自复位预制节段桥墩抗震性能试验研究

为提高装配式预制桥墩的抗震性能以及解决震后可修复的问题,本文基于后张无黏结预应力筋的连接技术,提出了一种新型自复位预制节段桥墩(self-centering precast segmental bridge pier,SPSBP)。该新型自复位预制节段桥墩由预制构件(盖梁、节段、基础)、可更换耗能角钢和连接钢板组成。本文设计并完成了三组SPSBP试件的拟静力试验,研究初始预应力、耗能角钢厚度以及长度三个参数对SPSBP试件抗震性能的影响。试验结果表明:该新型结构形式具有较好的自复位以及耗能能力;当加载到最大位移比时,试件变形主要集中于耗能角钢,主体预制结构并未发生明显破坏,表明了结构的完整性;提高初始预应力能有效提高结构的承载力等抗震性能并减小残余变形;增加耗能角钢厚度,可以提高SPSBP耗能能力以及承载力;耗能角钢长度对SPSBP性能影响不明显。

CFRP筋复合型锚具的受力性能试验

为研究CFRP筋复合型锚具的主要设计参数对锚固性能的影响及锚具内部受力情况,设计了5个复合型锚具的参数静载试验,测量了锚具的极限荷载、锚环-CFRP筋间滑移变形和金属筒测点应变,通过静载试验对比分析了各设计参数对锚固效果的影响,以及金属筒表面应力的分布情况与变化规律.研究结果表明:当金属筒壁厚为2 mm,夹片夹持长度为65 mm,粘结长度为500 mm时,锚具的锚固性能较好;夹片-金属筒间锚固良好,无滑移;金属筒应力分布与变化可反映锚具内部受力情况,测点应力曲线峰值预示该位置附近的胶体与CFRP筋间的粘结破坏.

改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验

研究了黏结式锚具的改进方案,对改进后的锚具进行了静载张拉试验,阐述改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验方案和主要步骤.长度为180 mm的改进式锚具可锚固单根8 mm CFRP筋,极限拉力为115 k N;长度为280 mm的直筒式锚具可锚固单根8 mm CFRP筋,极限拉力为119 k N.改进型CFRP筋黏结式锚具静载试验表明:改进方案是有效可行的.并对黏结应力的测试方法和计算方法进行了探讨,以筋材轴力为指标,对黏结应力测试数据进行检算,当应变片间距适当时,直接在CFRP筋表面黏贴应变片,通过测点应变分析黏结应力分布的方法是可行的.在此基础上得到的试验数据经公式计算,在加载过程中误差较大,最大误差为7.20%;在极限荷载下无误差.

不同加载条件下抗拔桩静载试验分析

对于抗拔桩的静载试验,理想试验条件是只在桩顶施加拉力,但是实际中拉力的获得需要在地面设置反力装置,不可避免地影响桩周土状态。若采用Osterberg法,也不符合仅在桩端施加上托力的理想条件,因为荷载箱同样会通过桩端土或下段反力桩影响桩周土体。本文通过现场试验和有限元模拟,考察了不同加载条件下的桩的静载试验。结果表明,常规拔桩试验和Osterberg法试桩的承载力相近,但前者比后者测得的刚度要大。Osterberg法试桩、理想条件下托桩试桩和理想条件下拔桩的结果接近,可以认为反映了单桩实际的受力和变形特征。因此,常规拔桩试验的结果高估了单桩的刚度。常规拔桩高估单桩刚度的主要原因在于反力装置将荷载作用于桩上部土体。一方面,增加了桩上部的侧摩阻力和刚度;另一方面,反力增大了桩土相对位移,桩在相同桩顶位移下,常规拔桩比理想拔桩可发挥出更大的侧摩阻力,从而也提高了刚度。

中低碳钢静拉伸时磁记忆效应的实验研究

研究静拉伸情况下低碳X70管线钢和中碳45#钢的金属磁记忆效应.对X70钢试件进行了拉伸前后的金属磁记忆检测,总结了拉伸至塑性变形后试件表面磁场强度零值线的分布变化规律.在对45#钢所做的静拉伸实验中,发现磁记忆检测方法对于压磁效应具有一定的敏感性,为在弹性区域内检测应力的变化提供了可能性.

钢筋半套筒灌浆连接高温后的力学性能试验研究和粘结滑移分析

为避免装配式混凝土结构中钢筋半套筒灌浆连接在火灾后发生失效而造成严重后果,制作了27个14 mm钢筋半套筒灌浆连接试件,并通过高温后的单向静力拉伸试验研究其高温后的力学性能.试验结果表明,钢筋半套筒灌浆连接试件高温后存在钢筋拉断、钢筋刮犁式拔出2种破坏模式,且浇水冷却使试件更容易出现后一种破坏模式;试件在拉伸过程中灌浆端连接钢筋与套筒之间会产生相对滑移,且随着外部温度的升高滑移量呈现非线性的增长趋势;基于600℃高温后的试验结果,依据已有黏结强度公式,给出了避免试件灌浆段钢筋在高温后发生刮犁式拔出破坏的建议;通过对试件弹性阶段的钢筋滑移量进行近似分析,得到了高温后自然冷却条件下钢筋滑移量与温度的二次函数关系曲线.

钢结构用国产自锁式8.8级单向螺栓承载性能

研制开发出钢结构用国产自锁式8.8级单向螺栓STUCK-BOM,并针对6种不同型号的8.8级单向螺栓进行了单个螺栓的轴向拉伸和剪切的静力试验,每个螺栓均进行了多种钢板厚度的试验。通过试验得到了国产自锁式8.8级单向螺栓在轴向拉力和剪力作用下的荷载-位移曲线,由此获取了单个单向螺栓抗拉极限承载力、抗剪极限承载力及初始刚度等力学性能指标。结果表明:除了用于连接钢板较薄的情况,国产自锁式8.8级单向螺栓的抗拉承载力和同等级承压型高强螺栓相同,抗剪承载力优于同等级承压型高强螺栓,满足工程应用的需求,为钢结构用国产自锁式8.8级单向螺栓的工程应用提供基础数据和依据。

DX桩抗拔承载力机理的现场试验研究

通过大比例尺的现场模型DX桩静荷载试验 ,对DX桩的抗拔性能和荷载传递机理进行了研究。结果表明 ,DX桩的抗拔承载力明显大于同等条件下的等截面桩 ,且DX桩的荷载 -上拔位移关系呈缓变形 ;DX桩的承力盘发挥的端承阻力在总抗拔承载力中占有较大比例 ;由于DX桩承力盘发挥了挤压效应 ,DX桩桩身的平均单位抗拔侧阻力值也明显大于等截面桩。对等截面抗压桩、等截面抗拔桩和DX抗拔桩的侧阻力进行了比较 。

大连体育馆弦支穹顶结构张拉成形及静载试验研究

大连体育馆屋盖采用了弦支穹顶结构,为探索不同张拉方案的优劣及可行性,校核结构数值分析时数值模型和计算结果的准确性,研究结构在施工、设计荷载下的受力特性,对大连体育馆缩尺模型结构进行张拉成形和静力加载试验,结合有限元软件ANSYS对试验进行全过程模拟。结果表明:撑杆的内力和节点位移的试验值与理论值吻合较好,以撑杆内力为张拉控制目标,达到了张拉要求;撑杆顶升成形方法在试验中需进行反复调试,可控性较差,且需要对索进行精确下料,难度高;斜索张拉法可控张拉点较多,且斜索索力相对较小,索力可控性好,成形精度更高,故在施工中建议采用斜索张拉方案;在静力加载试验中,弦支穹顶上部网壳节点的位移、撑杆轴力和杆件应变与荷载基本满足线性关系,表明结构整体竖向刚度在设计荷载范围内未出现弱化,网壳杆件整体应力水平在设计范围内,结构满足设计要求。

不同施工张拉方法下轮辐式索桁架力学分析与试验研究

针对圆形轮辐式索桁架结构,为研究合理安全、经济实用的施工张拉方法,确保结构成型后受力和变形与设计一致,基于分步提升整体张拉的思想,提出张拉上径向索、张拉环向索和顶升内撑杆3种施工张拉方法.对3种施工张拉方法进行施工仿真分析,研究张拉过程中的力学性能特点和发展历程.试验以1:10的结构缩尺模型,采用张拉上径向索方法、张拉环向索方法、顶升内撑杆方法对试验模型进行张拉.研究结果表明:3种施工张拉方案发展历程规律相同;施工中张拉上径向索方案所需张拉工装吨位最大,但操作简单;顶升撑杆方案工期最长,张拉环索方案张拉工装吨位最小,但需对环索进行构造处理.将张拉试验结果与理论结果进行对比分析,最后得出适合轮辐式索桁架结构的施工张拉方案,所得结论对此类预应力钢结构施工方法具有实际借鉴意义.

角联锁复合材料的拉伸破坏

为说明角联锁机织复合材料在准静态拉伸加载下的破坏行为,通过实验分析的方法,考察了材料的应力-应变曲线以及破坏形态,说明了角联锁机织复合材料在准静态拉伸载荷下的破坏模式与机制。结果表明:角联锁机织复合材料在整个拉伸过程中经历了3个阶段。此外,树脂碎裂、纱线的断裂抽拔是角联锁机织复合材料在准静态拉伸加载下的主要破坏模式,且材料断口较为整齐,断口处可发现纱线上几乎不黏附树脂,说明拉伸过程中纱线与树脂界面发生脱黏现象。

大倾角拉压垫加载系统设计与应用

对于全尺寸飞机静力试验,通常采用拉压垫技术施加压向载荷,以及胶布带-杠杆技术施加拉向载荷。由于两种技术之间换装复杂,因此对全尺寸飞机静力试验,换装周期长、试验成本高。为了提高试验效率、节约成本,融合两种加载技术,研制了胶布带拉压垫技术。大部分情况压向载荷沿飞机蒙皮法向方向,或者与法向方向成一定较小的角度。现有的胶布带拉压垫技术可满足试验需求;但对某型号全机静力试验某压载工况,载荷方向与机身蒙皮法向方向成较大角度,现有的胶布带拉压垫技术无法实施。对胶布带拉压垫技术进行分析,设计改进方案,实现大倾角拉压垫压载技术。将该技术应用到某型飞机压载试验中,经过数据分析,试验数据真实有效,为以后大倾角压载试验提供解决方法。

先张法预制U形梁静载试验研究

静载试验方案和测试方法则直接影响着试验结果的可靠性、准确性和试验效率。以青岛轨道交通先张法预制U形梁的静载试验为例,制订和优化静载试验方案,通过比选确定合理的静载试验方案与测试方法。然后对先张法预制U形梁进行静载试验,测试U形梁在试验荷载下刚度、应力和裂缝等力学特征,并对试验结果加以分析,评价其力学性能,为今后先张法预制U形梁推广使用提供一定技术支撑。

面向损伤识别的独塔斜拉桥模型的设计与分析

模型试验方法是桥梁结构损伤识别研究的一种重要手段。以某虚拟的独塔斜拉桥为原型,面向损识别设计制作了独塔斜拉桥试验模型。试验模型各主要构件(主梁、主塔、斜拉索)均独立加工制作,其中主梁选用铝合金材料,截面采用箱形,划分为不同长度的阶段,各节段均采用螺栓连接。通过改变节段板厚的方法实现主梁不同损伤程度的模拟,不同位置的损伤通过更换不同位置的板厚实现,从而方便的实现了模拟模型斜拉桥主梁的各种损伤状态。采用特殊的设计实现了斜拉桥结构索力的实时测试。对模型进行了静态试验,并与有限元模型计算的结果进行了对比分析。试验研究与数值分析为今后的损伤识别研究奠定了基础。

轴向拉压型金属阻尼器抗震性能测试及其应用研究

以一种轴向拉压型金属阻尼器为研究对象,介绍了轴向拉压型金属阻尼器的结构构造及其理论计算方法;进行了抗震性能测试,得到了轴向拉压型金属阻尼器的屈服位移、屈服荷载及屈服刚度,并分析了其耗能能力;研究了轴向拉压型金属阻尼器在体外预应力自复位结构中的应用。研究结果表明:轴向拉压型金属阻尼器利用腹板轴向拉压耗能,避免了连接构件的局部损坏;安装方式与黏滞阻尼器相同,安装方便、易于更换;轴向拉压型金属阻尼器具有提供结构附加刚度,控制结构位移,耗能显著的优点。

抗拔桩单桩承载特性试验及数值模拟

目的研究抗拔桩单桩承载特性,分析桩基础在上拔荷载作用下摩阻力的发挥和桩身轴力的特点,从而验证数值模型的合理性.方法通过数值模拟软件对理想加载条件下的静载荷试验进行数值模拟,并对数值计算与现场实测的荷载-位移关系进行对比,同时对抗拔桩的桩身内力测试结果进行分析.结果数值模拟与现场静载荷试验所得到的抗拔桩的荷载-位移关系符合较好,但是具有一定的误差,六组试桩桩顶位移的实测结果与模拟计算结果的误差最大值为2.43 mm,最小值为0 mm;桩身轴力自上而下逐渐减小,桩底处轴力大小接近0 kN,支盘效应导致轴力发生突变,突变位置在桩顶以下5.5 m左右;桩侧摩阻力分布遵循"两头小,中间大"的分布规律,且上拔荷载越大,桩侧摩阻力发挥的越充分.结论该模型的建立与参数的选取是合理的,对抗拔桩的工程设计与计算具有一定的参考价值;对桩身轴力与桩侧摩阻力发挥特点的分析可以为工程设计计算提供理论依据.

典型铁磁构件磁记忆效应的试验研究

研究了静拉伸试验时铁磁构件的金属磁记忆效应。以Q235钢为研究对象,于不同加载阶段对试件的表面漏磁场进行了实时测量。结果表明,应力集中对构件的磁特性有显著影响,在应力引起的小范围塑性变形区域存在有效的磁记忆信号,采用磁记忆方法对承载铁磁构件由应力集中造成的早期损伤进行检测是可行的。

加固砌体结构试验破坏评估与模拟

本文对某二层足尺采用后张预应力技术加固的砌体结构进行拟静力试验,针对结构在不同振幅下的损伤情况,利用《建(构)筑物地震破坏等级划分(GB/T 24335-2009)》标准进行了损伤判别,得到了不同破坏等级与层间位移角的对应关系,即1/3 000~1/1 000为轻微破坏,1/1 000~1/500为中等破坏,1/500~1/300为严重破坏,>1/300为倒毁状态。为了检验后张预应力技术的加固效果,采用有限元软件对其进行数值模拟,通过试验结果验证了模拟的正确性,然后去除预应力模拟了未加固结构的拟静力试验,结果表明预应力加固技术对结构刚度贡献不大,而对强度有30%的提高。

不同检测环境下磁记忆信号变化研究

通过开展中碳45#钢试件的静载拉伸实验,采用磁记忆检测技术,研究了在线及离线2种检测环境下、不同加载阶段试件磁信号变化情况。结果显示:对应不同的检测环境,检测得到的试件磁信号差别显著。在线检测时试件周围磁环境对检测准确性影响较大,磁记忆检测判据——“过零点”失去作用;离线检测时检测效果良好,过零点能够反映试件应力集中部位。同时,对实验过程中的磁场强度变化及过零点漂移现象进行了理论分析。

锚泊设备陆上性能测试系统的研制

在分析锚泊设备动静态综合性能及其性能试验所需的张力表现的基础上,提出了锚泊设备动静态张力负载仿真的策略。阐述了在陆地上通过模式控制的液压拖动系统仿真实际锚泊负载环境的途径,对系统的主要参数和结构布置进行了说明。锚泊设备陆上性能测试系统通过实时试验数据采集、仿真过程控制和在线性能分析等关键环节,实现了对锚泊设备的动静态性能的高效率的测试。