分散式钢棒混凝土柱非线性数值模拟研究

针对实腹式型钢混凝土柱施工难度大、造价高的特点,文中基于核心区钢骨含钢量相同的原则给出了一种低工程造价、低施工难度的分散式钢棒核心钢骨混凝土柱,初步试验已验证两种柱的力学性能相近,该论文则是更深入地研究这种新型截面柱的抗震性能。通过考虑材料本构关系的非线性以及P-Δ效应,应用有限元软件(ABAQUS)建立分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的非线性有限元模型,开展轴压比、含钢率、混凝土强度以及核心钢棒屈服强度等对分散式钢棒核心钢骨混凝土柱荷载位移曲线、水平极限承载力及延性系数影响的研究,结果表明:分散式钢棒核心钢骨混凝土柱水平极限承载力受轴压比和混凝土强度的影响明显,而含钢率和核心钢棒屈服强度对水平极限承载力影响很小;延性系数是一个比较敏感的指标,受各种因素的影响均较明显。

列车诱发环境振动在某古遗址内的应力分布规律研究

以陇海铁路沿线某古遗址为研究对象，采用考虑轨道不平顺、附加动载、轨面波磨效应的列车荷载作为输入，结合有限元软件及外接VDLOAD子程序，建立了轨道、道床、地面、古遗址的三维有限元分析模型。通过进行白噪声激励发现，古遗址竖向振动响应明显，且其主要响应频率集中于16~50Hz之间；另外研究了以120km/h运行的列车诱发振动和多遇地震作用下古遗址内应力的分布规律。结果表明：在列车诱发振动荷载作用下，古遗址内最大应力主要分布于古遗址二层关楼墙角以及门洞拱券处等复合受力位置，易造成应力集中，所得应力分布位置与现场观测所见古遗址裂缝分布位置基本一致；古遗址裂缝的分布大体与列车运行方向垂直，随着列车诱发振动的频繁作用及列车车速不断提高，顺列车运行方向振动效应对关楼现存裂缝的影响将逐渐增强；多遇地震作用下关楼应力主要集中于现有裂缝处，一旦发生小震易造成关楼裂缝继续发展甚至发生坍塌。

掺工业废弃料导电砂浆电阻率稳定性研究

选取工业废弃料钢屑、钢渣和铁砂,混合掺入砂浆中制备得到绿色环保低成本的导电砂浆,分别测定其电阻率随龄期以及加载电压（5~40 V）的变化规律。试验结果表明：导电砂浆电阻率随着导电材料掺量的增加而降低,养护28 d 后最低电阻率达到24.97Ω·m；随着加载电压的增大,试件电阻率不断降低,40 V 电压下电阻率比5 V电压加载下降低了27%；随着龄期的增加,试件内部水分不断流失,试件电阻率不断增大,但在空气中放置28 d 后变化趋于平缓。

列车动荷载下某古遗址隔振沟的减振效果研究

以临近陇海铁路线的汉函谷关遗址为研究对象,通过ABAQUS有限元软件建立三维有限元模型并在模型上设置不同沟宽、沟深、位置、填充材料的隔振沟;利用子程序VDLOAD输入考虑轨道不平顺、附加动载、轨面波磨效应的列车荷载,并从应力分布的角度出发,分析不同规格的隔振沟对该古遗址的减振效果。结果表明:隔振沟的沟宽对减振效果影响不大;沟深对减振效果影响很大;隔振沟的位置不同对函谷关二层关楼和一层门洞的减振效果有所不同,即隔振沟距铁路线15m时对关楼的减振效果最佳,距铁路线2m处时对门洞的减振效果最佳,而从整体上看,隔振沟设置在函谷关和铁路线中间处时减振效果最好;软性材料填充物的减振效果优于硬性材料。为减小列车移动荷载对汉函谷关的影响,建议在距离铁路线15m处设置隔振沟,隔振沟规格为宽0.8m、深5m,沟内可考虑填入软性材料填充物。

掺钢渣钢屑复合砂浆电磁屏蔽性能研究

选取钢渣和钢屑两种工业废弃物,混合掺入砂浆中制备得到环保低成本的电磁屏蔽复合砂浆,在测定其电阻率的基础上测量其在300 MHz^3 GHz频率范围内的电磁屏蔽效能。试验结果表明:钢渣钢屑复合砂浆的电磁屏蔽效能随着导电材料掺量的增加而增大,1 cm厚度试件屏蔽效能峰值达到16.63 d B;复合砂浆屏蔽效能随厚度增加显著增大,3 cm试件屏蔽效能峰值达36.31 d B,比同配合比1 cm试件增大了118%;屏蔽效能峰值所对应的频率也随导电物掺量与试件厚度的改变而变化。

掺工业废弃料水泥砂浆压敏性能研究

选择具有良好导电性的钢屑和铁砂作为导电介质,制备得到水泥基复合材料,并在测定其抗压、抗折强度的基础上采用四电极法研究其压敏性能,分析研究了导电介质的掺量、加载速率以及循环荷载对其压敏性的影响。试验结果表明,钢屑和铁砂水泥基复合材料具备良好的力学性能与压敏性能;随着外荷载变化,钢屑砂浆的电阻率变化率呈二次曲线变化规律,铁砂砂浆的电阻率变化率呈近似直线变化规律。

钢纤维石墨导电混凝土微观结构及其机理分析

在大量前期试件制备工作基础上,观察并分析了钢纤维石墨导电混凝土中钢纤维与石墨的分散、搭接及界面状况。探讨了这些微观因素对钢纤维石墨导电混凝土力学和电学性能的影响。分析认为,混合掺加钢纤维和石墨,避免了石墨片状结构导致混凝土的脆性风险,同时减少了钢纤维用量较大导致纤维聚团现象,可获得力学与电学性能均较好的导电混凝土。

工业废弃料水泥砂浆电磁屏蔽性能研究

选择工业废弃料钢屑和铁砂作为屏蔽介质,掺入到水泥材料中制得水泥基复合屏蔽材料,研究其屏蔽效能和导电性能。结果表明,钢屑水泥基复合材料的导电性能和电磁屏蔽效能会随着钢屑含量的增加而显著增加,在0.3~3GHz频率范围内屏蔽效能最大达到35.65dB,电阻率仅为34.43,另外,水泥基复合材料的厚度对其电磁屏蔽效能影响较大,随着厚度增加其屏蔽效能显著增加。

钢纤维石墨导电混凝土比热的试验研究

选择目前常用的导电材料钢纤维与石墨制作了23组导电混凝土,研究了单独掺加钢纤维、石墨以及混合掺加钢纤维石墨导电混凝土的比热,给出导电混凝土比热的取值范围。结果表明,加权平均法的计算结果与试验结果存在一定的差异,在试验结果与加权平均法的基础上,给出了导电混凝土比热计算的修正公式。

超低温环境下导电混凝土除冰及其冻融循环性能研究

选用钢纤维和石墨作为导电混凝土导电相材料,通过室内常温条件下升温试验测试比较各配方的导电性能,选取导电性能优良的试块,验证其在超低温-32℃条件下的融雪除冰性能。试验结果表明,质量比例2%钢纤维加1.5%石墨所制备的导电混凝土试件融冰效果最好,该试件经历五次超低温冻融循环仍保持良好的除冰性能,能够长期用于超低温除冰。

低电压下钢纤维石墨导电混凝土升温性能研究

在混凝土中掺加钢纤维和石墨制备道路桥梁融雪除冰用导电混凝土,并在36V人体安全电压作用下进行升温实验,得出不同配合比导电混凝土升温性能曲线,通过对比分析发现,混合掺加钢纤维和石墨材料比单独使用一种材料的升温性能要好,其中掺加质量分数为2%钢纤维加1.67%石墨的导电混凝土升温性能最优,且抗压强度满足设计要求。

混掺钢屑铁砂水泥砂浆压敏性研究

在砂浆中混掺钢屑和铁砂两种工业废弃料,制备得到环保低成本的水泥基复合材料,在测定其抗压强度的基础上采用交流两电极法研究其导电性能和压敏性能,并分析研究了混掺掺量、弹塑性荷载、不同加载速率以及冲击荷载等对其压敏性的影响。试验结果表明,随着导电材料掺量增加,试件压敏性更加明显。加载速率越大,试件电阻率变化越大;冲击荷载数值对瞬间电阻率与卸载后电阻率均有较大影响。

离子导电砂浆导电性能研究

现有导电混凝土均采用物理导电,而其中的导电材料往往存在难以搅拌均匀的问题,提出了采用离子导电的原理制备导电砂浆并阐述了其制作工艺。研究了使用直流电源时,离子导电砂浆在不同溶液质量分数和不同电压值下的电学特性。对比了交流电源和直流电源对离子导电砂浆电学特性的影响。试验结果表明:使用直流电源时,离子导电砂浆的导电性随溶液质量分数的增大而降低,其电阻率则随电压值的增加逐渐趋于稳定;使用交流电源时,离子导电砂浆电阻率比较稳定,随电压值变化很小,且与使用直流电源时测得的趋于稳定的电阻率值很接近。当通电时间比较长时,直流电容易产生极化效应,建议使用交流电源。

基于渗透试验的离子导电砂浆工艺优化研究

通过对离子导电砂浆试件进行渗透性能试验和截面微观形貌的研究,对其制备工艺进行了优化。试验结果表明,在能满足离子导电砂浆电学性能要求时,电解质溶液浓度不宜太大,不同电解质溶液的最佳浓度要通过试验确定。通过分析不同龄期和不同水灰比试件的渗透试验结果,并结合扫描电镜对试件截面形貌观测数据,得到制备离子导电砂浆试件的最优选择是养护28d且水灰比为0.7的试件,同时不需要考虑试件初始电阻率值的大小。

车辆荷载激振下多跨连续梁桥的减振研究

以行车作用下安装弹簧-质量体系的连续梁桥为研究对象,对桥梁进行减振研究。将车辆简化为两自由度体系系统,将弹簧-质量体系与连续梁桥考虑为一个整体,建立车辆与带弹簧-质量体系连续梁桥的耦合力学模型。通过数值算例表明:安装弹簧-质量体系减振装置可以降低连续梁的振动响应,当弹簧-质量体系的频率接近桥梁的第一阶自振频率时,减振效果较好。

带弹性支撑多跨连续梁桥的车桥耦合演变随机振动

以中间带弹性支撑连续梁桥为研究对象,车辆简化为两自由度车辆移动系统,桥面不平度功率谱密度作为输入,建立了车-弹性支撑连续梁桥的耦合力学分析模型。采用转换矩阵法获取连续梁桥的模态函数,结合状态空间理论和演变随机过程一般理论,给出了整个耦合系统演变随机响应的分析方法,并结合数值算列,探讨了跨中支座条件、桥梁截面抗弯刚度、弹性支撑位置、车辆运行速度及桥面平整度对车桥耦合系统随机响应的影响。

车流-桥耦合系统的随机响应分析

将车辆简化为两自由度移动系统,考察在不同边界条件下,实际车流作用时由桥面不平顺引发的车桥耦合系统的随机响应。运用演变随机过程的一般理论,结合状态空间理论和模态分析法,推导得出车桥耦合系统的演变随机响应。通过数值算例,对比分析不同边界条件对车桥耦合系统随机响应的影响,讨论了速度与桥面等级变化时桥梁跨中位移均方根响应的变化规律。以本文所给车列为荷载,存在一个使跨中位移均方根响应峰值突然减小的速度临界值,该临界值的大小与边界条件和桥面等级无关。

基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法

基于尖点突变理论,首次以平行组拼双肋拱为研究对象,设定了结构侧倾屈曲位移函数,构建了侧倾失稳变形能量表达式,通过数学转换,建立了尖点突变模型,获得了平行组拼双拱肋系统的平衡曲面M方程和分歧点集B方程,通过分析体系失稳条件,计算了分歧点集解,推导了系统侧倾失稳临界荷载计算公式,提出了平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算新方法;最后与有限元数值解进行了对比分析,结果表明:文中所推导的侧倾失稳临界荷载理论解与有限元数值解吻合良好,验证了基于尖点突变理论的平行组拼双肋拱侧倾失稳临界荷载计算方法的正确性,为拱结构侧倾屈曲的研究开辟了一条新途径。

基于PCG法的B3模式基本徐变度的Dirichlet级数拟合

针对钢管混凝土徐变的密闭特性,选用RELEM B3模式的基本徐变作为钢管混凝土徐变的预测模式.采用预处理的共轭梯度法(PCG法),选择指数函数作为基函数,将基本徐变度拟合成Dirichlet级数表达式.结果表明:拟合结果与公式计算结果吻合良好,且与常规拟合方法———最小二乘法比较而言,PCG法具有更高的精度.其拟合结果可为钢管混凝土徐变计算时递推公式的建立提供基础.

界面状况对哑铃型钢管混凝土拱承载能力的影响

基于有限元数值分析方法研究了哑铃型钢管混凝土(CFST)拱在各种界面状况下的承载能力变化规律,探讨了界面脱粘以及高度脱空率对哑铃型CFST拱承载能力的影响.研究结果表明:1界面脱粘对哑铃型CFST拱的承载能力影响较大,随着界面摩擦系数的降低,承载能力呈降低趋势;2当脱空率较小时,哑铃型CFST拱的极限承载能力下降幅度并不明显,但当脱空率超过20%以后,极限承载能力有一定程度的下降,约为完全粘结时极限承载能力的14%.研究结论可为哑铃型CFST拱的设计和养护提供一定的参考价值.