,正截面承载力增大,但增大幅度较小;不同轴压力、荷载角对正截面承载力的影响规律不同。型钢混凝土十字型异形柱与混凝土十字型异形柱相比,正截面承载力有较大提高。分析方法和计算程序有效、稳定、精确,能较为准确地预测型钢混凝土十字型异形柱正截面承载力。

大型船舶上层建筑-主船体剪切耦合方法研究

对于大型客船、豪华邮轮等船舶,上层建筑参与总纵弯曲的程度较大,主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论,重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系,提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程,获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系,从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析,验证了该耦合梁方法的准确性和有效性,可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。

过渡段对管材三维自由弯曲成形轴线形状的影响

基于ABAQUS/Explicit有限元仿真平台,对5052铝合金空心管件自由弯曲成形过程进行了数值模拟,研究了过渡段对管材轴线形状的影响规律。通过几何曲率分析,提出了修正后的自由弯曲模具偏心距U与弯曲圆弧半径R的关系,并由此计算出修正后的弯曲成形工艺参数。最终,通过数值模拟和自由弯曲成形实验验证了U-R理论模型。结果表明,过渡段连续变曲率的形状特征影响了弯曲圆弧段的整体弯曲半径,使得管材轴线形状出现了偏差。通过合理调整弯曲模偏心距U,可以减小过渡段所带来的轴线形状误差,实现管材自由弯曲轴线精确控制。

摩擦效应对三维自由弯曲过程中管材变形行为的影响规律研究

三维自由弯曲过程中管材处于少约束条件下,弯曲模与管材之间的摩擦效应对管材的自由弯曲塑性变形行为影响非常明显。为了提高管材自由弯曲成形质量,需要研究不同摩擦条件下管材弯曲半径、壁厚分布、截面畸变的演化规律。建立了考虑弯曲模对管材摩擦作用力的自由弯曲成形力学模型,采用有限元模拟和实验相结合的方法,研究了不同摩擦系数条件下管材自由弯曲过程中应力、应变分布,截面畸变率和壁厚分布的变化情况。研究结果表明,相同弯曲模偏距(U)条件下,所成形管材弯曲半径(R)随摩擦系数的减小而下降,并且弯曲弧段内侧壁厚增厚愈发明显,而弯曲弧段外侧壁厚减薄现象减弱。截面畸变率随着摩擦系数的增加呈现出先增大后逐渐平缓的趋势。因此,当采用不同材质管材和弯曲模距时,需要充分考虑摩擦效应对管材自由弯曲变形行为的影响,以获得满足质量要求的弯曲管件。

燕尾榫梁柱节点有限元分析及弯矩-转角关系研究

为研究传统榫卯连接方式应用于现代木结构的可行性,设计包含榫头、卯口、塞木和木楔片的燕尾榫梁柱节点,利用ABAQUS软件分析杉木燕尾榫梁柱节点的破坏模式、应力发展和弯矩-转角关系。通过分析梁柱节点受力机理,建立榫头四个挤压区域的几何、物理和平衡关系,推导初始刚度和极限弯矩的表达式,提出基于幂函数模型的燕尾榫梁柱节点弯矩-转角关系公式。验算结果表明,该公式计算的节点初始刚度、极限弯矩,与有限元分析结果仅相差6.46%、2.09%,可用于预测燕尾榫梁柱节点的极限承载力。

粗细骨料比例和水泥石强度对混凝土断裂参数的影响

骨料对于混凝土断裂性能的影响是近年来各国学者普遍关心的课题。采用基于粘性裂纹模型(FCM)的数值分析方法,通过三点弯曲试验,评价了粗细骨料比例(砂率:0.30-0.67)及水泥石强度(混凝土抗压强度:40-80MPa)对混凝土断裂参数的影响。这些参数包括抗拉强度、抗弯强度、应力-裂纹宽度关系和断裂能。研究结果表明,骨料总量一定而粗骨料含量不同时,抗压强度几乎不受影响,而随粗骨料含量增加,抗拉强度、抗弯强度和断裂能均逐渐增大。同时,水泥石强度增高,开裂强度、抗拉强度、抗弯强度和断裂能均增大。

基于拉伸刚化的钢筋混凝土等效本构关系

针对混凝土拉伸刚化影响钢筋混凝土(RC)构件开裂后刚度和挠度,建立了包含3个阶段的钢筋混凝土等效本构关系.该本构关系采用换算截面法得出各临界点的截面惯性矩和中性轴的位置,对比ACI 318和Eurocode2规范所计算梁的挠度,结果表明:Eurocode 2规范预测的结果更接近试验值.采用非弹性梁弯曲理论对第1阶段进行分析,得出RC弹性模量;第2,3阶段考虑混凝土的拉伸刚化,采用Eurocode 2规范分析梁横截面的性质,得出RC等效本构.

钢管混凝土叠合构件受弯性能分析

通过10根钢管混凝土叠合构件的受弯试验,研究了其抗弯性能;分别用极限平衡法和条带法计算了试件的受弯承载力,用条带法计算了试件截面的弯矩-曲率全曲线,计算结果与试验结果符合;根据试验结果,钢管混凝土叠合构件截面的弯矩-曲率关系曲线可简化为三折线,并给出了用弯曲刚度表示的三折线的方程。

基于三点弯曲实验的混凝土抗拉软化关系的求解方法

确立了分别基于开裂强度准则和断裂韧性准则的由三点弯曲实验确定混凝土材料抗拉软化关系的方法。该方法应用扩展的黏聚裂纹模型,通过使模拟的荷载-裂纹口张开位移(stress-crack width relationship,Load-CMOD,P-CMOD)曲线与三点弯曲实验获得的P-CMOD曲线吻合来确定相应的混凝土抗拉软化关系参数。求解中的所有参数均由三点弯曲实验结果确定,其优点是只需用简单的位移控制试验机完成弯曲实验,与单轴拉伸实验相比,实验成功率更高、更容易实现。

组合砌体剪力墙的抗弯承载能力

组合砌体剪力墙是由多种不同力学特性的材料复合而成的结构构件，其承弯能力的计算比较复杂。从各组成材料的本构关系出发，并借助平截面假定，给出了砌体材料和混凝土材料的匹配关系，推导了该类剪力墙在两种极限状态下的承弯能力，同时指出这两种极限状态的界限受压区高度。用本文公式计算的结果与弹塑性有限元及试验结果相比具有相当好的精度。

铝合金受弯构件变形性能的非线性分析

为了研究铝合金的材料非线性对其受弯构件变形的影响,采用有限元方法研究了铝合金受弯构件荷载-挠度关系的影响因素,并以主要因素为参数,计算了126根梁的荷载-挠度曲线。根据欧规9(Eurocode 9)中给出的弯矩-曲率公式推导出荷载-挠度公式,并用数值积分的方法计算了一些受弯构件的荷载-挠度关系。讨论了有限元计算结果与理论计算结果的差异。以有限元计算结果为基础,用非线性拟合的方法修正了荷载-挠度公式中的系数,给出了铝合金受弯构件荷载-挠度关系的计算方法。结果表明,计算铝合金受弯构件的变形时需要考虑材料非线性的影响,本文的计算方法准确性较高。

聚醋酸乙烯水泥砂浆的性能及其应用

研究掺聚醋酸乙烯水泥砂浆的轴拉和轴压应力—应变关系、抗弯性能以及长期粘结抗弯强度。试验结果表明 ,掺入聚醋酸乙烯能有效改善砂浆的变形力学性能和粘结强度、施工和易性、并具有良好的耐久性。聚合物砂浆可广泛应用于粘结、修补及结构加固中的钢板粘贴和表面粉刷等。

高铝砖高温弯曲应力-应变关系

采用研制的高温弯曲应力-应变测试仪研究了Ⅰ等高铝砖DL-80、Ⅱ等高铝砖GL-75和Ⅲ等高铝砖GL-55在不同温度下的力学性能,包括应力-应变曲线、弹性模量、抗折强度和断裂时的最大变形量。结果表明:高铝砖在不同温度下的应力-应变关系可以分为弹性阶段、塑性阶段和粘滞流动阶段;在低、中温范围内,高铝砖的弹性模量和抗折强度随温度的上升而增加,到达某一转折温度后,随温度的上升而明显下降;3种高铝砖高温力学性能从高到低的排列顺序为:Ⅱ等>Ⅰ等>Ⅲ等。

关于深基坑开挖防护措施的研究

鉴于深基坑开挖危险程度大,且目前防护措施完善程度不够,通过对实际问题的简化分析,利用变形协调关系及第四强度理论,结合弹性条件下饱和土体的力学特性,通过9颗粒单元体模型,研究并确定了深基坑开挖的最危险位置;通过对基坑最危险位置施加预压力,研究了预压力对基坑弯矩和剪应力分布的影响。研究表明,增设预压力,可以显著改善基坑受力状态,使其弯矩及剪力高峰趋于平缓,显著增加施工的安全性。

RCS梁柱节点半刚性连接弯矩-转角关系模型研究

梁柱节点作为RCS结构中的重要组成部分,其受力情况较为复杂,在地震作用下容易发生损伤。通过对RCS梁柱组合件抗震性能试验研究发现,该种梁柱节点连接并非是理想的刚性连接,而是一种半刚性连接。为了明确该种半刚性连接的受力及转动特性,系统探讨了柱面钢板厚度,钢梁高度、翼缘宽厚比、柱混凝土强度和楼板厚度等构造措施参数对该种半刚性连接在循环荷载下抗弯承载力以及初始转动刚度的影响。同时,基于参数分析和灵敏度计算结果,提出描述该种半刚性连接的弯矩-转角关系四折线模型。该模型计算结果与试验结果吻合较好,可以为基于半刚性连接的RCS组合结构设计提供参考。

横向扩展液化土中单桩-土系统的非线性分析

将地震液化场地分为地表的上覆未液化土层、底部的未液化基层以及夹在两者之间的液化土层,基于桩-土相互作用的非线性Winkler模型,考虑桩弯曲的非线性弯矩-曲率本构关系和桩的几何非线性变形,建立了液化土层横向扩展下桩非线性大挠度变形的基本控制方程,并利用打靶法进行了数值求解。同时,给出了桩线弹性小变形情形下的解析解。通过与非线性有限元解和线弹性小变形解析解的比较,验证了文中打靶法的有效性和可靠性。用数值方法分析了液化土层横向扩展对桩力学性能的影响,结果表明:非线性桩-土相互作用和桩材料非线性效应强于桩的几何非线性效应,随着液化土层横向扩展位移的增加,几何非线性效应逐渐增大,此时,应采用完全非线性模型进行桩力学行为的分析。

钢纤维对超高性能混凝土裂后性能的影响

通过对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)进行三点弯曲的试验。研究了不同类型、不同掺量以及不同长径比的钢纤维对UHPC材料裂后性能的影响,根据实测荷载-裂缝张开位移(CMOD)曲线,通过反分析确定了UHPC的应力-裂缝宽度关系。研究结果表明:端钩型纤维对UHPC材料裂后的应力提高幅度要高于直线型纤维;纤维掺量的增加可以有效提高UHPC材料裂后的应力,但钢纤维的应力提高幅度也逐渐下降;长径比的增长可以提高钢纤维的应力提高幅度,但在较高纤维掺量情况下,长径比较长的钢纤维因为在基体中分散不均匀,导致UHPC材料裂后应力反而有所下降。

中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件力学性能

为研究中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的力学性能,进行8个中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的试验研究.试验考察的主要参数为:截面形式、荷载偏心率和混凝土强度.利用数值解法对中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的荷载-变形关系进行全过程分析,并采用简化计算方法对构件的承载力进行计算.试验和理论分析结果表明:中空夹层钢管自密实混凝土压弯构件的破坏模态和中空夹层钢管普通混凝土相类似;理论分析的计算结果与试验结果吻合良好.

实腹式型钢混凝土异形柱截面曲率分析及延性研究

型钢混凝土柱是一种抗震性能优越的组合构件,经常被用于高层或超高层建筑中。近年来为了满足建筑物美观及室内装饰装修的要求,国内外学者针对型钢混凝土异形柱开展了相关研究,其中最常见的异形柱截面类型为十字形、L形和T形。以收集的型钢混凝土异形柱抗震性能试验为基础,对型钢混凝土异形柱的截面曲率进行分析,通过弯矩-曲率曲线研究曲率与构件变形性能的关系,确定异形柱屈服曲率和极限曲率的计算方法,利用截面屈服曲率和极限曲率得出位移延性系数。通过参数分析,研究构件的截面曲率变化情况,并通过参数拟合,提出适用于3种截面类型的型钢混凝土异形柱屈服曲率和极限曲率的简便计算公式,该公式可为实腹式型钢混凝土异形柱的变形计算以及抗震设计提供参考。

新型微弯过宽槽钢筋及其性能研究

水工大体积混凝土结构施工中常设宽缝以缓解温度应力,宽缝中常有钢筋通过,若不截断过宽槽钢筋,钢筋内将产生较大应力;若截断过宽槽钢筋,施工非常困难。针对上述难点,提出了新型的微弯过宽槽钢筋,并设计了4种不同尺寸和具体形状。通过数值分析和试验研究,得到了微弯钢筋的受力与变形关系。考虑温度和徐变作用,按施工过程对某上闸首结构进行了施工仿真分析,研究微弯过缝钢筋施工期的应力状态,并和直过缝钢筋进行了对比。对配置有微弯钢筋和直钢筋的轴拉构件进行对比分析,研究微弯钢筋对正常使用阶段混凝土最大裂缝宽度的影响。在以上工作的基础上,以施工期钢筋应力和正常使用阶段混凝土最大裂缝宽度为依据,建议了合适的新型过宽槽钢筋形状与尺寸。