拉索失效对多重四边环索-张弦穹顶的影响

多重四边环索-张弦穹顶结构作为一种新型的索支穹顶结构,拉索失效会对屋盖结构受力产生较大影响.以全国首座三重四边环索-张弦穹顶屋盖(福州海峡奥林匹克中心体育馆屋盖)为研究背景,研究了拉索失效对于此类新型索支穹顶结构的竖向刚度、构件内力及极限承载能力的影响规律,并评估单根拉索失效后屋盖结构的安全性.分析结果表明:拉索失效均会引起屋盖显著下挠,各种工况中外环索失效会引起最大的屋盖下挠,但是,不同拉索失效后屋盖竖向变形分布规律相差较大;外环索和张弦索的失效会引起相邻拉索索力不同程度的增大;外环索与张弦索的相互影响大于各环索之间的相互影响;不同位置的拉索失效均会引起屋盖极限承载能力下降,外环索失效引起结构极限承载力下降最显著;“仅单侧张弦索失效”会引起较“两侧张弦索均失效”更不利的屋盖挠度和极限承载力.总之,外环索失效为最不利拉索失效工况,会引起屋盖最大挠度增大134%,张弦索索力增加11.7%,极限承载力减小35%.但是,剩余整体屋盖结构仍具有一定的安全性.

高强钢管约束超高性能混凝土梁抗弯性能研究

高强钢管约束超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有自重轻、承载力及刚度高和耐火性能好的优势,在工程中具有良好的应用前景.为研究高强钢管约束UHPC构件在纯弯作用下的力学性能,对1个实心普通强度钢管约束UHPC梁、3个实心高强钢管约束UHPC梁、1个方套方中空夹层高强钢管约束UHPC梁和3个方套圆中空夹层高强钢管约束UHPC梁进行了两点弯曲试验.研究了高强钢管约束UHPC梁在纯弯荷载下的破坏形式以及含钢率、钢材屈服强度和截面组合形式对梁抗弯承载力和抗弯刚度的影响.试验结果表明:高强钢管约束UHPC梁弯矩-曲率的变化过程分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段,破坏时表现出良好的延性.高强钢管UHPC梁的受压区未出现局部凸起.钢管厚度为4 mm、6 mm和8 mm的实心高强钢管UHPC梁含钢率分别为0.116、0.188和0.253,相比4 mm厚的实心高强钢管UHPC梁,6 mm和8 mm厚的实心高强钢管UHPC梁抗弯承载力分别提高35.9%、58.5%;使用抗弯刚度分别提高12.9%、32.4%.相比于外钢管取6 mm厚的实心和方套方中空夹层钢管UHPC梁,方套圆中空夹层钢管UHPC梁的抗弯承载力分别提高26.8%、10.3%;使用抗弯刚度分别提高3.5%、4.5%.由于高强度微细钢纤维良好的阻裂和控裂能力,高强钢管约束UHPC梁在弹塑性变形阶段的刚度较高.受力过程中UHPC的弹性模量衰减速率低于普通混凝土,因此,基于叠加法,考虑钢纤维UHPC的控裂能力,建立了高强钢管约束UHPC梁使用阶段抗弯刚度的计算式,理论计算值与试验值吻合良好.

径向非均质黏性阻尼土中管桩纵向振动特性

为分析施工扰动对管桩纵向振动特性的影响,发展建立了基于复刚度传递径向多圈层平面应变模型黏性阻尼土中管桩-土体纵向耦合振动模型.利用拉普拉斯变换和径向复刚度传递,得到桩芯土与桩身界面处的复刚度,并利用桩土界面上位移连续、力平衡条件推导得出桩顶动力阻抗的解析解,通过进一步参数化分析分别探讨桩长径比、桩内外径比、桩身弹性模量、土体黏性阻尼系数、桩周土施工扰动程度和扰动范围对桩顶纵向振动特性的影响规律.结果表明:管桩桩长增加使得桩顶动力阻抗曲线振幅和共振频率降低;桩芯土体对桩体可以起到减震作用;桩顶动刚度和动阻尼曲线振幅随施工引起桩周土软(硬)化程度增加而减小(增大);管桩桩顶动力阻抗振幅水平随施工扰动引起桩周土体软(硬)范围增加而增大(减小),此种影响仅在近桩小范围内较为明显,超出该范围即大幅衰减至稳定;当施工扰动较明显时,在管桩纵向振动特性分析中宜考虑此种桩周土体径向非均质性的影响.

玻璃纤维网格超高性能混凝土板抗弯性能试验研究

为了研究玻璃纤维网格和混杂纤维对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)双向板弯曲性能的影响,通过四边简支板的弯曲试验,研究了玻璃纤维网格层数、单掺钢纤维(steel fiber,SF)、钢纤维分别与聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol,PVA)、玻璃纤维(glass fiber,GF)、玄武岩纤维(basalt fiber,BF)混掺对UHPC板的破坏形态、承载力和弯曲韧性的影响.结果表明,未铺设网格的UHPC板中短切纤维总体积率为1.5%时,混杂1.0%SF和0.5%PVA(1.0%SF/0.5%PVA)纤维对UHPC板增强增韧最显著,其极限承载力和挠度10 mm处的能量吸收值较掺入1.5%SF、0.5%SF/1.0%PVA、0.5%SF/1.0%GF、0.5%SF/1.0%BF的UHPC板分别提升了33.7%、53.3%、43.2%、117.0%和14.3%、81.8%、46.1%、107.5%;单掺1.5%SF的UHPC板的延性和持荷能力较混杂纤维UHPC板强.相较未铺设玻璃纤维网格试件,玻璃纤维网格能够有效抑制UHPC板的主裂缝的萌生和扩展,并使板呈现变形硬化特征;铺设网格的UHPC板内部会发生显著的内力重分布,随着网格层数的增加,极限承载力和弯曲韧性显著提升;单掺1.5%SF的UHPC板承载力和能量吸收的增幅随着网格层数的增加逐渐降低;混杂纤维UHPC板随着网格层数的增加会发生显著的应变硬化行为.试验证实网格有效应力、利用率与网格层数呈负相关,抗弯承载力与网格层数呈正相关,其中1.0%SF和0.5%PVA纤维混杂使玻璃纤维网格利用率最高,对UHPC板抗弯承载力提升最显著.

配筋UHPC柱的抗震性能及影响因素分析

为研究配筋超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)柱抗震性能及影响因素,以碳纤维增强树脂(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布缠绕、钢筋强度和剪跨比为参变量,对1根普通钢筋UHPC柱、1根CFRP布缠绕的普通钢筋UHPC柱和3根高强钢筋UHPC柱进行了低周往复试验,分析了试件的破坏形态、荷载-位移曲线、延性和耗能能力等。结果表明:对于剪跨比为1.5~4.0的配筋UHPC柱,延性及耗能能力均较好;在CFRP缠绕或较大剪跨比下,试件的破坏形态由剪压破坏转变为弯剪破坏,延性得到明显改善;提高UHPC柱纵筋和箍筋的强度可提高试件的承载力和延性;普通箍筋的裂后工作能力较差,建议UHPC受剪构件配置屈服强度在600 MPa以上的箍筋;基于桁架-拱模型,建立了考虑钢纤维抗拉贡献、轴压比和剪跨比影响的配筋UHPC柱的抗剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为UHPC结构设计提供参考。