圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法研究

通过对11个圆钢管型钢再生混凝土组合柱进行低周反复荷载试验,分析再生粗骨料取代率、型钢截面形式、轴压比、型钢配钢率及圆钢管壁厚参数对组合柱水平承载力的影响规律;观察了组合柱的破坏形态及特征,研究了圆钢管、型钢翼缘及腹板应变的发展规律,分析了组合柱的地震破坏特征。研究表明,在水平地震作用下组合柱发生典型的压弯塑性铰破坏。在此基础上,结合现有规范提出了基于叠加原理的圆钢管型钢再生混凝土组合柱水平承载力计算方法。计算结果表明,其水平承载力计算值与试验值吻合度较好,能较为准确地预测组合柱的水平承载力。

不同制备工艺对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

钢纤维混凝土可起到减少混凝土开裂、提高结构韧性等作用,已逐渐被应用于隧道衬砌支护。但制备工艺决定了钢纤维在混凝土基体中的分布,从而严重影响钢纤维混凝土性能,因此亟须开展针对钢纤维分布与制备工艺之间关系的研究。从实际工程出发,选用6种钢纤维混凝土制备工艺,浇筑了18根梁试件,开展钢纤维混凝土抗弯性能试验。试验结果表明,使用MT1制备工艺的端钩型钢纤维混凝土在破坏位置、钢纤维分布、钢纤维外露角度、外露长度、抗弯强度等方面均表现出良好性能。

数字化分布钢纤维增强水泥基复合材料方凳数值模拟研究

掺入钢纤维可以改善水泥基复合材料的抗拉性能及韧性,通过主拉应力分布设计钢纤维方向及掺量,实现钢纤维数字化分布,能充分发挥钢纤维在基体中的增强作用。本文以方凳为研究对象,通过数值模拟建立了拉应力大小、方向和钢纤维分布的关系,确定了方凳中钢纤维的数字化分布,并进行了方凳控制截面受力性能分析。在方凳面板跨中截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了187%、514%,钢纤维合力分别提高了276%、888%;在侧板上端正截面处,数字化分布钢纤维分布数量分别比定向、随机分布钢纤维提高了113%、355%,钢纤维合力分别提高了218%、775%。结果表明,与定向、随机分布钢纤维相比,数字化分布钢纤维增强作用明显提高,方凳面板跨中截面及侧板上端正截面处的钢纤维数量更多,钢纤维合力更高。

新型钢模板顺路溜井在上向水平分层充填采矿法中的应用

充填采矿法将是未来地下开采的主要发展方向,优化充填采矿法的开采工艺尤为必要。然而在充填采矿法中溜井作为大部分矿山上部各中段采场矿石实现集中运输,保证各分段出矿能力提高生产力的作用,因此安全高效的溜井施工方案对于提高矿山生产能力,降低施工成本尤为重要。基于此,文章结合湖南某铅锌矿地下开采采用上向水平分层充填采矿法的特点,提出了采用预制钢模板替代传统钢筋砼浇筑制作采场溜矿井的新型钢模板顺路溜井施工方案并在现场进行了应用,现场试验表明,新型钢模板顺路溜井施工方案具有减轻劳动强度、提高生产效率、降低采矿成本、降低作业风险等优点,可为类似矿山上向水平分层充填采矿法溜井施工提供借鉴。

负载下焊接加固钢柱截面应力分布有限元分析

目的分析轴心受压钢柱在负载下进行焊接加固前后钢柱截面的应力分布,探寻负载大小对焊接加固后钢柱截面的应力分布影响.方法采用有限元软件ANSYS和焊接热力耦合分析的方法模拟钢柱在负载下焊接加固的过程,并获取各阶段钢柱截面的纵向应力分布.结果负载焊接加固后钢柱截面的应力分布发生了明显变化,产生了应力重分布,并随着初始负载逐渐增大,加固后钢柱新旧截面的应力重分布的趋势越来越明显.结论建议在分析负载下焊接加固钢构件的受力性能时不仅需要采用生死单元技术,同时还需用热力耦合的方法,这样才能更加准确地模拟加固施工中焊接的热过程.

弹体正侵彻钢筋混凝土靶的试验及数值模拟研究

开展了直径156 mm的大尺寸弹体正侵彻钢筋混凝土靶试验,通过预埋压力传感器获得了侵彻过程中不同位置处混凝土的压力值;结合数值模拟,分析了混凝土的损伤分区及不同位置的钢筋应力状态。结果表明:处于弹道附近的混凝土压力最大,峰值脉冲明显;随着距离的增加,峰值减小且脉宽增大,应力脉冲的形状由尖峰演变为相对平坦的波形。粉碎区内的钢筋达到其屈服强度,破裂区钢筋处于弹性状态,弹性区和未扰动区钢筋应力基本可以忽略。

钢纤维几何尺寸对钢纤维混凝土损伤变形特性的影响

钢纤维混凝土是在普通混凝土中均匀掺入一定量钢纤维而组成的一种多相复合材料。利用空间应力状态下的损伤统计本构方程,得出了钢纤维掺量和钢纤维几何尺寸不同时的分布参数和临界损伤值,并定性分析了钢纤维掺量和钢纤维几何尺寸对损伤变形参数的影响。研究结果表明:(1)钢纤维的掺入显著降低了混凝土的脆性,提高了混凝土的宏观平均强度;(2)分布参数m能综合反映钢纤维混凝土的脆性;其倒数1/m可以反映其延性,即反映钢纤维的增韧作用;(3)分布参数ε*可以综合反映钢纤维混凝土的宏观平均强度,即可以综合反映钢纤维的增强作用;(4)钢纤维的几何尺寸(如长度、长细比)对钢纤维的增强和增韧作用有显著影响。

型钢混凝土粘结-滑移本构关系理论分析

根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究 ,对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了综合和分析 ,并根据粘结应力的分布规律 ,利用弹性力学中相似性的原理 ,从弹性力学角度对型钢混凝土粘结滑移本构关系进行了理论推导 ,建立了粘结应力与粘结滑移关系的数学模式 。

定向钢纤维混凝土中的钢纤维分布X-ray CT分析

为分析定向钢纤维混凝土中钢纤维的分布,通过X-CT扫描原位测试确定了混凝土中所有钢纤维的空间位置坐标,根据钢纤维空间坐标,分析计算钢纤维的角度分布及纤维方向效应系数。结果表明,定向钢纤维混凝土中,与设计的目标方向夹角<30°的钢纤维根数占总数量的比例达85%,定向钢纤维的定向效果较好;定向钢纤维混凝土中纤维方向效应系数增加25%,增强效率显著提高。

钢骨混凝土抗火性能非线性分析

进行了12个钢骨混凝土柱火灾下反应的试验.利用有限单元法和有限差分法的混合解法,编制有限元计算程序,得到钢骨混凝土柱的温度分布和极限承载力的数值计算方法.通过程序计算与火灾试验结果的对比分析,验证了分析理论和计算程序的可靠性.通过各种受火时间、长细比和偏心距的钢骨混凝土柱抗火性能的计算,得出了相应的极限承载力计算公式.

火灾下钢骨混凝土柱温度场分析

在合理建立室内火灾传热模型基础上 ,利用有限单元法和有限差分法的混合解法 ,给出了钢骨混凝土柱高温下温度分布的数值计算方法 ,并编制了有限单元法计算程序 ,以分析火灾下钢骨混凝土柱在不同时刻的温度场 .通过程序计算与火灾试验结果的对比分析 ,验证了分析理论和相应计算程序的正确性和可靠性 .

钢筋表面微区电位分布的原位测量

应用自行研制的扫描微参比电极联机测量系统,原位测量了钢筋在模拟混凝土孔隙液中表面微区电位分布.结果表明,钢筋在纯饱和Ca(OH)2溶液中处于钝态.当溶液的pH降低和外加Cl-时,钢筋表面微区电位分布即发生变化,电位差变大,钢筋表面随之发生点腐蚀.

试件成型方式对纤维分布和弯拉强度的影响

选取国内定型生产的钢板剪切型钢纤维,研究标准棱柱体试件采用卧式和立式成型方法对混凝土中钢纤维分布形态和钢纤维混凝土弯拉强度的影响.对试件进行切片试验研究表明,钢纤维在混凝土中趋于沿垂直于成型方向分布的规律,分布特征明显受到水泥用量、钢纤维长度和体积分数的影响.对试件进行弯拉强度试验表明,钢纤维对卧式成型混凝土试件弯拉强度的增强作用大于对立式成型混凝土试件弯拉强度的增强作用.研究成果为修订《钢纤维混凝土试验方法》(CECS 13:89)提供了参考.

杭州东站桥建合一结构桥梁设计关键技术研究

研究目的:杭州东站是一座集桥梁、建筑为一体的铁路大型客站,其承轨层桥梁结构不仅在外观、尺寸等方面需满足建筑要求,还同时承受铁路和上部建筑结构传递下来的荷载,受力情况异常复杂。本文旨在总结杭州东站承轨层桥梁设计的关键技术。研究结论:(1)杭州东站采用型钢混凝土梁、钢管混凝土柱纵横梁刚架体系可满足结构受力需要,结构受力合理且满足规范要求;(2)对于桥建合一结构,必须建立桥梁、建筑结构整体模型,对结构静力、车桥耦合动力进行计算分析;(3)桥梁结构同时承受铁路和建筑荷载,需将荷载按照铁路规范组合并按照容许应力法进行结构检算;(4)本研究结论可为类似桥建合一结构提供参考。

高压架空导线的电流分布计算与载流量分析

为准确计算架空导线径向截面温度分布,需要确定交流场中导线的各层电流分布规律.文中根据钢芯铝绞线的结构特点,以及复合导体磁链之间的耦合规律,推导了架空导线内部各层导体的自感系数和互感系数,并求得流过每层导体的电流相量值,同时与数值计算结果进行对比,所得平均误差仅为3.56%.将计算的导体产热率施加到有限元模型来计算截面温度分布,并通过实验验证了所述方法的准确性.在此基础上分析了径向温度分布对载流量计算的影响,发现导体最高允许运行温度的位置结构不同时,可提高的载流量会有差异,对于线路增容具有借鉴意义.

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究

钢骨混凝土柱的受力性能受诸多因素影响,钢骨截面延展性是其中的一个重要影响参数。本文首先定义了钢骨截面延展性系数D,以及截面模量影响因子α和约束混凝土影响因子β,用于定量描述钢骨截面延展程度;通过一组含钢率为15%的SRC柱单调压弯试验和有限元数值分析,考察了钢骨截面延展性对构件承载能力和延性性能的影响。研究表明:1高含钢率SRC柱的荷载-位移曲线变化稳定,试验现象发展平缓,承载力高,延性好;2SRC柱的承载力随截面模量因子和约束混凝土因子的增大而线性增加,承载力与截面延展性系数D有良好的线性变化关系;3试件加载后期的剩余承载力随钢骨截面延展性的提高而提高;4结合试验和数值分析结果,推导了高含钢率SRC柱的钢骨翼缘与腹板厚度比限值,并提出了若干设计建议。

钢纤维混凝土弯曲性能和纤维分布试验研究

对纤维含量为25~55kg/m^3的7组钢纤维混凝土(SFRC)试件进行了切口梁三点抗弯试验和电感试验,分析了不同纤维含量下钢纤维混凝土的弯拉性能和纤维分布规律.试验结果表明:当SFRC试件中的纤维含量为35、50kg/m^3时,纤维的增韧效果明显提高;试件中的实际纤维含量与设计含量最大仅相差6.4%;在试件X、Y、Z方向上的纤维分布比例大致为1.2∶1.4∶1.0,与纤维含量关系不大,且随着纤维含量的增加,SFRC试件中的纤维分布更为均匀.

层布式钢纤维混凝土路面板弯曲疲劳性能研究

通过70根层布式钢纤维混凝土小梁的弯曲疲劳试验,用双参数Weibull分布分析了其疲劳寿命,并进一步回归出不同失效概率下的单对数疲劳方程式,与国家现行纤维混凝土规范中的疲劳公式进行了衔接.试验结果表明:这种分层掺入少量钢纤维形成的混凝土,其抗弯疲劳性能较普通混凝土有大幅提高,且优于整体掺配钢纤维混凝土.

离心成型钢纤维混凝土纤维分布理论研究

根据离心运动规律,建立了离心成型混凝土中固体颗粒的沉降速度表达式,并对比了钢纤维与粗、细骨料沉降速度的关系,从而确定了在离心成型钢纤维混凝土中钢纤维的分布位置;从粘性液体与固体相互作用的角度出发,分析了离心沉降力、粘性液体的剪切摩擦力对纤维分布方向的影响,得出了离心成型钢纤维混凝土中纤维的理论分布规律,试验证明了这种分析的正确性,从而为改善离心成型钢纤维混凝土的性能、促进其工程应用提供了理论依据.

钢纤维混凝土浇筑过程中纤维运动的数值模拟

纤维混凝土构件内纤维的分布形态对其受力性能有着直接的影响,因此,研究自密实混凝土浇筑过程中纤维的运动以及得到其在构件内部最终的分布形态具有十分重要的意义.本文利用ANSYS CFX软件中的流体计算模块及拉格朗日粒子追踪功能,通过MATLAB自编程序调用和完善ANSYS CFX强大的流体计算能力,得到一种模拟自密实钢纤维混凝土浇筑过程中纤维运动的新方法.将单根钢纤维简化为两个距离固定(为纤维长度)的球形粒子,ANSYS CFX模拟粒子在整个浇筑过程中的运动,MATLAB自编程序控制粒子之间的固定配对并保证每对粒子在计算过程中保持相对距离不变.通过数值模拟浇筑一根1,200mm×150mm×150mm的梁来验证计算的精确性.将模拟结果与实验结果进行对比,证明了模拟方法的适用有效性.这种新方法可用于各种掺量刚性纤维自密实混凝土的浇筑流动模拟.