复合纤维的三角形截面梁组合扭转理论研究

基于板梁理论,首先通过各板件的位移、应变、应力及FRP(增强复合纤维)材料的本构关系推导出悬臂梁在端部受集中扭矩情况下组合扭转的总应变能及总势能,接着基于能量变分法构建了FRP三角形梁组合扭转问题的能量变分模型与微分方程模型,最后通过边界条件求得最大扭转角的近似解析解,并与Ansys有限元软件模拟结果进行验证,验证结果表明理论计算得到的近似解与有限元模拟解基本吻合,证明了理论模型的正确性,可为工程设计提供参考。

基于板-梁理论的FGM双轴对称箱形截面组合扭转理论与有限元验证

基于板梁理论研究FGM双轴对称箱形截面组合扭转理论与有限元验证.首先,选取弹性模量变化函数,建立能量变分模型,引入无量纲参数,获得双轴对称箱形截面组合扭转的近似解析解;然后,利用微分方程模型计算双轴对称箱形截面组合扭转的精确解析解,给出微分方程解答;最后,利用ANSYS有限元分析软件进行验证,将本文研究所得解析解和ANSYS有限元分析软件得出的解析解进行对比,对比结果验证了本文理论推导及所给出的自由扭转刚度、约束扭转刚度表达式的正确性.

钢骨混凝土复合受扭柱抗震性能试验研究

为研究含H型钢的钢骨混凝土柱在压弯剪扭复合受力作用下的抗震性能,对7个含H型钢的钢骨混凝土柱和1个钢筋混凝土柱进行拟静力试验,探究了扭弯比、轴压比、配箍率等对试件抗震性能的影响,分析了试件在低周反复加载试验中裂缝产生和发展的规律及破坏特征,讨论了各试件的扭矩-扭率滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化和损伤分析。结果表明:含H型钢的钢骨混凝土柱在复合受力状态下发生受扭破坏,其扭矩-扭率滞回曲线呈捏拢的S形,相较于普通钢筋混凝土试件,其承载能力和抗震性能更优。增大扭弯比、轴压比、配箍率以及采用箍筋焊接并配置栓钉能提高试件承载能力,但提高配箍率和配置栓钉会使试件刚度退化速率加快。

基于板-梁理论的双轴对称三角形管翼缘工字形梁组合扭转的理论研究及有限元验证

基于板-梁理论推导双轴对称三角形管翼缘工字形悬臂梁的总应变能方程,得到梁的翘曲刚度和自由扭转刚度,然后通过外力势能和总应变能得到总势能方程。再依据能量变分模型、微分方程模型及边界条件得出悬臂梁端部最大扭转角公式,将求出的最大扭转角与用ANSYS建立的有限元模型计算结果进行对比。结果表明,悬臂梁在端扭矩作用下的扭转角理论值与有限元值较为接近,误差最小的绝对值为2.40%,最大的绝对值为4.44%,可为工程设计提供参考。

钢筋混凝土复合受扭构件抗扭承载力统一方程的研究

钢筋混凝土压弯剪复合受扭构件的受力性能非常复杂,其计算模型多样化,承载力计算结果具有很大的离散性.采用变角空间桁架理论对复合受扭构件进行受力分析,推导出了复合受扭构件抗扭承载力基本式.考虑构件形式、加载方式的影响,以混凝土轴心抗压强度为参数,建立了新的抗扭承载力统一方程.通过对不同强度、不同受力方式、不同加载制度共59根复合受扭试件的受扭承载力进行计算,并与美国ACI规范、我国现行混凝土设计规范进行对比,结果表明统一方程计算得到的承载力理论值与试验值吻合较好.

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。

钢筋混凝土双向偏压剪扭复合受力构件抗震性能试验研究

通过对 8根承受双向偏压剪和反复扭矩作用构件的模型试验 ,对构件的破坏形态、滞回性能、延性及耗能能力、承载能力等进行了分析 ,提出了基于抗震设计的复合受扭构件承载力的计算公式和恢复力模型。

复合弯扭作用下预应力单箱组合梁的扭转承载能力分析

组合梁结构在实际工程中常处于弯扭复合受力状态,为探讨预应力单箱组合梁在复合弯扭作用下的扭转承载性能,引入了弯矩影响系数和预应力影响系数,提出了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的开裂扭矩计算公式.并在大扭弯比条件下,基于空间桁架理论,推导了预应力单箱组合梁在弯扭作用下的极限扭矩计算公式.为了验证该理论的正确性,设计了4根模型梁试件进行弯扭加载试验.理论计算值与试验值的对比结果表明,由理论计算公式得出的结果与实际吻合良好,可为研究组合梁结构的复合弯扭问题提供一定的理论参考.

混凝土复合受扭构件的统一理论及承载能力设计方法

采用协调压力场 -变角空间桁架模型对复合受扭构件进行受力分析 ,建立了统一理论强度相关方程 ,并以此方程为基础 。

圆钢管混凝土在自由扭转作用下扭矩-应变理论模型

为研究圆钢管混凝土在自由扭转下的扭矩-应变关系,将圆钢管混凝土在自由扭转下的全过程分为混凝土开裂前、钢管屈服前和钢管屈服后三个阶段。通过对不同阶段的钢管和混凝土受力状态和相互作用分析,以统一强度理论为基础推导出钢材和混凝土的抗剪强度,结合切应变与正应变的关系,钢材采用理想弹塑性本构关系,混凝土采用考虑软化效应的本构关系,利用极限平衡理论推导出圆钢管混凝土在自由扭转下扭矩-应变分段式函数模型和抗扭承载力。理论模型和抗扭承载力与试验结果吻合良好,在此基础上分析了混凝土强度、钢材强度、含钢率和钢管直径对扭矩-应变关系曲线的影响,并提出应用建议。该文中的理论模型定量地阐述了钢管与混凝土之间的相互作用,能够适用于圆钢管混凝土在自由扭转下的分析和设计。

混凝土结构扭转理论研究的进展

本文回顾了国内外混凝土结构扭转理论的历史发展,尤其是最近十几年来的进展。文中就有代表性的斜弯理论和空间桁架理论进行了述评。并按照结构构件受纯扭、弯扭及弯剪扭联合作用等加载方式,对于素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土结构扭转的计算方法进行了归纳。最后对我国开展混凝土结构扭转理论的研究提出了建议。

多弹性支承薄壁杆在轴向力作用下的弯扭联合屈曲

本文讨论在多个弹性支座上的对称开口薄壁截面杆在多个轴向力作用下弯曲和扭转联合屈曲的解法.给出一般的微分方程式,说明了对称面内弯曲屈曲的解法,并由最小势能原理求得侧向弯曲和扭转联合屈曲的一级近似解.

湿式外包钢法加固钢筋混凝土柱在复合受扭作用下的试验研究

通过对3根承受压力，弯剪力作用的高强混凝土柱构件在低周反复扭矩作用下的抗震性能试验，研究了其在复合受力状态下的承载能力，对比了加固（补强）前后受扭构件的破坏形态、滞回曲线、承载力、刚度变化等特性，试验表明，箍钢板与构件、结构胶形成整体抵抗外力，能充分提高柱的抗扭承载能力。通过变角空间桁架理论结合试验结果推导了加固构件极限扭矩实用计算公式，分析表明公式计算值与试验值符合较好。

沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能分析

接头是沉管隧道中最薄弱并且非常关键的部位,其力学性能直接影响整条沉管隧道的安全性与水密性。目前研究仅限于沉管接头的压缩、压弯和压剪等简单荷载工况,未对组合工况如压-扭-剪工况进行过研究。以红谷隧道工程为背景,基于三维精细化建模技术,通过有限元软件ABAQUS建立了表征沉管隧道接头性能的力学模型,并考虑不同材料的非线性本构模型,开展了沉管隧道接头在压-扭-剪组合条件下的力学性能模拟研究,并与压-剪组合条件下的力学性能进行对比了分析。通过数值模拟计算揭示了沉管接头GINA橡胶止水带超弹性材料的特性及水密性,并得到了接头在压-扭-剪组合条件下的水平荷载-位移曲线,从而获得了接头的扭剪刚度和极限承载力,表明接头在压-扭-剪工况下的抗剪强度比压-剪工况下的抗剪强度小。同时,对混凝土及钢剪力键进行局部分析,得到其在压-扭-剪组合条件下的受力特性,并预测了剪力键可能的破坏模式。研究结果可为今后沉管隧道接头设计提供参考。

功能梯度材料三角形截面梁组合扭转理论研究

基于板-梁理论,首先,推导了功能梯度材料(Functionally Gradient Materials,FGM)三角形截面扭转变形的总应变能与总势能;然后,以悬臂梁在端部作用集中扭矩为例,依据能量变分原理,得到能量微分模型;再求解得到三角形截面悬臂梁在端部扭矩作用下最大扭转角的表达式;最后,用有限元软件ANSYS建立了相应的有限元模型进行求解,并将有限元结果与理论结果进行对比。结果表明:悬臂梁在端扭矩作用下的扭转角理论值与有限元值较为接近,误差最小绝对值为2.77%,最大绝对值为4.29%。该结论可为工程设计提供参考。

剪扭复合作用下节段预制拼装桥干接缝剪力键抗剪性能试验研究

为研究剪扭复合作用对干接缝单键齿剪力键抗剪性能的影响,考虑偏载距、正应力水平以及键齿宽高比3种影响因素,设计、制作10组干接缝单键齿剪力键试件进行纯剪试验及剪扭复合试验,分析试件的开裂荷载、极限荷载及破坏形态等。结果表明:干接缝单键齿剪力键抗剪强度随扭矩增大而减小,与受纯剪作用试件相比,当偏载距分别为100 mm和200 mm(剪力键键齿厚度的1/4和1/2)时,开裂荷载分别减少25.13%和37.01%,极限荷载分别减少18.12%和26.45%;正应力增大时,试件开裂荷载与极限荷载均有所增加;不同键齿宽高比对极限承载力无明显影响。纯剪作用下键齿破坏时整体从根部被剪断,剪扭复合作用下键齿只有偏载侧部分破坏脱落。通过对比试验值与现有文献和规范中公式计算值发现,偏载距为键齿厚度的1/2时,试验值与计算值之比的平均值为0.61~0.76,建议现有计算公式中应考虑偏载距影响。

压-扭荷载下CFRP-方形钢管混凝土的力学性能研究

以轴压比、CFRP层数和混凝土立方体抗压强度等为参数,开展了压-扭荷载下CFRP-方形钢管混凝土(S-CF-CFRP-ST)的静力性能试验,得到了试件的扭矩-转角(T-θ)曲线、扭矩-应变(T-ε)曲线和破坏模态。试验结果表明,钢管与CFRP可协同工作;同一点的45°方向应变始终为负,横向应变始终为正,纵向应变根据轴压比的变化为正或为负;小轴压比CFRP-方形钢管混凝土试件在压-扭荷载下发生延性破坏。采用ABAQUS模拟试件扭矩-转角曲线和变形模态并开展受力全过程分析,模拟和分析结果与试验现象和结果吻合良好。参数分析的结果表明,提高混凝土强度、钢材屈服强度、含钢率和横向CFRP层数可提高构件的抗扭承载力;通过对试件扭矩-转角曲线的大量分析,导出了CFRP-方形钢管混凝土的压-扭承载力相关方程。

CFRP加固RC柱在复合受力下抗扭性能的有限元分析

采用碳纤维布纵向和环向缠绕加固压弯剪单调扭矩作用下承载力不足的钢筋混凝土柱,在轴向力存在的情况下,完成11根碳纤维加固柱的有限元模型非线性分析,包括非加固柱和加固柱的碳纤维的粘贴层数、粘贴位置和方向等作为分析参数,研究试件破坏形态,测定试件的受扭承载力以及钢筋、混凝土和碳纤维的应变变化,分析碳纤维加固后钢筋混凝土柱的受扭破坏机理。

矩形钢筋混凝土构件弯剪扭组合受力试验研究

设计了组合试验装置和系列弯剪扭受力组合,完成了7根钢筋混凝土矩形截面构件的弯剪扭组合试验研究。基于前苏联学者提出的钢筋混凝土构件斜截面极限强度理论,提出了钢筋混凝土构件弯剪扭组合受力强度计算公式,并将本文理论模型计算数据与本文及已有的试验数据作比较,发现结果均基本一致。

高强混凝土有腹筋构件在弯剪扭复合作用下剪扭工作性能的研究

通过试验分析，研究了高强混凝土有腹筋构件在弯剪扭复合作用下的破坏形态，开裂荷载及其相关关系，极限承载力及其相关关系，同时提出了极限承载力的计算公式。