Seismic Behavior of Diaphragm-Through Connections of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns and H-Shaped Steel Beams

Based on the introductions of a type of diaphragm-through connection between concrete-filled square steel tubular columns (CFSSTCs) and H-shaped steel beams,a finite element model of the connection is developed and used to investigate the seismic behavior of the connection.The results of the finite element model are validated by a set of cyclic loading tests.The cyclic loading tests and the finite element analyses indicate that the failure mode of the suggested connections is plastic hinge at the beam with inelastic rotation angle exceeding 0.04 rad.The suggested connections have sufficient strength,plastic deformation and energy dissipation capacity to be used in composite moment frames as beam-to-column rigid connections.

基于Cone Beam CT图像的呼吸运动分析

呼吸运动是有一定规律性的运动,传统呼吸运动模型用公式描述,不能准确反映不同病人的特点或同一病人不同时期的特点,无法满足实时准确分析的需要。为此,我们提出了一种通过跟踪病人自由呼吸状态下所采集的Cone Beam CT图像序列中的横隔膜的运动来建立病人呼吸运动模型的方法。该方法建立的模型与传统的呼吸运动理论模型非常相似,证明了它是可行且有效的,同时该方法更能实时准确地反映病人的呼吸运动规律,具有很高的临床实用价值。

Flexural Capacity Formula of Diaphragm-Through Joints of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns

Finite element analysis and parametric studies were performed to investigate the flexural capacity of the panel zone of diaphragm-through joints between concrete-filled square steel tubular columns and H-shaped steel beams. Through the comparisons of failure modes, load–displacement curves, and bearing capacity, it was found that the flexural capacity of the panel zone of diaphragm-through joints was determined by the tensile action and influence of the web of H-shaped steel beams, and the axial load should be taken into account. The steel tube and the diaphragm were the major parts of the joint that resisted the bending moment. The contribution of in-filled concrete had little influence on the flexural capacity of the panel zone of the joint and could be neglected. According to the results of these numerical studies, a formula that considered the influence of the web of H-shaped steel beams and the axial load was developed based on the yield lines in the diaphragm and the steel tube. The results of the proposed formula were in good agreement with the numerical data of this investigation. © 2017, Tianjin University and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

大跨连续梁桥横隔板裂缝统计及成因分析

以某大跨径混凝土连续梁桥为工程背景,探究其跨中横隔板裂缝成因。对跨中横隔板中已产生的裂缝进行了检测并统计。应用ABAQUS建立了单跨实体模型对多种因素影响情况进行了分析,并基于现场实测数据及规范加载温度荷载,结合裂缝检测情况分析了跨中横隔板裂缝形成的主要影响因素。结果表明:跨中横隔板混凝土在浇注后自身水化收缩过程中会产生较多的裂缝,浇注后至混凝土龄期14 d时,跨中横隔板由人洞两侧开始出现裂缝,随着龄期增加裂缝数量增多并逐渐向人洞及顶板方向扩展,至龄期14 d时已基本形成裂缝与扩展;龄期28 d时,裂缝略有扩展,总体分布与龄期14 d基本相同;跨中横隔板在3种温度加载作用下开裂情况不同,顶板温升产生的裂缝主要由人洞延伸至顶板,整体温降产生的裂缝主要位于人洞与腹板之间,整体沿竖向扩展,整体温升产生的裂缝主要位于顶板以及人洞附近;车辆偏载作用下跨中横隔板产生的局部最大拉应力为2.18 MPa,不足以促使横隔板开裂,但在和其他因素共同作用下,会使横隔板在已产生微裂缝的情况下导致裂缝扩展,扩展方向与水平方向夹角大约为45°。有限元模拟裂缝扩展趋势与实际检测情况基本一致,研究成果可为类似工程设计和施工提供参考。

深基坑嵌岩地下连续墙弯矩计算及风险评估研究

深基坑嵌岩地下连续墙弯矩承载能力是评估工程风险的重要指标,现有基于监测数据的计算方法无法定量分析上软下硬复杂地质条件下围护墙弯矩特性。文章提出了一种基于弹性地基梁力学模型与监测数据融合的方法,开展了深圳某基坑施工过程嵌岩围护墙弯矩计算与风险评估研究,结果显示围护墙最大测斜变形、嵌岩处弯矩和安全余量分别为67mm、2080kN·m和0.44,可作为基坑嵌岩围护墙断裂风险判别准则,为工程安全施工提供指导意义。

贝塞尔光束透射多边形二元振幅光阑的理论研究

本文提出一种多边形二元振幅光阑,并将其应用于压制贝塞尔光束在自由空间传输过程中的光强振荡。利用严格的数学推导,得出多边形二元振幅光阑的等效振幅透射系数公式。通过对贝塞尔光束轴上光强的优化设计,得到多边形二元振幅光阑的最佳结构参数。基于完全的瑞利-索莫菲方法的数值模拟结果显示,优化设计的多边形二元振幅光阑,不仅沿光轴方向,而且在垂直于光轴的横截面内,均很好地压制了贝塞尔光束的光强振荡。相比于现有文献中的渐变振幅光阑或心形二元振幅光阑,本文提出的多边形二元振幅光阑具有加工简单、成本低廉的优势,将为贝塞尔光束在实际光学系统中的广泛应用提供重要的指导价值。

可变光阑对高斯光束衍射特性分析

可变光阑作为常见的光学器件,广泛应用于光束整形和空间滤波.根据可变光阑的工作原理可知,其通光孔是多边弧形而非圆形,这导致当光束经可变光阑衍射时,近场会出现齿状光斑.本文对可变光阑的近场衍射图像进行了实验测量,并且采用Matlab对多边弧形的衍射特性进行了理论仿真,理论仿真结果与实验观测结果一致.

基于梁-膜结构的MEMS微压传感器设计与制备

针对微机电系统(MEMS)微压传感器无法同时提高灵敏度与线性度的问题,设计了一种新型的梁-膜结构,与常规的C型和E型结构比较,该结构具有灵敏度高、易加工的特点。根据所研究的量程,设计了压敏电阻尺寸和阻值。通过调整结构梁厚度、敏感膜片尺寸等参数,并使用仿真软件建立力学模型,得到输出灵敏度和线性度等仿真结果,以优化梁-膜结构设计。采用绝缘体上硅(SOI)晶圆作为衬底,通过标准MEMS芯片生产流程实现微压芯片的制备,并采用引线键合的方式完成了芯片的封装,形成了传感器。测试结果显示在0~1 kPa量程范围内,微压传感器的灵敏度可达4.5 mV/(V·kPa),非线性误差为0.11%,其输出电压噪声波动在±9 Pa以内。

含大跨隐横梁曲线钢箱梁桥设计及受力性能分析

城市立交受用地限制布线一般比较复杂,桥梁常位于曲线段,且立墩空间受限。含隐横梁的曲线钢箱梁因具有跨越能力强、建筑高度小、布墩灵活等特点而广泛应用于城市立交,但该类桥梁构造复杂,结构受力空间效应明显。为深入研究该类桥梁结构受力性能,以实际四跨曲线连续钢箱梁桥工程为例,基于正交异性板理论,利用midas有限元分析软件,建立了主梁第一体系、第二体系及横梁计算分析模型。通过对主梁的结构计算,验证了桥梁总体设计的合理性,同时指出了桥梁关键节点的设计要点。

I形组合梁病害成因及空间横向分布受力特性研究

以G55二广高速公路采用的小翼缘装配式I形组合梁桥为研究对象,为接近实际结构的受力状态,利用有限元软件建立三维实体模型,并对其进行了仿真和分析。对不同设置条件下横隔板对薄腹式装配式I形梁竖向挠度、横向挠度的影响进行了比较分析,得出主梁竖向及侧向受力横向分布的规律以及I形组合梁病害产生的原因。基于此,提出了增设横隔板和体外预应力的加固方案,为同类桥梁结构的加固设计提供了借鉴。

坭洲水道桥圆形地连墙支护体系监测与分析

对虎门二桥坭洲水道桥直径90 m、深29 m东锚碇工程进行了监测,实测得到开挖过程中地连墙墙后土压力、墙体径向位移、竖向弯矩等。同时,设计并实施了地连墙槽段接缝的单元体试验,探讨了圆形地连墙环向刚度折减系数的取值方法,并结合轴对称弹性地基梁法对监测数据进行了对比分析。计算与实测分析结果表明,圆形地连墙支护体系墙体最大位移值为开挖深度的0.018%,远小于工程预警值,说明其可有效控制基坑变形;施工过程中土体开挖及内衬施工对地连墙应力影响最大,是相应深度地连墙应力达到峰值的主要原因,其影响范围为上下两倍当层开挖深度;圆形地连墙墙后土体具有空间效应,实测土压力值小于主动土压力理论计算值;由计算对比可知,考虑环向效应及环向刚度折减的弹性地基梁法可较好地反映圆形地连墙支护体系的受力变形特性。

横隔板对多主梁结构受力行为的影响分析

对几种"T"梁桥的计算结果进行统计分析,得到横隔板数量对主梁受力的影响规律,讨论了横隔板数量的合理值;通过桥梁空间三维有限元分析及桥梁简化分析的计算结果比较,还讨论了横隔板数量变化对简化分析结果的精度影响.

影响蒙皮支撑梁静力性能的若干因素

本文利用几何非线性有限元法分析了蒙皮支撑梁间距、跨度、构件截面开口方向及构件初始扭转对蒙皮支撑梁静力性能的影响．研究结果表明，在实际工程应用范围内，梁间距的变化不会对蒙皮支撑梁的性能产生显著的影响．蒙皮的侧向支撑和扭转约束作用能明显改善侧向长细比较大的梁的性能．构件截面开口方向的组合方式对构件性能也有一定影响．构件的初始扭转对蒙皮支撑梁的性能没有显著的影响．

连续斜梁桥结构特性研究

运用梁格法分析了一公路连续斜梁桥不同的支座刚度及横梁刚度对整个斜梁桥受力的影响.发现支承刚度越小,其支承反力分布越均匀,因而在实际设计连续斜桥时宜选取较高的支座来降低支座刚度,以使各支反力趋于均匀,避免负反力的出现;而连续斜梁桥的横梁扭矩对横梁的刚度比较敏感,虽增加横梁的刚度可减小纵梁的最大弯矩,但会导致横梁的弯矩以及扭矩的增加,且扭矩增加迅速.所以,在横梁设计中需综合考虑以上各因素,选择刚度合适的横梁.

全自动可变光阑测量激光发散角的工程化研究

激光远场发散角是评价激光光束质量的重要指标,根据远场发散角的定义和国际惯例,实际工程应用中设计出全自动可变光阑来测量激光远场发散角。在测量时利用图像处理和一阶重心距算法计算光斑中心,使可变光阑中心与待测激光束中心对准。测试系统自动由小到大变化光阑孔径,同时用探测器测量透过的激光能量。对光阑孔径和通过光阑的能量进行曲线拟合,算出总能量为1/e2时光阑的孔径,即对应于该处的激光束宽,从而可计算得出激光远场发散角。上述测量过程是利用虚拟仪器技术来全自动实现的,该激光远场发散角测试系统经过了项目验收和实际工程检验。

光纤布喇格光栅沉降传感器

根据光纤布喇格光栅的光学传感原理,提出了一种基于悬臂梁及金属弹性膜片的光纤布喇格光栅沉降传感器结构,对其传感特性进行了实验研究.实验通过产生水的液位差来模拟地基沉降,分析结果显示,光纤布喇格光栅中心反射波长漂移对液位差呈现良好的线性关系,线性度高于0.999,灵敏度可达-2.11pm/mm.通过改变悬臂梁厚度和有效长度,可以对传感器测量范围和灵敏度进行调整,以满足各种应用场合.综合实验结果,该传感器在桥梁、铁路地基等沉降监测方面具有重要意义.

横隔板对波形钢腹板曲线箱梁应力影响研究

利用有限元软件对某曲线箱梁桥进行分析计算,对比分析在跨间设置不同数目和不同位置横隔板的情况下,箱梁顶板内外缘正应力的变化.分析结果表明:横隔板设置的位置和数量对曲线波形钢腹板箱梁桥的应力有显著影响,并为波形钢腹板曲线箱梁桥的设计提供参考.

金马大桥主梁横隔梁受力分析与预应力施工技术

金马大桥的桥面板、边主梁以及横隔梁分阶段一次浇注有别于传统的施工方法,可能会导致横隔梁中的预应力储备过于偏小和边主梁外侧可能因为变形过大而使应力超标,进而产生裂缝。文章通过有限元计算分析证明其横隔梁应力储备合理,边主梁不会产生裂缝,施工方法合理。此外对横隔梁预应力筋的张拉顺序进行了施工阶段分析和研究,得出分批张拉预应力筋会使两道横隔梁中的应力更均匀合理的结论,对同类型工程具有一定的参考价值。

无支撑基坑变形特性的三维有限元分析

建立三维有限元模型对采用格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙围护结构的船坞基坑进行分析,计算中假定土体为横观各向同性体,考虑土与结构的共同作用以及土体分区开挖.通过分析实测数据和计算结果,研究了无支撑船坞基坑开挖过程中格型地下连续墙和高桩梁板地下连续墙的变形特性.计算结果表明,船坞基坑围护结构的变形性状受其结构形式以及施工工况的影响,基坑内部桩基对船坞基坑围护结构变形影响较大,船坞基坑的开挖对临近基坑的影响很小.

隔板贯通式梁柱节点抗震性能试验研究

设计了低周反复荷载作用下3个十字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件(其中2个节点的柱子浇筑了混凝土,1个为空钢管)的拟静力试验。通过研究拟静力试验所得的滞回曲线求得该节点的等效阻尼比,衡量它的耗能能力。从恢复力特性曲线得到了和一次加载相接近的骨架曲线,节点的初始刚度和刚度退化等参数。通过这些从强度、变形和能量等三方面判别和鉴定隔板贯通式梁柱节点的抗震性能,并得出了一些具有参考价值的结论。