新型夹芯保温叠合楼板的传热机理及热工性能研究

将保温层置于混凝土叠合楼板的预制底板和现浇顶板之间,提出了一种新型夹芯保温叠合楼板(以下简称新型叠合板),建立了稳态传热分析有限元模型,研究了桁架钢筋间距、夹芯层厚度等对新型叠合板传热系数的影响。结果表明:为满足规范传热要求,夹芯层厚度需超过20 mm、材料导热系数需小于0.15 W/(m·K);新型叠合板热桥效应明显,桁架钢筋对结构传热系数影响可达13.5%;随着夹芯层保温效果的提高,桁架钢筋间距造成的热阻变化占整体热阻的比例逐渐提高,但占钢筋总影响的比例降低。此外,通过对样本模型数据进行回归分析,得到了具有较高精度的传热系数计算公式,可以用来评估此类新型叠合板的保温性能。

桥墩防船撞Y形夹层结构耐撞性研究

针对传统钢套箱吸能效果不明显的问题,设计了一种Y形夹层结构桥梁防船撞设施.建立防撞设施和船舶有限元模型,并对船舶撞击防撞设撞过程进行数值模拟.基于数值仿真分析结果,通过对比传统钢套箱和新型夹层结构防撞设施的耐撞性、结构损伤、撞击力折减.结果表明,新型夹层结构具有更好的耐撞性,撞击力对撞击位置不敏感,具有良好的防撞效果.

含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度数值分析

综述了作者在含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度的研究方面所取得的一些近期进展 . ( 1 )基于“Zig-Zag”模型和 Mindlin一阶剪切变形板理论 ,推导了复合材料夹层板线性和非线性屈曲分析的有限元列式 ;( 2 )推导了材料性质与温度有关的复合材料夹层板增量求解形式的有限元列式 ;( 3)针对具有面板和芯体间界面开裂和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征 ,分别提出了分层模型和多标量损伤模型 ,并推导了多标量形式的损伤本构关系 ;( 4)建立了考虑桥联影响的具有表板与芯体开裂损伤的复合材料夹层板屈曲分析有限元列式 ;( 5)以整体 -局部变分原理为基础 ,提出了复合材料夹层板后屈曲分析的有限元分析方法 ,研究了含表板 /芯体开裂损伤的复合材料夹层板的后屈曲路径 .以典型结构为例 ,讨论了表板铺设方向、开裂面积大小。

钢-弹性体夹层正交异性桥面板受力性能分析

通过三跨聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板空间结构的计算,分析该种夹层桥面板在夹芯层厚度及面板厚度变化时,在不同受力状况和不同截面处各控制点的受力性能.结果表明,夹层桥面板的受力特性在于:在跨中截面中间纵向U形加劲肋上方的夹层板底面纵、横向应力拉压性质与常规受弯构件不同;加劲肋底面纵向应力比截面其它位置大得多,横向应力可忽略;在支点截面中间加劲肋与桥面连接处,聚氨酯芯层纵向应力最大,横向应力可忽略;钢板与聚氨酯结合面的剪切强度大于6 MPa时可满足粘结要求.

拉挤成型复合材料夹芯桥面板弯曲性能试验研究

拉挤成型复合材料夹芯桥面板系采用拉挤成型工艺制作的轻木夹芯复合材料板材,具有质量轻、强度高、刚度大、耐久性好、生产效率高等优点。本文以杨木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原料,采用拉挤成型工艺制作了复合材料夹芯桥面板,对其进行了三点弯试验,得到了其破坏模式和弯曲力学行为。试验结果表明,与带肋腹板空心桥面板相比,拉挤成型复合材料桥面板弯曲承载力提高了87%,抗弯刚度提高了24%。

考虑桥联影响的含分层损伤复合材料夹层板屈曲分析

基于Zig Zag模型和Mindlin一阶剪切理论 ,给出考虑桥联影响的具有表板与芯体分层的复合材料夹层板屈曲分析有限元方法 ,并以单向受压下含分层复合材料夹层板为例 ,讨论了桥联刚度、铺设角、损伤区大小对复合材料夹层板屈曲特性的影响 .通过典型算例的参数讨论发现 ,当桥联刚度达到某一特定值时 ,含损复合材料夹层板的屈曲临界力和模态出现跳跃 ,其中由局部失稳转为混合失稳模态时 ,其临界力的跳跃幅度最大 ,故若合理利用桥联刚度 ,设计者可提高含损复合材料夹层板的抗屈曲能力 .

含损伤复合材料夹层板的热机械力耦合屈曲性态

基于板的一阶剪切理论和Zig Zag变形模型 ,采用有限元分析方法 ,研究了在热 机械力耦合作用下 ,含损伤复合材料夹层板的线性和非线性屈曲问题 ,在分析中考虑了材料热和机械性质随温度变化的特征以及表板与芯体间的界面桥联影响 ,并通过对典型算例的分析和讨论 ,说明了桥联刚度和热 机械力耦合效应对含损伤复合材料夹层板结构的屈曲性态的影响是十分显著的 .

考虑桥面板空间组合作用的组合空腹夹层板桥刚度研究

针对组合空腹夹层板桥的刚度计算,基于实体单元模型的参数化分析结果,提出了采用刚度放大系数来修正杆系模型结果的实用方法。推导了考虑剪切变形的简支钢空腹梁的等代抗弯刚度,并乘以刚度放大系数来分析混凝土板对结构的影响;与已有试验进行对比,验证壳-实体有限元建模方法的正确性,进一步分析了混凝土板和钢空腹梁截面参数对刚度放大系数的影响规律。结果表明:混凝土板厚度,钢空腹梁的高度、网格尺寸、上(下)肋高度及腹板厚度对刚度放大系数的影响最大;限定6个参数的取值范围得到的4 050个壳-实体有限元模型,涵盖了组合空腹夹层板桥实际设计中的所有可能条件,拟合出了刚度放大系数的计算公式。

钢混三明治沉管结构综述

沉管隧道主要结构形式是钢筋混凝土结构和钢壳结构。三明治钢混组合的沉管结构,其应用领域、施工工艺较特殊,工程案例很少,仅在日本有应用案例。在港珠澳大桥方案比选阶段对日本沉管隧道三明治工法进行了研究与考察,翻阅了有关技术资料;在港珠澳大桥岛隧工程实施阶段,出于降低风险、控制工期等方面因素,对可能需要实施的局部三明治结构(最终接头)也作了可施工程度的分析。基于调研与实践,文中对三明治沉管的起源、应用性、功能、结构验算、施工工艺等方面进行了综合论述,希望能够提升读者对该结构的整体认识。

波形钢腹板组合桥梁夹层梁模型

为研究波形钢腹板组合桥梁的弯曲与剪切性能,考虑混凝土顶底板的局部弯曲,及该局部弯曲与波形钢腹板剪切变形的耦合作用,建立了一个夹层梁理论模型。该模型同时考虑横隔板的作用。基于提出的夹层梁模型,进一步提出了一种有限元梁单元,以方便进行实际工程设计计算。采用试验的方法验证了建立的夹层梁理论模型的可靠性。研究结果表明:整体上应变沿截面高度线性分布的假设是适用的,但是在集中力与横隔板附近局部区域该假设不成立。在这些局部区域,由于顶底板局部弯曲与波形钢腹板剪切变形的耦合作用以及横隔板作用,混凝土顶底板会出现正应力与剪应力集中,进而可能导致局部破坏,在设计时应引起注意。

高流动性混凝土综述及在沉管隧道中的应用

综合论述了高流动性混凝土的历史、发展驱动力、材料特性、机理以及配合比设计与试验检验方案。通过港珠澳大桥沉管隧道最终接头设计与施工准备工作中获取的经验,讨论了该类型混凝土在沉管隧道中的设计与施工中应保证的关键点。当决定使用高流动性混凝土时,不应仅将高流动性混凝土视作一种材料,而应视为一种工法,施工设计总承包模式较容易发挥该类型混凝土的优势。

预制夹芯墙中新型复合式连接件热桥效应分析

为了解预制夹芯墙中新型复合式连接件的热桥效应,设计制作了两片带有复合式连接件的预制混凝土夹芯墙,采用热箱-热流计法对其传热过程进行了测试,获得了墙体的内外表面温度、内表面热流密度并计算得到了其传热系数,利用有限元软件ANSYS对试验墙体展开了数值模拟,通过与试验结果对比验证了模型的合理性,此外,有限元分析得到了墙体中温度的分布规律,以及外裹尼龙对热桥效应的影响。结果表明:复合式连接件在预制夹芯墙中形成了热桥,导致墙体传热系数增大约32%;有限元模型可较好地模拟带有复合式连接件的预置夹芯墙的传热过程;复合式连接件使得墙体传热过程呈现多维效应,距离连接件越近,温度变化越剧烈,多维效应越明显;外裹尼龙可减少连接件中热量的传递,减小其热桥效应。

Nomex蜂窝夹层复合材料的自动铺丝成型工艺研究

采用自动铺丝技术成型蜂窝夹层结构复合材料,其可能产生的缺陷为蜂窝芯侧压变形和预浸丝架桥,分析了二者的形成机理和影响因素。为验证两种成型工艺,设计了阴模成型工装,提出了胶膜预黏接工艺和局部零张力铺放作为缺陷解决方案,对平板蜂窝夹层进行实际铺放验证。对比固化后的制件:对于斜削角度较大的蜂窝,阳模成型不能消除架桥;丝束架桥导致最终制件相应位置出现分层、缺胶缺陷;阴模工装有效避免了蜂窝侧压变形和丝束架桥,更适合自动铺丝成型。可为复杂型面蜂窝夹层构件的自动铺丝成型提供参考。

芳纶纤维增韧碳纤维-泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能

为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究。在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能。研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率。试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优。通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制。

梁板一体化复合材料夹芯桥面板弯曲性能研究

采用工业化成型工艺,制备成梁板一体化复合材料夹芯构件,并进行四点弯曲试验,分析纤维铺层厚度、水平腹板等参数对夹芯板的破坏形式、极限荷载、跨中变形和整体刚度等的影响规律。结果表明:当纤维铺层数从2层增加到4层和6层,极限承载力分别提高99.8%、213%,刚度分别提高42.6%、99.8%;设立水平腹板对构件极限承载力的影响不大,但能提高构件的延性。建立三维有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,验证了模型准确性,用验证后的模型分析受压面层厚度和竖向腹板对结构的受力影响。结果表明:与4层纤维复合夹层构件相比,受压区面层为6层的构件的极限荷载增加了23.4%;添加竖向腹板,会使构件的极限承载力提高22.1%。