铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

为了改善部分外包混凝土组合梁在使用中腐蚀生锈、钢筋混凝土劣化等问题,本文提出了铝合金-混凝土组合梁的结构形式,建立了有限元模型并进行参数分析,分析了铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力在不同参数下的变化规律。根据改进拉压杆计算模型得到混凝土的应力传递路径,采用叠加法提出考虑铝合金梁腹板和腹部混凝土抗剪贡献的铝合金-混凝土组合梁抗剪承载力计算公式。研究结果表明:公式计算值与有限元值比值的平均值为1.018,标准差σ为0.151,表明该计算公式离散性较小,具有可行性,可以为相关研究提供理论参考。

钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能试验研究

为研究采用钢企口连接的预制叠合主次梁节点受力性能,设计了一个钢企口连接的预制叠合主次梁节点试件和一个整浇主次梁节点试件,进行静力加载试验,考察两试件的破坏模式、承载力、变形能力、荷载-悬臂端挠度关系、钢筋应变和钢企口栓钉应变等。研究结果表明:钢企口连接的预制叠合次梁的裂缝主要集中在主次梁交界面、次梁固端至钢企口范围内和次梁底部,表现为次梁固端弯曲破坏;钢企口连接的预制叠合次梁的开裂荷载和屈服荷载可基本等同整浇次梁,正截面受弯承载力比整浇次梁提高约100%;梁端荷载小于80kN时,钢企口近端栓钉受压、远端栓钉受拉,梁端荷载大于80kN时,钢企口各栓钉应力突增;钢企口连接的预制叠合次梁的正截面受弯承载力实测值与《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)计算值的比值为109,可按规范计算值预测其正截面受弯承载力;拉-压杆模型计算得出钢企口连接的预制叠合次梁的破坏模式为拉杆破坏(受弯破坏)。

斜撑杆对复合材料机身段适坠性能的影响研究

适坠性已经并将继续是飞机安全的主题。针对典型的运输类飞机复合材料机身段,研究斜撑杆对机身框段适坠性能的影响。建立复合材料机身段有限元模型,通过改变斜撑杆角度和刚度,分析复合材料机身结构在坠撞速度为6.67 m/s时的坠撞特性。对比分析各种情况下座椅与地板连接处的加速度—时间历程曲线和机身段的破坏模式。仿真结果表明,选取合适的复合材料机身段斜撑杆角度和刚度,可显著降低座椅处的过载峰值,有效提高复合材料机身框段适坠性能。

复合材料典型构件加工工艺数据库的构建

在归纳总结了航空航天领域复合材料构件典型加工特征的基础上,针对航空航天企业工艺使用特点,以Oracle为数据库管理系统,采用B/S结构体系和Struts框架构建了复合材料典型构件加工工艺数据库原型系统。所开发的数据库包含了常用复合材料典型特征结构加工参数数据库、数控加工程序库、常用刀具库、若干典型构件的加工工艺等,并具有良好的可扩展性及可维护性,能够为相关企业的复合材料数字化加工提供相应的技术支持。

基于碳纤维复合材料的低温贮箱支撑杆设计与仿真

针对碳纤维复合材料在运载火箭低温贮箱支撑杆中的应用问题,基于碳纤维复合材料单向板力学性能测试结果,对低温贮箱支撑杆的材料和铺层进行了设计,并通过静力学仿真分析对设计方案进行了验证,结果表明:在298 K和77 K温度下,T800单向板的力学性能均优于T700单向板,更适于制造低温贮箱支撑杆;以9°为主角度铺设72层T800增强纤维的低温贮箱支撑杆,其298 K和77 K温度下的拉伸强度和压缩强度可以很好地满足运载火箭低温贮箱支撑杆的设计强度要求。

密肋复合墙板框格与填充块相互作用机理研究

为了研究密肋复合墙板中框格与填充块间的相互作用机理,进行了5个框格单元的单调加载试验,讨论了框格单元的破坏过程及破坏特征,试验表明:填充块的作用可等效为铰接于框格的对角斜压杆.基于弹性地基梁理论提出了斜压杆等效宽度计算方法及强度、刚度的计算公式.计算表明:简化模型能够较好地模拟框格单元在弹性阶段的受力性能,为进行复合墙板的受力分析及设计提供理论基础.

基于MCFT的钢筋增强ECC梁受剪承载力计算方法

基于修正斜压场理论(MCFT)和ECC的材料特性,建立了适用于计算RECC梁受剪承载力的修正MCFT方法.该方法将开裂后的ECC看作一种连续材料,对ECC构件斜向开裂后的平均主应力-应变关系和局部应力平衡方程进行了修正,考虑了拉压双轴受力下的软化本构关系以及裂缝间ECC的纤维桥接作用.建立了40根RECC梁和6个RECC板的剪切试验数据库,对提出的RECC梁受剪承载力修正MCFT方法进行了验证,结果表明该方法具有较高的计算精度.通过合理简化,推导了斜压杆角度和主拉应变的显示计算公式,进而提出了有腹筋RECC梁受剪承载力的简化计算方法,该方法无需迭代计算.利用数据库对该简化方法进行评估,试验强度与计算强度比值的均值及变异系数分别为1. 05和0. 197,表明其预测精度良好.

单箱大悬臂组合梁桥桁架式横隔板斜撑疲劳研究

为了解单箱大悬臂组合梁桁架式横隔板斜撑的疲劳特性,以沪杭高速公路跨大蒸港主桥(2×75m的钢-混凝土连续组合箱梁桥)为例进行研究。采用ANSYS软件建立该桥全桥的空间有限元模型,对1/4,1/2,3/4跨和中支点位置桁架式横隔板内、外斜撑的两端节点进行疲劳分析。首先采用容许应力法验算斜撑节点疲劳强度是否满足要求,然后采用安全寿命法计算不满足疲劳强度节点的疲劳寿命。分析结果表明:单箱大悬臂组合梁桁架式横隔板斜撑节点应力幅较大,如果采用疲劳强度低的细节,设计使用期内很可能会出现疲劳破坏,在设计中应引起足够的重视。

基于拉压杆模型的ECC深梁受剪承载力分析

为研究分布筋对ECC深梁破坏模式和受剪承载力的影响,对分布筋配筋率分别为0、0.31%、0.63%的ECC简支深梁进行剪切试验,分析其破坏模式及纵筋和分布筋应变的发展规律.在拉压杆(STM)模型的基础上,根据Mohr-Columb破坏准则推导建立了STM1模型,基于压杆的试验结果建立了STM2模型,并与美国规范ACI318-19中的计算方法进行比较分析.研究结果表明:分布筋配筋率为0和0.31%的ECC深梁均发生压杆破坏,分布筋配筋率为0.63%的ECC深梁发生节点破坏;分布筋配筋率不大于0.31%时,ECC深梁的受剪承载力未随分布筋配筋量的增加而显著增加;与STM2模型及美国规范ACI318-19中的计算方法相比,STM1模型具有明确的力学意义,能考虑ECC材料抗拉性能和分布筋的影响,其计算结果与试验结果吻合良好,可为不同分布筋配筋率下ECC深梁的受剪承载力计算提供依据.

密肋壁板结构计算模型及静力弹塑性反应分析

结合前期密肋复合墙体与密肋壁板结构的试验研究,将密肋复合墙体中砌块等效为均匀受力的斜压杆,推导出等效斜压杆的弹塑性应力-应变公式,提出在等效斜压杆中设置轴向塑性铰,由此建立密肋复合墙体的弹塑性计算模型;研究密肋复合墙体的弹塑性屈服机制;建立密肋壁板结构的弹塑性计算模型,并对结构进行静力弹塑性反应分析;最后提出密肋壁板结构抗震性能评估方法.理论分析和试验表明:采用等效斜压杆模型对密肋复合墙体进行分析能较好的反映墙体"三阶段"破坏特性;建立的结构弹塑性计算模型能较好地模拟密肋壁板结构的真实破坏过程,为结构的抗震性能评估及弹塑性动力反应分析提供简化的力学模型.

基于SSH架构的INQAS的设计与实现

传统模式的J2EE架构以其不足之处严重影响着WEB技术的发展。根据Struts、Hibernate、Spring三种开源框架各自不同的特点,采用基于J2EE架构的SSH(Struts+Hibernate+Spring)组合架构,Struts实现表示层,Spring实现业务层,Hibernate实现持久层,使开发系统高效率、易维护和扩展。应用SSH架构完成INQAS,取得了很好的效果。

分布筋对ECC压杆性能的影响研究

为了研究分布筋对ECC压杆性能的影响,对5个ECC独立压杆进行了受压试验。研究表明,在ECC压杆中有必要布置钢筋,且仅配竖向分布筋不利于裂缝的控制;双向配置0.001 6的分布筋更有利于充分发挥材料的性能和控制试件使用阶段的裂缝;试验得到的ECC的压杆有效影响系数均大于1.6;减少50%的分布筋用量后ECC压杆仍可获得与混凝土类似的压杆强度。

带框复合墙板承载力计算的简化模型与方法

建立了带框复合剪力墙板承载力计算的简化模型——带有等效斜撑的刚架,模型中考虑了复合墙板随刚度变化而产生的内力重分布现象,确定了等效斜撑的宽度和钢筋面积。基于对作为等效斜撑的夹芯板的承载力和作为刚架的边框的承载力以及复合墙板抗滑移承载力计算方法的分析,提出了带框复合剪力墙板的极限承载力计算方法。将简化模型计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:应用该承载力计算的简化模型和方法分析的结果与试验结果吻合较好,说明该模型和计算方法是带框复合墙板承载力计算的一种有效的简化模型与方法。

一种新型复合材料黏弹阻尼杆设计

针对复合材料杆阻尼偏小的问题,文章提出了一种新型复合材料黏弹阻尼杆设计,通过将约束层分段来增大黏弹阻尼层的剪切变形,在保证较高轴向刚度的同时,大幅度提升了杆的轴向阻尼。完成了复合材料黏弹阻尼杆的设计、制造与模态试验验证。试验结果显示:该阻尼杆一阶轴向模态阻尼相比无阻尼杆提高了23.7倍,且轴向刚度相比无阻尼杆未有下降,验证了阻尼杆设计的合理性;此外,分析结果与试验结果吻合较好,说明了阻尼分析模型的正确性。该阻尼杆设计可应用于航天器中各类撑杆或桁架结构,以改善系统的阻尼特性,降低航天器结构在动载作用下的响应。

密肋复合墙板抗侧刚度及承载力研究

对9榀不同形式的墙板进行了伪静力试验,介绍了墙板的破坏过程,分析了墙板的受力特点及影响墙板刚度及承载力的主要因素。结合试验及构造分析,按照混凝土体积不变的原则将墙板等效为正交各向异性的纤维加强复合材料,提出墙板弹性刚度计算公式;在弹塑性阶段分析了墙体承载力的组成,并以刚架斜压杆为计算模型,采用理论与经验相结合建立墙板抗剪承载力计算公式。计算值与试验值吻合较好,为密肋复合墙体结构设计提供了理论依据。

内支撑排桩联合土钉支护体系的相互作用机理分析

针对内支撑排桩联合土钉支护体系,根据排桩内支撑体系和土钉支护体系的工作原理,采用理论研究方法,分析了内支撑排桩对相邻土钉支护部分侧向变形的约束作用,结合受约束土钉在开挖施工过程中产生的侧移特征,探讨了排桩内支撑联合土钉支护体系中土钉支护部分的空间传力效应,及其对排桩内支撑支护部分受力变形的影响,为该类新型联合支护体系设计计算和工程应用研究奠定了一定的理论基础.

基于分区域优化模型的复合材料纺锤杆结构优化设计

本文对航天结构上使用的复合材料纺锤杆优化设计问题进行了研究。在结构层面,复合材料纺锤杆的截面沿轴向是变化的,在材料层面,杆件由各向异性的复合材料制作而成,因此,复合材料纺锤杆的优化设计相比传统材料杆存在更多的特点和难点。针对复合材料纺锤杆优化设计问题的特点和难点,提出了针对性的分区域优化模型,拓宽了优化设计的空间;建立了基于MATLAB和Ansys的优化设计方法,实现了复合材料纺锤杆的智能优化设计。优化结果表明,基于本文提出的优化设计模型和方法,纺锤杆较初始设计减重39.0%,较以往模型减重15.9%,证明了优化设计模型的优越性和优化设计方法的可行性。

临猗黄河大桥总体设计

临猗黄河大桥主桥为(112+14×128)m+(14×128+120)m等高度连续钢箱组合梁桥,最大联长1912 m。主梁为整幅长挑臂闭口钢箱组合梁,全宽26 m,中心梁高6.0 m,标准梁段钢梁顶板宽11.6 m、底板宽11.2 m,通过外挑横梁和斜撑实现7.5 m大悬臂;桥面板采用28 cm厚C50混凝土板,设置横向预应力;中支点两侧20 m范围内在钢梁底板上浇筑混凝土,形成“双结合”构造,与底板结合后共同承压;桥墩采用矩形变截面薄壁空心墩,最大墩高99 m;基础采用钻孔灌注桩基础,最大桩长92 m。采用有限元软件建立该桥整体及局部模型进行结构静力分析;基于CFD数值模拟与风洞试验相结合的方法对主桥结构抗风性能进行研究;运用非线性时程分析法对大桥进行了地震响应分析,结果均满足规范要求。主桥上部结构采用无临时墩顶推法施工,钢梁顶推到位后安装桥面板。

复合材料支撑机翼撑杆位置与结构综合优化设计

针对复合材料支撑机翼,发展了一种撑杆位置和结构综合优化设计的方法。在两种严重设计载荷状态下,考虑气动弹性效应和复合材料铺层结构的不确定性,以结构质量最小化为目标,以翼尖垂直变形、翼尖扭角、撑杆屈曲稳定性、颤振速度和强度要求为约束,在一个优化过程中实现了撑杆位置和结构参数的同步优化设计和鲁棒优化设计。结果表明,翼尖垂直变形和颤振速度要求对于撑杆位置影响明显,最优的撑杆展向位置都靠近翼根一侧,同时撑杆的总体稳定性成为同步优化设计的关键约束。鲁棒优化设计得到的撑杆位置和结构参数的最优组合对铺层结构的不确定性摄动具有良好的抗干扰性,鲁棒优化得到的最优撑杆位置会随着设计变量摄动范围而变化,翼尖垂直变形成为鲁棒优化设计的关键约束。

新型泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体抗剪承载力计算方法研究

为获得轻钢龙骨蒙皮板复合墙体和新型泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体抗剪承载力的实用计算方法,该文对1∶1的四片墙体DD-1、DD-2、DD-1(D-300)、DD-2(D-400)进行单调加载,对1∶1的两片墙体DZ-1(D-300)、DZ-2(D-400)进行低周反复加载。在试验基础上,确定了基于轻钢龙骨蒙皮板复合墙体螺钉群破坏模型的抗剪承载力计算方法,并分别采用轻钢轻混凝土模型与strut-and-tie模型对新型泡沫混凝土轻钢龙骨复合墙体进行简化,从而推导出抗剪承载力实用计算公式。根据试验结果对抗剪承载力公式进行修正,修正后的计算结果与试验值吻合较好,其中轻钢轻混凝土模型具有更高的吻合度。研究结果可供结构设计和施工参考。