土工格室加筋正常固结粉质黏土应力应变响应

土工格室加筋正常固结粉质黏土对工程建设意义重大。基于土工格室与填土的相互作用机制和增量法,采用弹塑性理论、邓肯-张双曲线模型、修正剑桥屈服函数以及剪胀方程,推导了土工格室加筋正常固结黏土的应力应变响应计算模型,进行了土工格室加筋正常固结黏土的三轴固结排水剪切试验,实测不同围压下的应力应变关系,采用三轴试验结果验证了所提理论模型的正确性和可靠性。此外,采用所提理论模型进行了参数敏感分析,研究了填土的力学性质参数、格室的网格尺寸和力学性质参数对于加筋土应力应变响应的影响。研究结论表明,与砂砾料相似,土工格室约束作用对于正常固结黏土的内摩擦角影响较小,而黏聚力有所增加;随着轴向应变的增加或围压的减小,加筋效果逐渐明显;加筋正常固结黏土的强度和刚度随着非线性弹性常数k的增加、强度参数φ的增加和Rf的减小而增大,常数n对于加筋土应力应变响应影响较小。本研究成果可为工程建设提供理论借鉴。

考虑型钢初应力的活性粉末混凝土包钢组合柱轴压性能研究

为研究考虑型钢初应力的活性粉末混凝土(RPC)包钢组合柱的轴压性能,完成了4根H形截面柱和1根方形截面柱的轴压静载试验。讨论了各参数对组合柱破坏形态、荷载-应变曲线、荷载-位移曲线、承载力和延性的影响。试验结果表明:所有试件RPC应变滞后均消除,RPC和型钢具有良好的共同工作性能。H形截面柱失效模式表现为RPC横向受拉断裂,而方形截面柱表现为腹板RPC剪压破坏。型钢翼缘增厚3 mm后,试件开裂位移提升了8.55%,承载力增大了3.54%,延性增大了1.8%。初应力比增大对试件承载力的影响不大,试件延性在1.7~2.1范围内呈线性下降,同时降低初应力比有助于RPC材料性能的发挥。此外,考虑RPC强度利用系数,提出改进的承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。最终,基于有限元软件ABAQUS对组合柱的轴压性能进行了数值模拟,有限元分析结果与试验的结果误差小于5%,并基于此模型进一步研究组合柱受力性能的影响因素。

高强不锈钢绞线网/ECC约束高强混凝土受压本构模型

为将新型复合材料“高强不锈钢绞线网/ECC约束素混凝土”用于实际工程结构,基于高强不锈钢绞线网/ECC约束高强混凝土(简称HSME约束高强混凝土)复合材料轴心受压试验结果,分析ECC强度、核心混凝土强度以及横向钢绞线体积配网率等对其受压性能的影响规律。试验结果表明:HSME能够有效约束核心混凝土轴心受压,破坏模式具有明显的延性性能,根据试验数据绘出HSME约束高强混凝土复合材料受压应力-应变曲线,可以分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。根据各阶段曲线的数学特征,建立HSME约束高强混凝土复合材料受压本构关系的全过程模型表达式。引入ECC特征值和横向钢绞线特征值,对本构模型的各参数进行分析,提出HSME约束高强混凝土复合材料的开裂压应变、峰值应力、峰值压应变和极限压应变等参数的表达式。将各参数代入所建立的受压本构关系绘出其应力-应变曲线,模型结果与试验所得应力-应变曲线吻合良好,开裂压应变与极限压应变的计算值与试验值对比范围分别为0.949~1.068和0.938~1.039。表明所提出的受压本构模型能够较好地反映HSME约束高强混凝土复合材料的应力-应变关系。

一方向为短肢墙的高层住宅楼抗震性能分析

在高层板式住宅楼中,一个方向设置门窗洞口后剪力墙数量较少或截面长度较短,另一个方向分室、分户剪力墙数量较多。由于结构两个主轴方向剪切刚度差别较大,合理调整结构布置可以使结构两个方向的基本周期和地震作用下最大层间位移角基本相当,但地震作用下结构两个主轴方向的变形特征仍存在明显差异,分别为弯剪型和弯曲型。另外,地震作用下各墙肢轴力分布不均匀,而规范中对剪力墙的轴压比计算不考虑地震作用参与组合且采用同样的限值,不能真实地反映剪力墙延性;补充双向地震作用分析并控制墙肢名义拉应力则可以有效地提高剪力墙延性。罕遇地震动力弹塑性分析结果亦表明,剪力墙损伤程度与考虑多遇地震作用组合下轴压比和设防地震作用名义拉应力大小一致。

周期温度作用下轴心受力混凝土结构徐变效应分析

为研究长期变温环境下考虑徐变效应时高速铁路纵连板式无砟轨道体系的结构内力,建立两端固定的轴心受力素混凝土板简化模型,设置假设条件,在已有的恒温徐变模型及变温徐变计算方法的基础上建立递推公式,分析温度参数和周期时间对徐变作用的影响,以及徐变对结构内力和变形的影响。结果表明:与不考虑徐变效应或考虑徐变系数恒定相比,考虑徐变系数随温度变化时结构受力更不利;预测结构整体内力变化趋势时,可不考虑日升降温对徐变效应的影响,只需考虑季节性升降温影响;长期受周期季节性温度变化作用,随周期温度作用循环次数的增加,结构最大拉应力增大,自第二循环起结构最大压应力减小。

混凝土在大跨度建筑结构施工中的应用研究

如果对大跨度建筑结构中混凝土构件客观应力需求缺乏分析,混凝土梁结构在荷载状态下将产生较大位移。为此,文中进行了混凝土在大跨度建筑结构施工中的应用研究,分析混凝土构件的应力需求,以满足建筑荷载要求作为核心目标,设计试验加载装置,选择强度等级在C30以上的混凝土为施工材料,优化连接钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱,并差异化处理混凝土梁的长度和轴压比限值。试验表明,本项目施工混凝土结构在x、y、z方向上的位移分别稳定在0.3、0.4和1.0 mm以内,均处于较低水平,由此证明文中设计的技术具有良好的实际应用效果。

四角钢组合约束型防屈曲支撑的轴压试验研究

四角钢组合约束型防屈曲支撑具有轻量化及装配化等特点,其组成特点是采用高强度螺栓把4个外围约束角钢连接成整体,形成对内核构件的整体约束作用。该类防屈曲支撑受轴压荷载作用时,4个外围约束角钢之间以及内核与外围约束构件之间存在复杂的相互作用,外围约束构件受力状态复杂。文中进行了5根四角钢组合约束型防屈曲支撑在轴压循环荷载作用下的试验研究,考察其受力性能与破坏机理、轴压承载力与骨架曲线以及约束比参数对它们的影响。对试验试件建立精细化有限元模型(螺栓单元与接触单元),模拟分析其加载过程的应力与变形发展历程。通过对比各试件的试验实测结果、理论计算结果与精细有限元模拟分析结果,表明有限元分析结果可偏于安全地预测试件的实际受力状态;如果计入内核端部附加偏心距的影响,理论设计公式可用于这类防屈曲构件的承载力设计,具有较高的可靠性。

高强混凝土框架柱的恢复力模型研究

根据108根高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析和回归出试验柱的骨架曲线强化段水平投影长度、最大荷载与屈服荷载的比值和各刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值及总横截面面积与核心混凝土面积比值之间的关系。根据高强混凝土框架柱屈服时截面平衡条件推导出的屈服柱顶水平荷载和水平位移、按《混凝土结构设计规范》计算出的柱顶峰值水平荷载及有关试验回归公式确定出高强混凝土框架柱恢复力模型的骨架曲线及滞回曲线。研究表明:试验骨架曲线强化段在水平投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比、剪跨比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成反比;试件的弹性刚度、强化刚度及退化刚度与轴压比和总横截面面积与核心混凝土面积比值成正比,与配箍特征值和剪跨比成反比;建议的恢复力模型考虑了多种影响因素,与试验结果相接近,且便于工程应用。

钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压分析

为了研究钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压的力学性能,采用ABAQUS软件建立钢骨-圆钢管高强混凝土组合长柱轴心受压有限元分析模型,讨论了组合长柱典型试件荷载-变形关系曲线,不同受力阶段应力分布规律及最终破坏模态.通过进行参数分析,考虑不同参数对组合长柱轴心受压力学性能的影响,利用回归分析得到组合长柱轴心受压承载力简化计算公式.结果表明,混凝土强度、配骨指标和钢材强度对组合长柱轴心受压承载力影响较大,长细比影响较小,简化公式计算结果与有限元计算结果及试验结果吻合良好.

内配型钢的圆钢管混凝土轴压构件的耐火性能

在钢管混凝土构件中内置型钢可有效提高整个构件的承载力和耐火性能。采用ABAQUS软件建立了标准火灾下内配型钢的圆钢管混凝土轴压构件的热力耦合数值模型,并与已有研究者完成的试验数据进行了对比验证;在此基础上,计算了火灾作用下该类构件柱顶轴向位移和跨中挠度随升温时间变化的关系曲线,根据破坏特征可以分为升温初期膨胀阶段、轴向压缩阶段和破坏阶段,并确定了该类构件的耐火极限;最后计算了火灾作用下每个组件间的相互作用力和参数分析。结果表明:随着温度的升高,钢管与混凝土、混凝土与型钢之间的接触应力呈降低趋势;火灾荷载比、长细比、钢管含钢率及防火保护层厚度对构件耐火极限影响较为显著。

圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力

针对再生混凝土相对普通混凝土延性较差、承载力较低的特点,利用钢管和钢筋笼对再生混凝土的约束作用,将钢筋再生混凝土灌入圆钢管中形成圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行研究。基于极限分析法、套箍理论以及双剪统一强度理论,考虑钢管和钢筋笼的双重约束效应,提出了一套包含钢管径厚比、约束效应系数、含钢率以及再生粗骨料取代率等影响因素的圆钢管钢筋再生混凝土短柱轴压承载力计算方法。在理论推导的基础上,考虑短柱的非线性、钢管与再生混凝土的滑移影响,采用ABAQUS有限元软件对圆钢管钢筋再生混凝土短柱进行建模分析;将理论公式值、有限元仿真结果以及相关文献试验数据进行对比,验证公式的有效性与适用性。结果表明:加了钢筋笼的圆钢管钢筋再生混凝土比圆钢管再生混凝土短柱轴压承载力提高10%左右,研究结论可以为实际工程的应用提供理论基础。

负载下外包钢筋混凝土加固轴压钢柱的承载性能有限元分析

为分析外包钢筋混凝土加固钢柱后组成叠合柱的轴压承载性能,应用ABAQUS建立三维有限元模型,对不同初应力系数时加固的外包钢筋混凝土叠合柱用进行了有限元模拟。结合有限元模型,分析初应力系数对加固后柱的轴压承载力的影响规律。初应力使得外包钢筋混凝土加固的钢柱荷载-变形位移曲线后移,轴力集中于钢骨,初应力系数对其承载力影响显著。分析表明:使用外包钢筋混凝土加固钢柱,初应力系数小于20%时,可按新建结构计算,初应力系数大于20%时,需要对强度进行折减。

纤维约束混凝土轴心受压方柱应力分布的有限元分析

在利用有限元方法对方形截面约束混凝土轴心受压构件进行三维非线性分析的基础上,研究纤维约束混凝土方形截面柱的轴心受压性能,并根据分析结果对其受力机理进行探讨。根据分析所得的截面应力分布,指出方形截面约束混凝土柱在轴心受压作用下,在截面上会产生剪应变和剪应力。同时也对纤维布环向应力分布不均匀的原因给予解释。提出用最小正应力与最大正应力的比值作为强弱约束区的划分方法,并对约束混凝土柱倒角对纤维应力分布和混凝土截面的应力分布的影响进行讨论。

钢管高强混凝土组合柱轴心抗压数值分析

为研究钢管高强混凝土组合柱的轴心抗压性能,利用高强混凝土和钢管混凝土本构关系,对组合柱轴心抗压受力全过程进行了数值计算,计算轴力-纵向应变曲线与试验结果吻合良好;并与钢筋混凝土柱进行了对比,定量分析了套箍指标、混凝土强度和配箍特征值对轴压承载力和纵向应变延性的影响。

钢管自密实再生混凝土短柱的承载力计算方法

自密实再生混凝土的骨料粒径较普通混凝土小,且再生骨料的性能较天然骨料低。因此,钢管自密实再生混凝土的承载能力与钢管普通混凝土存在一定差异。本文分析了现有的钢管普通混凝土短柱轴压和偏压承载力计算公式的适用性,基于统一理论和极限平衡理论提出了相应的钢管自密实再生混凝土短柱轴压承载力计算公式,基于经验系数法提出了钢管自密实再生混凝土短柱偏压承载力的计算公式。研究结果表明:所提出的实用计算公式能准确地计算钢管自密实再生混凝土短柱的轴压和偏压承载力。

耗能型防落梁装置铝蜂窝缓冲器轴向吸能特性研究

耗能型防落梁装置是由普通拉索式防落梁装置改进而来的,其主要吸能部件为吸能控制管,由扩径管和铝蜂窝缓冲器组成。为了给铝蜂窝缓冲器的设计与优化提供可靠的理论依据,建立了铝蜂窝轴向压缩简化模型,对其轴向压缩应力进行了分析、推导并采用有限元模拟和借鉴相关文献试验数据进行了验证,同时分析了加载速率对铝蜂窝材料吸能特性的影响。此外分析了铝蜂窝芯铝箔厚度和蜂窝边长对其吸能特性的影响,并通过桥梁工程实例来分析和评价铝蜂窝缓冲器在吸能控制管中的吸能作用。研究结果表明:铝蜂窝轴向压缩简化模型精度较高,理论计算值相对于有限元计算值的偏差平均值为4.53%,相对于文献试验值的偏差平均值为6.47%;随着加载速率的提高,铝蜂窝材料的单位体积吸能值、初始峰值应力和屈服平均应力均有所提高;在铝蜂窝芯铝箔厚度或蜂窝边长一定的情况下,两者之比β值越大,铝蜂窝缓冲器吸能性能越好;配置了铝蜂窝缓冲器的吸能控制管,其总吸能值平均增大率为18.56%,最大增大率为29.51%,吸能性能提升最大可达近30%,在消耗地震能量方面将发挥显著的作用。

套箍法加固RC轴压柱承载力计算方法研究

为研究套箍法加固RC轴压柱的承载力实用计算方法,通过算例和现有12根加固柱的试验资料,对GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》、JTG/T J22—2008《公路桥梁加固设计规范》以及另外2种公开文献报道中的计算方法进行了研究。算例配筋计算表明,不同方法的计算结果存在明显差异。进一步对比分析各公式的试验柱承载力计算值和实测值发现:JTG/T J22—2008的方法计算过程相对复杂且结果偏于不安全;GB 50367—2013的方法简便,结果整体偏于安全,但当原柱初始应力水平较高时,其结果的安全储备可能不足;两种文献方法的计算效果都优于两种规范方法,但在实际应用时也都存在一定的局限性。基于几种方法公式特点的讨论分析,提出了一种计算套箍法加固RC轴压柱承载力的简便方法,并建立了计算公式,该公式的计算结果偏安全,和GB 50367—2013的计算效果相近。

国内外规程对方钢管混凝土短柱轴压承载力计算对比分析

介绍了国内外计算方钢管混凝土轴压短柱极限承载力7种设计规程,依据各规程设计计算原理,选取了8种不同混凝土强度、3种不同钢材强度、7种不同的含钢率,共计24个试件进行理论计算,并将理论计算结果与试验结果进行对比分析.计算结果表明:尽管各规程计算公式在形式上有所不同,但考虑因素都大同小异,计算结果大多偏于保守,其中我国规程DBJ 13-51—2003计算结果与试验结果吻合较好.

基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析

介绍了基于非线性预应力结构的特征值屈曲分析理论及实施过程,基于该方法并采用ANSYS Workbench软件对某带有径向大开孔接管的轴压圆柱壳进行了屈曲分析,得到了不同接管载荷作用下壳体的轴向压缩特征值,为压力容器屈曲设计提供一定参考。

轴压作用下CFRP加固圆钢管混凝土短柱的承载力分析

对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固圆钢管混凝土(C-CFST)短柱的轴向承载力进行了理论研究。基于连续介质力学,考虑钢管与混凝土处于三向应力状态,CFRP处于环向受拉的应力状态,建立了CFRP-圆钢管混凝土(C-CFRP-CFST)短柱的理论分析模型。通过理论推导,得到了轴压作用下C-CFRP-CFST短柱的屈服承载力及极限承载力的理论计算公式,并将理论解与已有试验值做比对,证明了理论公式预测的精度。最后采用提出的理论公式对C-CFRP-CFST短柱的轴向承载性能进行了参数分析。研究表明:提高钢管屈服强度及混凝土立方抗压强度或减小钢管径厚比Ds/ts,都会提高C-CFRP-CFST短柱的极限承载力及屈服承载力;增加CFRP层数和CFRP环向抗拉强度也会提高极限承载力,但CFRP层数对屈服承载力影响较小,CFRP的抗拉强度对屈服承载力没有影响。