Influence of Axial Load Ratio on Shear Behavior of Through-Diaphragm Connections of Concrete-Filled Square Steel Tubular Columns

Nonlinear finite element analysis and parametric studies were carried out to study the influence of axial load ratio on the shear behavior of the through-diaphragm connections of concrete-filled square steel tubular columns. The analysis reveals that smaller axial load ratio can improve the shear bearing capacity and ductility while larger axial load ratio will decrease the shear behavior of the through-diaphragm connections. The parametric studies indicate that the axial load ratio should be limited to less than 0.4 and its influence should be considered in the analysis and design of such connections.

沿海地区台风荷载下陶粒加气混凝土砌块填充墙斜裂缝试验研究

为研究沿海地区低抗震设防烈度条件下陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂原因,采用PKPM软件分析了某13层框架结构住宅在台风荷载和6度抗震设防烈度下结构的层间位移,结果表明:在该地区基本风压下,该工程的最大层间位移角与6度抗震设防烈度时基本相当。同时进行了一榀足尺框架模型试验,结果表明,当主体结构还在弹性阶段时,模型的整体刚度就急剧下降,填充墙就已经开裂。当试件的位移角达到1/1 092时,填充墙开裂严重,此时相当于刚度修正后的13层框架住宅案例在1.27kN/m^(2)的风压下的表现。因此按照目前的结构设计参数取值和施工构造措施,沿海地区陶粒加气混凝土砌块填充墙的开裂在所难免。为避免该斜裂缝发生,应在设计和施工阶段采取新的设计方法和构造措施。

配筋空心圆钢管高强混凝土轴压短柱工作机理分析

目的 提出一种配筋空心圆钢管高强混凝土新型组合柱,分析其在轴向荷载作用下的工作机理,以解决空心钢管混凝土柱空心率较大和延性差等问题。方法 对配筋空心圆钢管高强混凝土短柱进行轴压试验,利用ABAQUS有限元分析软件建立组合柱的有限元模型,以试验结果验证有限元模型的准确性。对组合柱的受力工作机理进行分析,重点研究其在轴向荷载作用下的受力过程、各组分分担内力比例和应力状态。结果 与空心圆钢管高强混凝土柱相比,未配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了6.37%、DI提高了6.64%、SI提高了3.59%,配置普通钢筋的试件峰值承载力提升了13.31%、DI提高了8.12%、SI提高了5.68%。整个受力过程中,管柱混凝土和夹层混凝土承载的内力比例分别为36.2%~39.7%和29.0%~30.6%。结论 配置普通钢筋的试件具有更高的承载能力和延性能力;夹层混凝土和管柱混凝土在加载过程中为主要受力组分;钢筋在加载前期基本不承担内力,进入塑性强化阶段才开始发挥作用。

反复荷载下方钢管型钢再生混凝土组合柱抗震性能试验研究

为研究方钢管型钢再生混凝土组合柱的抗震性能,通过对9个组合柱试件进行低周反复荷载试验,对其地震破坏特征进行分析,并详细探究再生粗骨料取代率、型钢配钢率、方钢管宽厚比和轴压比等影响参数对组合柱承载力、延性及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:在反复水平荷载作用下组合柱呈现典型的压弯塑性铰破坏模式。组合柱的荷载-位移滞回曲线呈饱满“纺梭形”,具有较好的耗能能力。再生粗骨料取代率对组合柱的承载力的影响较小,随着再生粗骨料取代率的增加,组合柱的延性和耗能能力逐渐下降,延性和耗能能力最大分别下降7.83%和7.6%,组合柱试件承载力先升高后下降,承载力最大变化幅值为1.98%,影响幅值较小。随着方钢管宽厚比的减小或型钢配钢率的提高,组合柱的承载力和延性均得到提高,宽厚比从100降至33,承载力提高了57.44%,而型钢配钢率从4.2%增长至6.3%,承载力和延性则分别提高了21.45%和20.44%,说明方钢管宽厚比和型钢配钢率对组合柱抗震性能影响较大。另外,增大轴压比对组合柱试件的抗震性能不利,随着轴压比的增大,组合柱的滞回曲线饱满度下降,延性降低,轴压比从0.2提高到0.6,延性降低了11.11%。研究结论可为方钢管型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考。

自密实混凝土性能劣化对CRTS Ⅲ型板式轨道荷载效应的影响

充填层是CRTS Ⅲ型板式轨道的核心部件,由于板式轨道是典型的“三明治”结构,充填层易受环境的影响而出现性能劣化,从而对轨道结构不利。为探究充填层自密实混凝土性能劣化对板式轨道荷载效应的影响,采用ABAQUS软件并结合已有的充填层混凝土损伤研究结果,建立充填层整体损伤工况和更接近实际使用情况的充填层梯度损伤工况的轨道结构有限元模型,计算轨道结构在不同工况的列车荷载和温度荷载下,轨道板、充填层和底座板的应力与位移变化情况,分析充填层疲劳损伤对轨道结构整体性能的影响。结果表明,充填层混凝土的整体损伤将导致充填层刚度显著下降,在列车和温度荷载下,轨道板和充填层组成的复合板易出现各方向的位移,使轨道结构出现局部磨耗增加和轨道不平顺等现象;充填层受荷时各向应力均大幅减小,轨道板的总体应力上升且易出现应力集中,底座板应力相较于其上部结构受充填层性能变化的影响较小。充填层出现四周梯度损伤时,不同荷载作用下,从损伤区至未损伤区应力和位移表现为连续变化,未出现明显的应力集中和应力突变;不同荷载作用下,轨道结构出现损伤的区域应力明显下降,但未发生损伤的板中部区域应力上升,加速了板中部区域的动载疲劳效应,间接增加了轨道结构的疲劳损伤。

不同构造下的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究

与普通节点不同,钢管混凝土柱-钢梁节点在地震作用下更容易发生破坏,为了提高钢管混凝土柱与钢梁连接节点的抗震性能,进行了不同构造下的钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究。以预埋锚杆构造的两种钢管混凝土柱-钢梁节点和钢梁穿透式构造的钢管混凝土柱-钢梁节点为研究对象,在梁体中部设置了横向支承,采用层间位移角控制周期性荷载,当地震荷载不同时,测试了3种构造钢管混凝土柱-钢梁连接节点的抗震性能。结果表明,钢梁穿透式构造的钢管混凝土柱-钢梁节点对地震具有较高的承载能力,弱化伸缩梁端节点的构造方法符合抗震设计要求,通过端板的屈曲可以消散大部分能量,具有强大的耗能能力。

磷石膏掺量对钢管混凝土力学性能的影响

通过正交试验研究了粉煤灰掺量(10%、15%、20%、25%)、矿粉掺量(15%、20%、25%、30%)、磷石膏掺量(0、2%、4%、6%)对混凝土抗压强度的影响,优选出了最佳掺量,在此基础上,研究了磷石膏掺量(0、2%、4%、6%)对钢管混凝土轴压性能的影响。结果表明:当粉煤灰、矿粉、磷石膏的掺量分别为10%、20%、2%时,混凝土的28 d抗压强度最大;随着磷石膏掺量的增加,钢管混凝土试件的极限承载力先增大后减小,最佳掺量为2%,此时,钢管混凝土试件受压破坏后的横向变形不明显。

新型钢管混凝土梁柱节点力学性能试验研究

为研究内加强环式圆钢管混凝土柱与矩形钢管混凝土梁这种新型连接节点的力学性能,设计了缩尺钢管混凝土梁柱节点试件,开展了相同梁柱节点试件的静力加载试验和低周往复加载试验。通过研究该节点试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及拟静力加载试验的骨架曲线、核心区剪切变形等,分析了节点试件的承载能力、延性和耗能能力,全面考察了同一梁柱节点在静力加载和低周往复加载两种工况下的受力性能和破坏模式。结果表明:钢管混凝土梁柱节点试件核心区强度较强,破坏模式主要为梁端破坏,低周往复加载试验时试件梁柱连接处附近的梁端钢板发生拉裂破坏和钢板鼓曲,静力加载试验时试件梁端焊缝发生拉裂破坏;试件延性较好,加载过程中经历了弹性、弹塑性和塑性发展阶段。最后提出了该类钢管混凝土梁柱节点核心区的抗剪强度计算公式。

考虑初始损伤与填充荷载影响的岩溶隧道围岩稳定性分析

岩溶的存在不仅使地下工程围岩完整性下降,其内部填充物还会长期侵蚀周围岩体,使周围岩体带有不同程度的初始损伤。以重庆市陶家隧道为工程依托,分析了造成涌砂涌泥事故的主要原因,并借助有限差分软件FLAC3D 6.0开展了考虑初始损伤与填充荷载影响的岩溶隧道围岩稳定性分析。结果表明:隧道开挖导致的岩体卸荷与溶洞内部填充物的重力作用是导致涌砂涌泥事故的主要原因,岩体初始损伤对隧道拱顶围岩竖向位移及稳定性的影响不容忽视,建议初始损伤系数取值为0.4~0.5;填充荷载对下方隧道围岩稳定性的影响较大,当荷载取值大于75 t/m^(2)时拱顶围岩竖向位移明显增加,且稳定性急剧下降;溶洞截面面积越大时拱顶围岩竖向位移越大,溶洞与隧道拱顶之间岩层越薄时拱顶围岩竖向位移越大;填充荷载取值越大、初始损伤系数取值越大时,中间主应力(σ^(2))对隧道围岩稳定性的影响越大。

钢管混凝土双块式轨枕道床复合受力性能试验

新型钢管混凝土(CFT)双块式轨枕采用钢管混凝土取代了桁架钢筋的连接构件作用,具有结构简单、安全耐久性好等优点。为研究钢管混凝土双块式轨枕与现浇混凝土道床所形成的轨道结构的复合受力性能,采用某实际工程的材料和工艺制作了一段足尺CFT轨枕减振道床和现浇整体道床,经疲劳试验验证后,用绳锯将其沿横向切割成单承轨台和双承轨台的CFT轨枕道床试件,分别开展试件的轨下截面加载试验和中间截面加载试验,分析道床试件中轨枕、现浇道床、底座板混凝土和钢筋的应力、变形及裂缝的开展演化规律。试验结果表明:CFT轨枕道床受力破坏过程均表现出整体工作、带裂缝工作和破坏的典型三阶段特征;中间截面加载试件破坏时受拉钢筋被拉断而受压区混凝土未被压碎,类似于低筋破坏,轨下截面加载试件因竖向裂缝和弯剪区段斜裂缝之间的混凝土被压碎剥落而失效,受拉纵筋未屈服,类似于斜压破坏;CFT轨枕整体道床试件抗裂能力、承载能力更高,整体道床试件开裂荷载约为减振道床试件相应值的4.7倍,其极限荷载约为减振道床的2.3倍,道床与底座板之间采用拉结钢筋连接后能大幅提升轨道结构刚度和承载能力。CFT轨枕与现浇道床界面黏结及整体工作性能良好,研究成果可供钢管混凝土双块式无砟轨道理论研究和工程应用参考。

高速公路工程填料承载比试验研究

文中以浙江某高速公路扩建项目为例,采用填料承载比(CBR)试验方法评估高速公路工程中路基土料性能。结果表明,砂土密度为1.8 g/cm^(3),含水率15%,粒度为0.425~2 mm,最大干密度为1.65 g/cm^(3),剪切强度为95 kPa,CBR值在2.54、5.08 mm穿透深度处分别为9%和8.5%;与黏土和粉土相比,砂土承载能力和稳定性更优。

配筋空心方钢管高强混凝土纯弯构件受力性能有限元分析

目的 研究配筋空心钢管高强混凝土构件的抗弯性能,推动其在建筑结构中的应用。方法 采用有限元分析软件ABAQUS建立配筋空心钢管混凝土构件有限元模型,在验证模型准确的基础上,分析构件的受力全过程及钢材屈服强度、混凝土抗压强度、钢管壁厚、钢筋直径、普通钢筋数量对构件受弯性能的影响。结果 纯弯试件在荷载作用下受力过程可分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;试件破坏形态均为受弯破坏,表现出较好地延性。结论 组合构件在弯矩作用下可以很好地协同工作;钢材屈服强度和钢管壁厚的增加对构件承载力的提高影响最显著,建议配置普通钢筋数量在6~8根为最优。

冲击载荷下蓄液结构动响应及防护机理的研究进展

工程实际中,飞机油箱、船舶液舱、油液储罐等各类蓄液结构可能面临炸药爆炸冲击波、弹丸侵彻等冲击载荷的威胁。在冲击载荷作用下,蓄液结构的动响应受载荷特性、结构形式、充液方式等多种因素影响,相应的结构防护机理涉及多相介质的流固耦合、波在不同介质中的传播、液体介质的空化、结构动态力学特性等多个科学问题。针对冲击载荷下蓄液结构的动响应及防护机理,总结了工程领域中典型的蓄液结构形式,分析了各类蓄液结构在爆炸冲击波、弹体侵彻及其联合作用等载荷下的结构动响应过程、结构破坏模式、载荷耗散过程、能量转化与吸收过程,总结了蓄液结构的冲击动响应特性,归纳了蓄液结构对各类冲击载荷的防护机理,从结构构型、结构动响应、理论研究方法、抗冲击防护技术等方面对蓄液结构抗冲击防护研究进行了展望。

爆炸荷载下预制节段拼装双层钢管混凝土墩柱的动力响应数值模拟

为提升装配式公路桥梁的抗爆防护能力,提出了一种新型预制节段拼装双层钢管混凝土(PS-CFDST)组合墩柱.基于非线性显式动力分析程序LS-DYNA建立了新型PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下动力响应分析的精细有限元模型,并通过已有试验结果验证了模型的准确性.对爆炸荷载作用下PS-CFDST墩柱的动力响应进行数值模拟分析,研究了PS-CFDST墩柱在爆炸荷载作用下的破坏过程、损伤机理和耗能机制.运用参数化分析方法,研究了爆炸距离、节段数量和预应力水平等关键参数对PS-CFDST墩柱动力响应的影响,并在此基础上提出了PS-CFDST墩柱的抗爆设计建议.结果表明:PS-CFDST墩柱除通过材料塑性损伤耗能之外,节段接缝界面滑移耗能机制对耗能贡献可达40%以上;增大墩柱可接近距离是提升墩柱抗爆安全性的有效手段,增大预应力有利于减小柱中最大水平位移和墩底剪切滑移,从而提升PS-CFDST墩柱的抗爆性能.

火灾后高强钢管混凝土柱轴压的参数化分析

为研究不同参数对火灾后高强钢管混凝土柱受轴压时的性能影响,利用ABAQUS有限元软件模拟火灾后高强钢管混凝土柱轴压模型,对该构件以钢管屈服强度、受火时间、混凝土强度为主要参数进行承载力-位移曲线分析,并剖析火灾后高强钢管混凝土柱典型曲线。结果表明:随着钢管屈服强度和混凝土强度增大,构件极限承载力增大;随着受火时间增加构件极限承载力出现下降趋势;从整体上看,受火时间分别为60、90、120 min时,构件中的混凝土承担主要载荷。

主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法

为了解决三相负荷不平衡造成的损耗增加、供电质量降低等问题,提出主动负荷参与的低压台区三相负荷不平衡自动均衡方法。基于电力物联网高速载波技术采集低压台区的电表负荷数据,实时监测和收集负荷数据。设计了三相负荷不平衡均衡控制终端,并建立了目标函数。采用鸽群算法求解函数,实现低压台区三相负荷不平衡的自动均衡控制,具有良好控制效果。

基于等减载率的高填明洞长期性能

为探究减载材料差异对衬砌变形及安全性的长期影响,选取可发性聚苯乙烯板(EPS)板、低压实土和橡胶颗粒混合土3种减载材料,填土采用高压实土,利用试验与数值模拟相结合的方式,分析当减载率相同时,不同减载材料与高压实土共同蠕变对高填明洞长期性能的影响。结果表明:4种材料的蠕变曲线分为衰减蠕变和稳态蠕变两个阶段,同一荷载作用下,材料蠕变应变大小依次为:EPS板>橡胶颗粒混合土>低压实土>高压实土;不同减载措施下填方中心蠕变位移最大,向外环形扩散降低,且填方蠕变位移大小依次为:EPS板>低压实土>橡胶颗粒混合土,橡胶颗粒混合土可以有效抑制填方的蠕变位移。当减载材料与高压实土共同蠕变时,拱顶、拱肩先下沉再回弹,拱腰和边墙先向外扩散再向内收敛,拱顶沉降和拱腰收敛变化值最大;拱顶安全系数增量较大,但蠕变稳定后拱脚安全系数最小。不同减载措施下衬砌变形与安全系数变化大小依次为:低压实土>橡胶颗粒混合土>EPS板。

基于粒子群优化BP神经网络的中空夹层钢管混凝土柱轴压承载力研究

圆中空夹层钢管混凝土(concrete filled double-skin steel tube,CFDST)柱因其独特的结构形式与优异的力学性能,已成为现代工程结构中的主要受力构件。然而外钢管、内钢管与核心混凝土之间的相互约束作用导致其受力比较复杂。为此,采用PSO-BP混合神经网络算法对圆CFDST柱的轴压承载力进行了研究。收集了167组数据建立数据库,并选取8种影响因素作为输入层参数,轴压承载力作为输出层参数,分析了传统BP神经网络模型所存在的缺陷,建立了PSO-BP神经网络模型。此外,将机器学习模型与3种规范的结果进行比较,结果表明机器学习模型的精度比3种规范的精度更高。相较于BP神经网络模型,PSO-BP神经网络模型具有更好的预测能力,更有助于预测CFDST柱的轴压承载力,对工程上研究CFDST柱的力学性能有着重要意义。

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。

基于动态节拍控制的智能灌装生产线的设计

研究的带有动态节拍控制的自动灌装输送线设备控制系统,对于大多数的自动化灌装生产线,用固定的上料、下料速度就可以满足生产的需求,但对于多台相同功能的灌装秤的作业时间在现实上不可能完全相同,还有出现故障的状况,这样就会出现工位间负荷不均衡,各工位间工作快慢不同的现象,负荷高的工位会产生拥堵而负荷低的工位却经常无料可加工。此次研究的项目是由20台相同功能的灌装秤组成的自动灌装输送线设备,为了克服作业负荷不均衡的不良现象,通过引入动态节拍控制功能,对上料的时间进行节拍化,同时对作业进行研究、对时间进行测定,以使各个工位的工作能力都能够充分利用,保证生产线顺畅运行,即实现生产的平衡性。