钢管复合桩粘结-滑移性能研究

为研究内置剪力环、泥皮和防腐涂层的钢管复合桩的粘结-滑移性能,假定钢管复合桩粘结应力沿界面呈指数变化规律,提出了一种新的钢管复合桩粘结-滑移本构理论分析模型.依托港珠澳大桥建设,开展了5组钢管复合桩推出试验(其中2组试件设有剪力环),验证了本文模型的正确性.试验结果表明:在外荷载作用下,钢管与混凝土粘结滑移和钢管应力理论计算结果与实验结果基本吻合;粘结破坏时钢管于核心混凝土相对滑移量均小于0.2 mm,泥皮和防腐涂层降低了钢管与核心混凝土之间的粘结;在剪力环间距为1D(D为桩径)的条件下,剪力环使钢管复合桩的粘结强度提高约50%,泥皮和防腐涂层对钢管复合桩的弱化效应可不计.钢管复合桩粘结应力沿界面基本呈指数规律变化.     

考虑粘结滑移的锈蚀梁非线性解析解及其应用

通过将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的存在粘结滑移的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋与混凝土之间的粘结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力N表达的锈蚀钢筋混凝土梁非线性微分方程.通过求解该微分方程,给出了考虑粘结滑移的锈蚀钢筋混凝土梁非线性解析解,以该解析解为基础,给出了以锈蚀钢筋混凝土梁特征值～λ表达的截面协同工作系数理论表达式,通过对影响截面协同工作系数几个因素的讨论,获得了截面协同工作系数随～λ变化的规律及取值范围,得出了一些有益结论.     

预应力碳纤维片材张放后端部粘结应力分析

以双线性的碳纤维片材-混凝土间粘结滑移本构关系为基础,根据弹性理论建立了碳纤维片材粘贴端部的粘结应力分布模型,并求解微分方程得出了解析解的一般形式,在此基础上,根据边界条件确定了预应力碳纤维片材端部粘结应力分布的解析解参数.     

层间不同接触状况的水泥路面应力分析

为研究水泥混凝土路面层间不同接触状况对面层内部水平应力的影响,利用有限元原理建立三维数值模型,路面结构材料选用弹性层状体系作为本构模型。面层和基层之间选用完全光滑和完全粘结两种接触方式,在50 k N、75 k N、100 k N三种荷载下对面层水平应力计算结果进行对比分析。同时修筑试验路面进行现场检测,对检测数据对比分析;对试验路面一年后的使用情况回访调查。通过计算分析和试验检测相结合的方式,得出层间粘结可以有效降低层底拉应力,减少路面破坏的结论。     

连续配筋混凝土路面结构设计理论与方法研究

连续配筋混凝土路面（CRCP）是一种高性能混凝土路面结构型式,对CRCP设计原理进行了系统研究,在荷载应力分析,将CRCP中纵向钢筋作连续化处理,建立了正交各向异性薄膜单元,对考虑裂缝条件下的CRCP荷载应力进行了三维有限元分析,得到了CRCP的两种临界荷位和配筋率等参数对板底应力的影响规律,并与普通混凝土板的荷载应力进行了对比,在温度应力分析中,建立了考虑钢筋与混凝土间粘结滑移本构关系的CRCP温度应力计算模型与微分方程,并求得CRCP在降温和干缩变形作用下的解答,分析了参数的敏感性和混凝土徐变所引起的松驰应力效应,解析法和数值法相结合,计算了分析了CRCP端部锚固与与凸形锚固地梁的应力和位移,给出了端墙部分设计参数的建议值及于端部结构设计的计算诺谟图,同时进行室内模型试验,验证了理论分析结果,最后给出了CRCP板厚与配筋设计及端部锚固结构的成套设计方法,为中国制定定相应规范提供了参考依据。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

基于滑移理论的大跨径钢管混凝土拱桥稳定性分析

钢管混凝土结构在桥梁及建筑工程中得到广泛应用,而钢管和混凝土之间的黏结滑移性不仅对钢管混凝土结构承载力有影响,而且对其稳定性也有较大影响。在研究了钢管与混凝土的黏结理论的基础上,建立了钢管与混凝土之间黏结的本构关系,利用现有结构分析程序采用黏结滑移单元实现了这种本构关系下的模拟和分析,通过示例说明了钢管与混凝土的黏结程度对钢管混凝土拱桥的整体屈曲荷载和安全稳定性系数的影响,研究结果表明如果以黏结紧密且无相对滑移为设计依据,所得出的拱桥的稳定性结果偏于不安全。     

连续配筋混凝土路面一维非线性力学分析

考虑钢筋与混凝土之间的非线性粘结滑移关系及混凝土面板与地基之间的非线性摩阻滑移关系,采用数值迭代法建立了连续配筋混凝土路面在温缩和干缩作用下横向开裂的一维非线性力学分析方法,从而同时获得裂缝间距、裂缝宽度与钢筋应力3个设计指标的结果,编制了迭代法计算程序CRCPAP.对耒宜高速公路连续配筋混凝土路面的横向开裂进行了非线性分析,得到了应力和位移沿板长的分布规律,并提出了连续配筋混凝土路面横向开裂产生区、过渡区和安全区3个区域的概念和范围.     

交通荷载作用下砾类土动本构关系试验研究

砾类土是新疆绿洲-荒漠区常用的一种路基填料,因此有必要研究其在交通荷载作用下的动本构关系。通过动三轴研究了不同工况时砾类土的动本构关系,发现可以采用R.L.Kondner双曲线模型对砾类土的动本构关系进行描述,并得出了不同工况时模型参数。基于试验结果分析了含水率、围压、压实度、初始静偏应力和循环荷载作用频率等因素对砾类土动本构关系的影响规律,得出了含水率和最佳含水率越接近,围压越大、压实度越高,砾类土动本构关系曲线越接近应力轴,初始静偏应力为0 k Pa和10 k Pa的动本构关系曲线较接近,动荷载作用频率为1 Hz和2Hz的动本构关系曲线也较接近。研究成果对新疆绿洲-荒漠区砾类土路基的应用具有重要的参考价值。     

考虑盆式支座滑移的高墩计算长度计算方法研究

计算长度系数对于桥墩的设计和计算是一个非常重要的参数,若取值按理论值、不考虑地形起伏、支座滑移等因素,会导致结构安全度不统一,部分墩柱可能偏危险。基于盆式支座双折线滑移本构关系,考虑0.03、0.06这2种摩擦系数,建立了有限元分析模型,得到不同水平荷载工况下支座位移结果,并提出基于支座滑移的墩柱顶约束刚度取值原则。     

钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱抗震性能影响

为了研究钢筋粘结滑移对钢筋混凝土墩柱在地震荷载下的弹塑性滞回性能的影响,采用有限元OpenSEES对试验墩柱进行了有限元数值模拟,同时参数分析了在改变墩柱延性、钢筋屈服强度、混凝土的约束以及加载历程对粘结滑移曲率的影响。分析结果表明：考虑钢筋粘结滑移的模型能较好地反映滞回曲线的“捏拢”效应以及墩柱强度与刚度的退化作用,与实际结果模拟较好,可供钢筋混凝土墩柱数值模拟和地震反应分析参考。     

连续配筋混凝土路面早期裂缝

为了准确计算连续配筋混凝土路面早期裂缝的分布和发展规律,基于钢筋混凝土间粘结滑移的非线性本构关系,采用接触理论,建立了连续配筋混凝土路面在温度变化和混凝土干缩情况下的有限元刚度方程,得出了计算早期裂缝宽度和裂缝间距的有限元解。研究了混凝土抗拉强度、弹性模量的变化、施工季节、配筋率和钢筋直径等因素对连续配筋混凝土路面早期裂缝的影响。计算结果表明:混凝土抗拉强度与弹性模量随龄期的变化对连续配筋混凝土路面的早期裂缝在浇筑完成后28d内影响显著,随着龄期的增加逐渐趋于稳定,配筋率和配筋方式对早期裂缝的影响较大,为控制早期裂缝的发展,采用小直径多根数的配筋方式较为合理,且最好在秋季施工。     

PBL剪力键荷载-滑移关系试验研究

为研究PBL剪力键(perfobond rib shear connector)加载全过程的结构行为,对11组37个试件进行了静载破坏试验,研究了PBL剪力键在各工作阶段下的荷载-滑移曲线及破坏特征.采用归一化方法分析了混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力对PBL剪力键各工作阶段荷载-滑移关系的影响,提出了加载全过程的荷载-滑移关系公式.研究结果表明:在弹性段内,PBL剪力键的荷载-滑移关系呈线性,曲线斜率与混凝土榫抗剪刚度有关,在弹塑性段和强化段内,荷载-滑移关系呈幂函数,其系数与混凝土榫抗剪刚度、贯穿钢筋抗拉能力成线性关系;开孔孔径45、60 mm的PBL剪力键中,贯穿钢筋的合理直径分别为16、20 mm.     

剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋与混凝土间黏结力拟静力粘弹性解析解

为了充实对钢筋与混凝土之间黏结应力分布以及黏结应力和滑移量之间关系的理论研究,基于拟静力假定,从剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋混凝土的弹性响应入手,首先运用线性本构滑移模型及弹性复势方法获得了钢筋与混凝土界面滑移量与黏结力的弹性封闭形式解答,然后采用标准线性体模型模拟混凝土的粘弹性性质,最后通过Laplace逆变换获得了钢...     

玄武岩纤维筋配筋路面荷载应力分析

分析了路面板宽度变化、路面裂缝间距变化、路面配筋率变化、路面板厚变化及纤维筋与混凝土粘结刚度系数变化等对路面荷载应力的影响,指出这些因素的变化对路面荷载应力的影响不大或没有影响,在设计时应不考虑纤维筋的加强作用。     

钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值研究

基于合理的材料本构关系模型,采用有限元法对长期荷载作用下钢管混凝土柱的变形-时间关系曲线进行了计算,并在此基础上对长期荷载作用下钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值进行了拟合和分析.分析结果表明:在长期荷载作用下,钢管混凝土中核心混凝土的徐变系数终值要明显小于素混凝土;采用0.9作为钢管内核心混凝土的徐变系数终值是合理且偏于安全的.     

连续配筋水泥混凝土路面有限元模型探讨

根据连续配筋水泥混凝土路面的力学特性,建立三维有限元模型,对路面板单元的选取、地基尺寸以及钢筋混凝土的粘结-滑移关系进行模拟分析,并运用水泥混凝土路面应力计算程序CP05验证计算结果的可靠性,具有一定的实际意义.     

倒装路面结构面层在移动荷载作用下的层底拉应力分析

利用ANSYS建立倒装路面结构在移动荷载作用下的有限元模型,研究超载对于倒装路面结构沥青面层疲劳寿命的影响。结果表明,在车辆荷载作用下,倒装结构沥青面层层底拉应力比半刚性路面大,在移动行车荷载作用下可达到0.17MPa;沥青面层层底拉应力随行车速度增加有小幅增加,增加幅度在15%以内;随荷载水平增加,倒装路面结构沥青面层层底拉应力呈线性增加,在超载100%时,沥青层层底拉应力为标准轴载情况下的1.7倍。     

高强钢筋混凝土梁在疲劳荷载作用下的裂缝宽度计算

通过9根高强钢筋混凝土梁的疲劳试验，分析了疲劳荷载作用下高强钢筋混凝土梁的裂缝发展原因，依据粘结—滑移理论，探讨了高强钢筋混凝土梁疲劳裂缝宽度的计算方法，并提出了相应公式，将理论值和实测值进行了对比。     

车站洞门环梁与隧道管片连接螺栓的粘结-滑移

地铁车站洞口的混凝土环梁与隧道管片之间一般通过螺栓连接,螺栓往往以预埋的方式锚入车站环梁内,并且与握裹它的混凝土之间存在粘结-滑移变形,这对环缝张开宽度和环梁结构损伤发展都可能产生影响,为进一步明确其中的机理及影响程度,参考既有的粘结-滑移本构模型,利用可细化分析粘结-滑移的有限元分析平台,在充分考虑材料非线性特征的基础上,针对3种不同型号螺栓,分别考虑锚固长度足够和不足两种情况,分析了螺栓在环梁内的粘结-滑移,以及环缝宽度增大的过程;通过量化分析粘结应力和螺栓应力沿螺栓长度的分布,揭示了粘结-滑移对环缝宽度发展的影响机制. 分析表明:采用粘结-滑移模型时,得到的螺栓连接刚度介于嵌固模型和弹簧模型之间,粘结-滑移变形对盾构管片和车站环梁之间环缝宽度的影响不可忽略;仅考虑受拉影响,即便在锚固长度足够的情况下,当螺栓接近屈服时,螺栓与环梁间的粘结-滑移变形在环缝张开宽度中占比最大可达30%,螺栓屈服后,这个滑移占比会随环缝扩展降至8%以下,受此影响,考虑粘结-滑移的螺栓抗拉刚度最低约为完全嵌固模型的1/3.