考虑注浆结石体影响的隧道管片上浮理论解析

为掌握隧道管片在浆液结石体包裹下的上浮变形规律,通过研究圆管抗弯刚度,将浆液结石体与隧道管片形成的圆管组合梁转变为3层叠加组合梁;基于Girhammar 2层叠加组合梁理论与微单元力学分析,推导出考虑层间滑移效应3层组合梁等效抗弯刚度公式,进而采用温克勒弹性地基条件建立隧道管片上浮力学模型;结合工程实例,对比力学模型理论解析、实测数据和数值计算结果,并进行参数灵敏性分析。研究结果表明:力学模型理论解析、实测数据和数值计算结果吻合度较高,表明力学模型有效;浆液结石体留存厚度的增加可以有效降低隧道结构承受的弯矩,提高隧道结构安全性能;随着隧道两端约束的传递衰减,隧道上浮跨度超过140 m后,隧道变形最大值基本达到稳定。研究结果可用于预测隧道管片的上浮变形,并为隧道变形控制提供依据,促进隧道病害的安全治理。

复合材料圆管构件的等效模型研究

本文针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法，它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本相关系，并且对三种缠绕方式的等效模量进行了预测，预测结果与经典层合报理论和实验的预测结果吻合较好，该方法可用于复合材料杆件结构的设计中。

基于等效模型的波形钢腹板渡槽结构静力性能研究

淠河总干渠渡槽工程采用桁架式梁拱组合体系,主跨跨径达到110 m。槽身侧壁挡水板采用波形钢腹板。针对波形钢腹板结构,目前多采用建立三维精细化板壳模型的方法开展其结构性能研究,建模过程繁琐且计算效率较低。基于刚度等效原理提出一种将三维波形钢腹板简化为二维正交异性平钢板的等效分析方法。首先建立渡槽工程三维波形钢腹板精细化模型及采用简化方法等效的正交异性平钢板模型,然后开展自重和水荷载下结构静力性能分析,最后对比分析两类模型的静力分析结果及相对误差。研究表明:等效平钢板模型与三维精细化板壳模型计算结果吻合较好,等效分析方法具有较高的准确性和可靠性,可为波形钢腹板结构提供一种简便的分析方法,并显著提高计算效率。

掺复合镍铁渣混凝土梁柱中节点变形特性

针对掺复合镍铁渣混凝土与水平钢筋的粘结强度弱于普通混凝土的情况,基于试验研究复合镍铁渣混凝土梁柱中节点的变形特性.节点变形主要归结为附属梁体的弯曲变形和梁纵筋滑移引起的梁柱界面附加转角变形.从试验现象来看,梁体的弯曲变形并不明显,而梁柱界面附加转角变形明显.采用数值方法分析了不同复合镍铁渣掺量下梁柱界面附加转角变形值,研究表明,随着复合镍铁渣掺量的增加,梁柱界面附加转角增加,占整体变形较大比例.为此提出了梁端等效塑性铰模型,确定塑性铰长度与梁长、复合镍铁渣掺量、梁纵筋直径之间的关系,用于评估复合镍铁渣混凝土梁柱中节点的极限变形能力.

梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性

为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性,建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真,提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法;此外,为提高模态分析效率,引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明:梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致;仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%,所述模态仿真和阻尼计算方法有效,最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.

拼接式组合扁梁受弯性能分析

本文提出了一种拼接式组合扁梁,对其进行了受弯性能分析.组合扁梁属于内嵌式组合梁,其组成部分较为复杂,传统承载力计算公式偏保守.为便于此类梁的设计,本文在等效应力法的基础上使用等效矩形应力图法,对拼接式组合扁梁的正截面抗弯承载力公式进行推导.使用ABAQUS有限元软件对组合方法公式的准确性进行验证,并与等效应力法公式进行对比,结果表明组合公式得到的数值更为精准.在相同截面高度和用钢量下设计了一个深肋组合扁梁和一个拼接式组合扁梁,并进行了受弯性能对比;同时对不同钢强度和翼缘厚度影响下的拼接式组合扁梁抗弯承载性能进行分析.使用换算截面法对其进行了弹性刚度的计算,并和有限元进行了对比,二者吻合较好,研究结果为拼接式组合扁梁的设计和优化提供了一定参考依据.

框架中钢-混凝土组合梁等效弯曲刚度分析

框架体系中钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下的弯矩分布与其端部受到的转动约束条件密切相关,而在不同方向的弯矩作用下钢-混凝土组合梁截面的抗弯刚度又差异显著,要准确计算竖向荷载作用下组合梁的等效弯曲刚度必须充分考虑与其相连的梁柱变形对其端部产生的转动约束刚度。为此,采用分段刚度建立了框架中组合梁在竖向荷载作用下的等效刚度理论模型,以考虑不同梁端转动约束刚度和楼板开裂前后截面特性差异对组合梁等效刚度的影响。基于该理论模型进行大量参数分析,识别了影响组合梁等效弯曲刚度的两个关键参数:转动约束刚度与组合梁开裂后截面线刚度比和梁开裂前后截面刚度比,得到了随梁端转动约束刚度变化的组合梁在竖向荷载作用下等效弯曲刚度的计算式,在框架设计时可方便地用于组合梁的变形和内力计算。对比讨论了建议算式和现有公式的计算精度,并通过结构体系的非线性全过程分析对建议算式的合理性做了进一步的验证。理论分析和设计方法表明,组合梁在竖向均布荷载作用下的负弯矩区长度和等效弯曲刚度随梁端转动约束刚度变化显著,必须在设计中准确考虑。