钢筋混凝土截面损伤分析与检测

以平截面假定和截面力平衡关系为基础,导出钢筋混凝土双向压弯截面含损伤变量的割线刚度、切线刚度矩阵。将截面受压混凝土分成若干四边形,用高斯数值积分完成每个四边形的积分,截面含损伤变量的刚度等于各四边形积分之和。对截面进行了全过程损伤分析,并进行钢筋混凝土梁损伤试验,用冲击回波法检测垂直裂缝,试验检测结果与理论分析结果较吻合。     

考虑弹塑性结构退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型

基于Bouc-Wen微分滞回模型,提出考虑弹塑性结构刚度退化、强度退化和捏拢滑移效应的光滑滞回模型.在该滞回模型中,弹塑性结构滞同反应的刚度退化程度由与加载历史上最大位移延性相关的参数控制,强度退化规律通过引入基于变形和滞回耗能双参数指标的损伤指数描述,捏拢滑移特征通过增加滑移-锁定单元模拟.滞回模型的控制参数为9个,一般只需调整其中与刚度退化、强度退化和捏拢滑移特征相关的6个参数便可模拟多种形状的滞回曲线.应用该滞回模型对弯曲破坏型和剪切破坏型钢筋混凝土柱抗震试验进行数值仿真,结果表明该滞回模型可较好地模拟不同破坏模式钢筋混凝土构件的滞回曲线.     

火灾下矩形钢筋混凝土梁柱温度场的CA模拟

建筑物遭受火灾高温作用时构件的承载力、耐久性会受到不同程度的损伤,使整个建筑结构的安全性降低。确定火灾下混凝土结构的温度场分布是进行火灾下力学性能分析的前提,而混凝土结构温度场一般不受其内力和变形状态影响,因此温度场分析可以先于结构分析独立进行。本文基于元胞自动机(Cellular Automata,CA)原理建立了火灾下钢筋混凝土热扩散的CA模型,并通过CA模型复原了传热过程。使用CA模型计算分析了失火混凝土梁柱试件三面受火的情况下横截面内温度分布场,并和现有试验结果进行了比较,两者吻合度较好,证实了CA模型在火灾下钢筋混凝土中温度场分析的可行性和有效性。运用CA模型对不同受火方式下的矩形钢筋混凝土梁柱温度场进行分析,得到钢筋混凝土梁柱截面内的温度损伤与受火方式及受火时间密切相关。四面受火时,温度损伤最为严重,且靠受火面越近升温速度越快。     

基于刚度下降的混凝土梁疲劳累积损伤模型的研究

通过疲劳试验，引入剩余刚度和累积损伤值的概念，研究钢筋混凝土梁由于疲劳累积损伤而造成的刚度衰减规律。结果表明：荷载循环初期刚度衰减较快，且不稳定，这一阶段约占疲劳寿命的5％～10％；材料物理性能的变化规律基本稳定后，刚度衰减速率基本为一定值，剩余刚度与循环次数之间基本呈线性关系，这一阶段约占疲劳寿命的80％～90％；接近疲劳寿命时，刚度急剧下降，直至疲劳破坏，这一阶段约占疲劳寿命的3％～5％；在疲劳破坏时，混凝土梁的剩余刚度降为初始刚度的70％。基于钢筋混凝土梁疲劳的第二阶段约占疲劳寿命的85％，且在此阶段剩余刚度与循环次数之间基本呈线性关系，建立了钢筋混凝土梁累积损伤值D与循环寿命比N／Nf之间关系的数学模型。在工程应用中，可以以累积损伤值D-1作为失效判据，通过少量循环的疲劳试验确定混凝土梁刚度衰减速率k的大小，然后由D=3．317k（N／Bo）来预测钢筋混凝土梁的疲劳寿命。     

跨坐式单轨交通预应力钢筋混凝土轨道梁动力性能试验与分析

对重庆跨坐式单轨交通的预应力钢筋混凝土轨道梁、墩体结构进行了动力试验,测试其动力特性及在不同行车速度下的动力响应.测试及分析结果表明,预应力钢筋混凝土轨道梁结构实测自振特性与理论计算结果基本相符;轨道梁结构具有较好的竖向刚度和结构强度;单轨车辆以不同速度通过桥梁时,试验梁横向基频、横向加速度等横向振动性能与<铁路桥梁检定规范>的要求有一定差异;运行单轨车辆对轨道梁结构有一定的冲击作用,但不显著;墩体结构横向动力性能良好,满足限值要求.     

基于时变刚度模型的悬臂梁损伤识别研究

考虑呼吸裂纹引起的损伤结构的非线性效应,提出裂纹悬臂梁的指数衰减时变刚度模型,分析结构瞬时频率与损伤位置和损伤程度的关系;利用中心差分法和Teager能量算子求解自由振动响应的瞬时频率;基于瞬时频率对结构的损伤识别进行探讨,建立损伤指标,识别结构的损伤程度;考虑噪声对损伤指标的影响。研究结果表明：结构瞬时频率是损伤位置和损伤程度的二维函数,瞬时频率的波内调制验证了结构的非线性,表明时变刚度模型的合理性,损伤指标具有一定的抗噪性。     

高强钢筋混凝土梁疲劳变形的理论与试验研究

以高强钢筋混凝土梁的疲劳试验为基础,分析高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下变形的一般规律,用有效惯性矩对高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的刚度进行计算,提出高强钢筋混凝土梁疲劳刚度的计算方法和计算公式,并同试验结果进行对比,计算值与试验结果吻合良好。     

桥梁结构极限承载力分析的截面内力塑性系数法

基于U.L列式单元增量平衡方程，提出了一种建立钢筋混凝土梁单元弹塑性刚度矩阵的新方法-单元节点截面内力塑性系数法，并编制了相应的计算程序。用该方法计算了两个大型单拱面预应力混凝土系杆拱桥模型。结果表明，理论计算结构极限承载力与试验结果良好接近。     

CFRP加固钢筋混凝土梁疲劳刚度的试验研究

研究目的:碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法.粘贴碳纤维布是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法, 可用于延长损伤混凝土结构的使用寿命.研究结果:CFRP加固混凝土梁在疲劳荷载作用下, 正截面平均应变仍符合平截面假定.加固梁在疲劳荷载作用下刚度降低,裂缝宽度增大.得到了CFRP加固钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的疲劳刚度计算方法和计算公式,计算结果与试验结果符合良好.     

DK20型地铁车体结构静,动态有限元分析

建立了ＤＫ２０型地铁车体结构整体有限元计算模型，对该车车体进行了静力计算，结构修改分析、结构动态特性计算和重量、重心及转动惯量计算，并对地铁车体结构强度和刚度评价标准进行了探讨。     

碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁刚度分析

碳纤维布与钢板复合加固是一种新型的加固方法,可应用于桥梁等大跨度梁的加固。本文对12根碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁进行了试验研究,结果表明,碳纤维布与钢板复合加固方法可较大幅度地提高钢筋混凝土梁的截面刚度,减小其变形。在试验研究的基础上,分析钢筋混凝土梁在碳纤维布与钢板复合加固后截面刚度的变化规律,并运用刚度解析法对截面刚度进行了计算,同时结合相关试验资料的统计分析,提出复合加固梁截面刚度的简化计算公式。其计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考。     

火灾作用后CFRP加固钢筋混凝土梁的试验研究及数值分析

结合对结构火灾损伤的分析,采用有限元方法对火灾后CFRP(Carbon Fiber Reinforeed Plasties)加固钢筋混凝土梁荷载与应变、挠度的关系进行了数值分析,并与试验结果进行了比较,吻合良好。加固后的混凝土梁在钢筋屈服后,仍然有一定的荷载容量。这种荷载承受能力可一直持续到结构破坏,这主要是碳纤维布在后期发挥的作用,用碳纤维布加固受火后的混凝土梁,能明显提高极限承载力,在钢筋屈服后对梁的刚度有较大幅度的提高。CFRP加固梁在加载过程中裂缝发展较为缓慢,裂缝数量多且密集,裂缝宽度明显小于未加固梁,这是由于CFRP的约束作用限制了梁底及梁侧裂缝的进一步发展,有利于增强梁的刚度。用有限元方法对CFRP加固梁进行分析能够达到比较精确的理论分析结果。该试验与理论分析结果对加固钢筋混凝土梁的研究具有十分重要的参考价值。     

不同激励频率下空气弹簧幅变特性研究

为验证所建立TPL-ASN空气弹簧模型的准确性,并研究激励幅值对空气弹簧动态特性的影响规律。采用基于TPL-ASN模型的自编空气弹簧动态特性仿真软件(ASDS),建立某高速动车组空气弹簧试验台模型,分析不同激励幅值下空气弹簧的动态特性,并将仿真计算的动刚度、阻尼比、阻尼和传递比与试验结果对比。结果表明,TPL-ASN空气弹簧模型能准确反映空气弹簧的非线性幅变特性;在中低频范围内,空气弹簧动刚度、阻尼比和阻尼的幅变特性较为明显,而在低频范围内激励幅值对空气弹簧动态特性基本没有影响;传递比的幅变特性在共振频率附近尤为明显,在中高频范围内较为复杂,在低频范围内影响较小。     

提速车辆转向架橡胶球铰刚度分析

根据提速客车转向架橡胶球铰的结构特点，结合橡胶的本构模型及相关系数，利用ABAQUS软件对其径向刚度、轴向刚度、偏转刚度和扭转刚度进行了分析，并将计算结果和试验结果进行了比较。结果表明：计算结果和试验结果具有较好的一致性，利用有限元分析能指导橡胶球铰及同类产品的结构设计。     

基于钢筋混凝土桁架下弦拉杆的体外预应力加固技术研究

依托某现役大跨度钢筋混凝土桁架拱渡槽加固改造工程,根据现场调查测试和原结构有限元设计复核结果提出一条与现行规范相协调的体外预应力加固钢筋混凝土桁架受拉杆件的设计思路,并结合原位静载试验数据和ANSYS有限元建模分析探究、验证体外预应力加固钢筋混凝土桁架受拉杆件的效果。研究结果表明:体外预应力加固大跨度钢筋混凝土桁架受拉构件具有较明显的优点,能够在较大程度上提高原结构的承载力和刚度。加固体系中预应力筋与原结构共同受力,降低了原结构的应力水平;加固体系变形协调一致,整体性较强,有效减小了其他加固方法较难解决的应力滞后效应,加固效果显著。     

高速磁浮倒T形梁模型试验与有限元分析北大核心

为降低传统钢筋混凝土结构中钢筋网骨架在磁场作用下对磁浮列车产生的影响,减小能耗,试验采用玻璃纤维、不锈钢纤维、玄武岩纤维、玄武岩纤维+土工格栅、玻璃纤维+土工格栅五种非金属加强筋作为骨架,浇筑加强筋混凝土倒T形梁模型,通过横向抗弯静载试验分析不同材料加强筋骨架对混凝土结构力学性能的影响;采用有限元方法建立倒T形梁混凝土损伤塑性模型研究其损伤特性,并与试验结果对比验证。结果表明:在最不利位置施加30 kN试验设计荷载,五种倒T形梁均无结构损伤、开裂等现象产生,满足设计标准;五种倒T形梁开裂荷载接近,超过设计荷载的2.8倍;考虑加强筋力学性能、工程造价等多种因素,玻璃纤维加强筋骨架较优。     

高强钢筋混凝土梁疲劳变形的理论与试验研究

以高强钢筋混凝土梁的疲劳试验为基础,分析了高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下变形的一般规律,用解析刚度法对高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的刚度进行了计算,提出了高强钢筋混凝土梁疲劳裂缝的计算方法和计算公式,并同试验结果进行了对比,吻合度良好.     

轨道车辆液压球铰变刚度特性试验研究

提出了一种具有变刚度特性的用于轨道车辆转向架轴箱定位系统的液压球铰,它主要通过在橡胶体中内嵌液压机构来实现动态刚度的提升。介绍了其变刚度的实现原理,并采用试验的方法重点研究了该液压球铰的频率相关性、振幅相关性和预载相关性。试验结果表明,该液压球铰能够实现低频低刚度和高频高刚度的变刚度特性,而且其变刚度特性与激励振幅和预载水平强相关。所述结构方案和研究结果对指导液体橡胶复合减振技术在轨道车辆上的工程化应用具有重要意义。     

多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁疲劳损伤模型

地铁、轻轨等城市轨道交通混凝土结构常处在杂散电流、氯离子与疲劳荷载共同作用下服役。针对这种典型服役条件下钢筋混凝土疲劳损伤行为,开展了30V杂散电流与3.5%氯离子多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁四点弯曲疲劳试验研究。基于弯曲疲劳模量退化,建立用于这种典型服役条件下钢筋混凝土梁的非线性疲劳寿命预测和疲劳累积损伤模型。研究结果表明:杂散电流和氯离子多环境腐蚀对钢筋混凝土梁疲劳损伤影响显著,且疲劳荷载越大影响越大。损伤过程分初始损伤、累积损伤和失效破坏等3个阶段,破坏时无征兆。本文所建立的非线性疲劳损伤模型可描述这一损伤演化趋势,预测结果与实测值吻合较好。     

碳纤维布与钢板不等长复合加固钢筋混凝土梁变形分析与计算

碳纤维布与钢板不等长复合加固钢筋混凝土梁是一种新型的加固方法,通过14根碳纤维布与钢板复合加固钢筋混凝土梁的试验研究,对钢筋混凝土梁在碳纤维布与钢板不等长复合加固后截面刚度的变化规律进行了分析,并与普通混凝土梁以及等长复合加固梁进行比较。试验结果表明,该复合加固方式可较大幅度地提高梁截面刚度,且截面的刚度变化趋势与普通混凝土梁是一致的,同时不等长复合加固梁的刚度在底面钢板屈服以前与等长复合加固梁的刚度相当,只是在钢板屈服以后稍小于等长复合加固梁的刚度。由于不等长复合加固梁类似于变截面变刚度梁,因此利用相当变刚度梁的变形计算公式对其变形进行计算,计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。