配筋砌块砌体桥墩大偏心受压试验分析

采用配筋空心砌块砌体结构制作模型桥墩,研究了配筋空心砌块砌体桥墩在大偏心受压状态下的破坏形态、承载能力和变形能力。研究表明:配筋空心砌块桥墩在大偏压作用下具有较好的承载能力,开裂位置大部分集中出现在墩身水平灰缝位置处;砌块与钢筋之间具有良好的黏接力和协同工作性能,其变形与钢筋混凝土构件类似;桥墩受拉侧发生开裂与钢筋屈服,受压侧发生砌体压碎剥落,没有出现脆性破坏和局部破坏,与钢筋混凝土构件偏压破坏现象十分相似。     

剪切变形对单层单跨框架稳定的影响

根据Timoshenko二广义位移梁理论,导出了考虑剪切变形影响压弯构件的解析解和弯矩-转角位移方程.利用位移法分析了单层单跨框架柱下端分别为铰接或固结时的对称与反对称失稳问题,建立了失稳时关于计算长度系数的超越方程.在此基础上,计算了单层单跨框架不同剪弯刚度比的计算长度系数,并与不考虑剪切变形影响的结果进行了比较,得出了剪切变形显著影响无侧移失稳框架的计算长度系数,但不影响有侧移失稳框架的计算长度系数,且得到现行的不考虑剪切变形影响的计算长度系数法偏不安全等结论,指出本研究所用方法可推广至多层多跨框架稳定分析中.     

传力杆对水泥混凝土路面的影响

针对水泥混凝土路面常见的破坏形式,在路面接缝处设置长度为0. 41m的传力杆,通过模拟水泥混凝土路面设置传力杆与不设置传力杆,研究路面受荷板与相邻不受荷板在受力与竖向位移上的区别。结果表明:在标准轴载作用下,设置传力杆能够减小约受荷载板14%的竖向位移、10%的层底最大压应力,能够减小荷载作用的影响范围的大小;未受荷板能够有效地接收到相邻受荷板传递的力,而引起自身竖向位移以及应力变化;设置传力杆后,随着荷载的增大,相邻未受荷板的压应力、竖向位移均随着荷载的增加呈线性增加,可见传力杆对水泥混凝土路面板分散受力有积极作用。     

等截面薄壁空心墩宽厚比限值研究

基于中心压杆具有相同稳定系数的条件,推导了考虑自重作用和杆顶集中力共同作用下的中心压杆临界荷载计算公式。视薄壁空心墩为薄板构成的构件,根据薄壁空心墩优先发生整体失稳破坏的破坏形式,以桥墩整体稳定应力小于壁板临界应力作为控制条件,推导了桥墩受压壁板应满足的临界宽厚比(临界厚度)计算公式,采用有限元模型进行验证。算例结果表明:采用推导出的公式可计算出已知板宽下的极限厚度,计算精度能够满足工程要求。     

软岩隧道拉锚结构数值分析与支护机理研究

为研究拉锚结构在软岩公路隧道的支护效果并推进其应用发展,针对两台阶法开挖的Ⅴ级围岩公路隧道,使用FLAC3D进行数值分析。根据拉锚结构构件连接方式,提出拉锚结构模拟方法并建立模型,对4种不同支护方法的隧道围岩位移、应力和支护结构受力特性进行了对比分析,总结拉锚支护的结构受力特性和支护机理。结果表明:拉锚支护在改善围岩应力状态、减少隧道位移和发挥支护结构效用3个方面均最优;拉锚支护能够明显改善拱腰处应力状态和变形情况;拉锚支护的锚杆所受轴力大于传统支护,其轴力大小分布从杆尾到杆端越来越大;拉锚支护的横向钢带在各点的应力均大于钢拱架,尤其在拱腰处。     

基于改良粉质黏土公路路基的竹筋加固技术的应用研究

竹筋加筋土技术是用竹筋做为加筋材料,代替传统的钢筋等加筋材料,通常用于乡村公路路基的加固处理。选取乐山市沐川县一段乡村公路为实验路段,进行路基改良。结果表明竹筋加筋土技术在加固改良粉质黏土的公路工程具有实际应用。     

超细钢纤维增强砂浆力学性能研究

采用长度为13mm、直径为0.2mm的超细钢纤维和长度为30mm、直径为0.5mm的普通钢纤维对砂浆进行增强增韧,制作标准砂浆试件,通过对比试验研究超细钢纤维增强砂浆的抗压性能和抗折性能,得到了超细钢纤维的最佳掺入量。试验表明：超细钢纤维砂浆最佳体积掺入量为2.5%,同等掺入量下超细钢纤维对砂浆的增强增韧效果优于普通钢纤维,超细钢纤维增强砂浆能够大幅度提高钢纤维砂浆的强度,从而能取得显著的技术经济效益。     

新型交叉式静音钢轨的理论与试验研究

为降低轮轨噪音,提出了一种新型交叉式静音钢轨.与传统的静音钢轨不同,其在钢轨和阻尼层之间增加了一层扩展层,且扩展层与约束层交错布置.采用有限元法对该结构进行了优化设计,根据优化结果(扩展层宜用厚1 mm的铝材,阻尼层宜用IPN型阻尼材料,约束层宜用厚2 mm的钢材)制作实物并进行了试验测试.测试结果表明:在垂向和横向激励下,该交叉式静音钢轨振动持续的时间仅为标准钢轨的1/5,噪声声辐射声压级分别比标准钢轨降低10.4和13.2 dB.      

曲面混凝土构件内弧粘贴FRP弦剥离效应

进行了26个曲面构件的FRP-混凝土界面粘贴试验, 研究了混凝土强度、FRP粘贴层数、FRP粘贴长度与构件曲率对粘贴强度、界面应变与破坏机理的影响。研究结果表明: 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP易出现3种破坏形态: 弦剥离破坏、FRP在裂缝处被拉断和FRP在试件裂缝一侧发生剥离, 其中构件曲率越大, 越容易发生弦剥离破坏, 小曲率构件多发生FRP拉断破坏; 随外荷载的增大, FRP应变峰值有一个向后传递的变化过程, 说明沿纤维长度方向的FRP并不是全部参与工作, 存在一个有效工作(粘贴) 长度; 对本试验数据采用虚拟零点方法分析得出, 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP有效粘贴长度约为14 cm; 曲率对粘贴强度影响显著, 曲率增大, 纤维应变梯度增大, 有效粘贴长度变小, 粘贴强度降低; 曲率相同时, 纤维层数越多, 沿纤维方向应变分布越均匀, 粘贴强度越大, 但是这一增长并非与FRP层数成线性关系, 2层纤维粘贴强度约为1层的1.5倍; 当纤维层数增加时, 粘贴层法向应力增大较快, 试件更易发生弦剥离破坏, 这种破坏是由法向粘贴应力与面内剪应力的耦合效应引起的; 粘贴层应力函数可用内弧曲率圆心角的余弦函数表示, 当矢高分别为30、60、90 mm时, 构件平均误差分别为7.7%、2.4%与8.8%, 因此, 函数精度较高。      

剪跨比不大于2.0的RC剪力墙力-位移全过程计算

为实现以剪切为主的（剪跨比不大于2.0）钢筋混凝土剪力墙力-位移全过程计算,在拉压杆模型基础上通过合理化假定提出了考虑变形协调的改进拉压杆模型.模型由对角斜向混凝土压杆、混凝土次斜压杆、混凝土次生斜压杆、水平拉杆、竖向拉杆及墙肢分布筋拉杆等组成,定量确定了模型中对角斜压杆及次斜压杆变形与墙端位移间的关系,建立了各杆件之间的变形协调条件、物理方程和平衡方程等计算式.此外应用该模型分析了轴压比,剪跨比及墙肢分布配筋率三种参数对剪力墙力-位移骨架曲线的影响.研究结果表明:与6片剪力墙试验结果对比,该模型能够较好地模拟剪跨比不大于2.0、以剪切受力特征为主的钢筋混凝土剪力墙力-位移骨架曲线;当轴压比由0.1依次增至0.5时,峰值承载力最大增量为27%;剪跨比由1.0依次增至2.0时,峰值承载力最大减少30%;分布配筋率由0.25%依次增至0.55%时,峰值承载力最大增量为6%;相比于其余两个参数,配筋率对墙肢承载能力的影响最小.      

矩形混凝土空心墩延性抗震性能试验研究

为深入认识混凝土空心墩地震损伤机理并评估其延性能力,对不同剪跨比、纵筋率及配箍率的方形和矩形空心墩试件开展拟静力加载试验. 观测各墩裂缝分布和损伤情况,分析桥墩的滞回性能、曲率及位移延性,并结合文献试验数据探讨既有塑性铰公式对空心墩顶部位移能力计算的适用性. 研究结果表明:各空心墩试件呈弯曲破坏特征,延性系数均在5.0以上,抗震性能良好;相同剪跨比下空心墩抗剪性能弱于相同外尺寸实心墩;增加纵向率能够适当提升空心墩侧向承载力和极限位移;在低轴压比下,纵筋率和箍筋用量对空心墩位移延性系数的影响规律不明显;空心墩塑性铰长度随剪跨比、纵筋强度或直径、轴压比的增加而提高,随混凝土强度的增加而降低,而配箍率的影响不显著;Mander、孙治国和JRA塑性铰模型预测值与试验值误差不超过5%,其中Mander公式计算效果最佳,可用于评估空心墩等效塑性铰长度;规范中较多采用的Paulay-Priestley模型高估了空心墩塑性铰长度,会使得桥墩抗震设计偏于不安全.      

全无缝桥梁用掺橡胶粉LEM-SHCC路桥连接板拉伸性能及其应用

为了解决全无缝桥梁路桥连接板裂缝宽度与板内力过大等问题,将橡胶粉等体积部分替代细砂掺入应变硬化水泥基复合(SHCC)材料可制备低弹性模量的SHCC材料(LEM-SHCC),用于全无缝桥梁路桥连接板;进行了5种不同体积橡胶粉掺量(0、5%、10%、15%和20%)LEM-SHCC基本材性(密度、抗压强度和弹性模量)及拉伸性能试验,分析了橡胶粉掺量对LEM-SHCC的强度和变形性能的影响,并采用拉、压应变比差评价了橡胶粉掺量对SHCC材料的影响,获得了LEM-SHCC的最优配合比;针对橡胶粉掺量为15%的LEM-SHCC路桥连接板,研究了最不利荷载作用下(温降荷载)其吸纳变形能力、拉伸变形性能及开裂后裂缝分布规律,并与同尺寸SHCC路桥连接板的各项性能进行了比对;进行了LEM-SHCC路桥连接板的敏感参数(橡胶粉掺量、板底摩擦因数和板长等主要影响因素)有限元对比分析。研究结果表明:橡胶粉的掺入降低了SHCC的弹性模量,提升了SHCC的延性,当橡胶粉掺量达15%时,SHCC的弹性模量降低了40%,而延性却提升了近50%,且裂缝宽度有效地控制在60 μm以内;LEM-SHCC路桥连接板吸纳纵向变形达到10 mm时,LEM-SHCC路桥连接板表面微裂缝多(近180条),裂缝间距小(15~80 mm),且开裂后裂缝宽度控制在60 μm以内,此时张拉端板应力为2.1 MPa,锚固端锚固力为150.5 kN,卸载后裂缝闭合,无纤维被拉出或拉断;吸纳同样的纵向变形10 mm时,LEM-SHCC板的内力比同尺寸的SHCC板小;LEM-SHCC板的内力受橡胶粉掺量的影响较大,当其掺量为15%时,LEM-SHCC板性能最优,LEM-SHCC板的内力受板底摩擦因数的影响不大,板长的增加能有效地改善LEM-SHCC板的受力性能,推荐LEM-SHCC路桥连接板的设计长度为8.5 m。      

混凝土空心墩塑性铰区抗剪计算模型比较分析

准确评估空心墩塑性铰区的抗剪能力是高墩大跨桥梁抗震设计的重要内容. 目前国内外规范中并未明确给出空心墩的抗剪计算模型,规范中已有的实心墩抗剪公式能否直接应用、其它文献中实心墩或空心墩抗剪强度计算方法的适用性等均有待深入研究. 为此,基于25个发生剪切或弯剪破坏的空心墩试验数据,分析塑性铰区抗剪能力的影响因素,并将抗剪强度试验值与已有15个抗剪公式计算结果进行比较. 结果表明:混凝土空心墩抗剪能力随混凝土强度、配箍率和轴压比的增加而提高,一定范围内随位移延性系数和剪跨比的增加而降低,纵向配筋率的影响不显著;Aschheim、Caltrans、Sezen和Shin公式的计算值与试验结果误差不超过5%,其中Sezen模型计算效果最佳,可用于评估空心墩塑性铰区抗剪能力;NZS3101、JRA、JTG/TB 02-01—2008、Eurocode 8和ACI-318等规范公式计算结果略显保守,可作为空心墩抗剪设计的依据;其余公式过高估算了抗剪强度,不适于混凝土空心墩塑性铰区的抗剪设计.      

含特殊负荷的配电网分层故障定位方法

特殊负荷接入配电网，增强了电源、负荷与电网之间的互动性，对故障定位提出了更高的要求，为此，提出了一种快速定位故障点的分层定位方法. 首先分析基于遗传算法的单层含特殊负荷配电网故障定位的不完备性；其次在单层模型的理论基础上，提出改进量子免疫算法的区域定位方法和隐枚举法的区段定位方法；最后对所提模型和基于单一智能算法的单层模型进行了对比仿真实验. 结果表明:与遗传算法、免疫算法和改进量子免疫算法构建的单层定位模型相比，所提分层定位方法大大简化了故障辨识模型的复杂度，在提高定位效率的同时保证了定位的容错性和稳定性，可将故障搜索维度降低69%，故障定位耗时在1 s以内，故障辨识率达到100%.      

拉索式电涡流阻尼器力学模型及性能试验研究

提出一种新型的拉索式旋转电涡流减震系统，该系统由惯容器、弹簧和阻尼单元组成. 为验证该减震系统的减震机理，建立了装配阻尼器的单层框架力学模型，分别进行了单层框架、导体盘为5 mm铜板、10 mm铜板、5 mm铁板、5 mm铜板与5 mm铁板复合时的惯容器和不同材质的导体盘在10、20、30、40 mm气隙下带电涡流阻尼器的振动测试，以分析导体盘与永磁体间的气隙大小、导体盘材质和导体盘厚度对阻尼器附加阻尼比的影响. 试验结果表明:在铜板后附加铁板，阻尼增加至铜板的1.9倍、铁板的1.4倍，可最大化增加阻尼；气隙是影响电涡流阻尼的关键因素，当气隙增大时，阻尼比会迅速减小，调节气隙大小是改变结构附加阻尼比最有效和最容易的方法；阻尼器提供的阻尼比最大可达15.40%，证实了该阻尼器具有较强的耗能能力.      

轮缘推进器水润滑橡胶弹支可倾瓦推力轴承均载特性

为了探讨船舶轮缘推进器(RDT)橡胶垫支撑水润滑推力轴承的均载特性,提出了推力轴承均载特性参数测试方法;在多功能立式水润滑试验台上,以用于RDT的内径124 mm、外径196 mm水润滑橡胶垫支撑推力轴承为试验对象,在盘面上选取轴承平均半径的截面,对称布置1个微型压力传感器和1个微型温度传感器,随着轴一起旋转,采用无线遥测技术分别获取全瓦水膜压力分布和推力盘温度;通过预设瓦块高度差和推力盘静态倾斜量模拟偏载的情况,研究了载荷和转速变化对试验轴承水膜压力分布、摩擦因数和推力盘温度的影响规律。研究结果表明:弹支的均载效果会随着工况的变化而变化,当转速不变时,载荷增大会增加各瓦橡胶垫的变形,从而增强均载效果;而推力盘倾斜程度会随着转速增加而增强,从而加剧了瓦块载荷的不均性;开展RDT橡胶弹支可倾瓦结构均载设计时,除了考虑推力盘和瓦块不平的制造和安装因素,还需考虑轴承的转速和载荷;从轴承各瓦压力分布随工况变化的关系看,在转速为100 r·min-1、载荷为0.35 MPa时,轴承接触承载比例升高,因此,水膜压力测试为判别轴承润滑状态提供了一条新途径。      

A method for determining surface free energy of bamboo fiber materials by applying Fowkes theory and using computer aided machine vision based measurement technique

The purpose of this study is to develop a standard methodology for measuring the surface free energy (SFE), and its component parts of bamboo fiber materials. The current methods was reviewed to determine the surface tension of natural fibers and the disadvantages of techniques used were discussed. Although numerous techniques have been employed to characterize surface tension of natural fibers, it seems that the credibility of results obtained may often be dubious. In this paper, critical surface tension estimates were obtained from computer aided machine vision based measurement. Data were then analyzed by the least squares method to estimate the components of SFE. SFE was estimated by least squares analysis and also by Schultz?? method. By using the Fowkes method the polar and disperse fractions of the surface free energy of bamboo fiber materials can be obtained. Strictly speaking, this method is based on a combination of the knowledge of Fowkes theory. SFE is desirable when adhesion is required, and it avoids some of the limitations of existing studies which has been proposed. The calculation steps described in this research are only intended to explain the methods. The results show that the method that only determines SFE as a single parameter may be unable to differentiate adequately between bamboo fiber materials, but it is feasible and very efficient. In order to obtain the maximum performance from the computer aided machine vision based measurement instruments, this measurement should be recommended and kept available for reference.     

Analytical Solution for Thermo-Electro-Elastic Problems of an Orthotropic Piezoelectric Hollow Cylinder Subjected to Various Loading

An interpolation method was used to solve the Volterra integral equation of the second kind caused by interaction among thermal, electric and mechanical fields. The exact expressions for the transient responses of stresses, electric displacement and electric potential in an orthotropic piezoelectric hollow cylinder were obtained by means of the finite integral transforms. From the sample numerical calculations, it is seen that the present method is suitable for an orthotropic piezoelectric hollow cylinder subjected to arbitrary thermal shock, mechanical load and transient electric excitation. The result can be used as a reference to solve other transient coupled problems of thermo-electro-elasticit y.     

基于能量的网壳结构协调抗震性能分析

为了揭示地震作用下网壳结构各局部间受力状态及该变化与结构承载能力间的关系,对有限元全荷载域动力时程分析应变能数据进行了再建模,在此基础上应用能量参数系统研究了地震作用下网壳结构各杆件内力重分布.研究结果表明,网壳结构在工作状态下各单元间能够协调、稳定地共同承担外荷载;当结构失效后,各单元间协调变形的稳定性被破坏,基于协调变形可以判断网壳结构的工作状态;在水平向动荷载作用下,单层网壳中下部指数应变能较大,径杆最大值出现在第5环,约为第1环的13倍;三向地震波作用下,中上部指数应变能较大,径杆最大值出现在第2环,约为第6环的15倍.      

悬索桥隧道式锚碇侧摩阻力近似解析算法

为了解析计算悬索桥隧道式锚碇的侧摩阻力,基于弹性理论,并考虑锚碇前、后锚端边界条件,建立了锚碇侧摩阻力的计算表达式。首先,根据实际锚碇受力情况建立了锚碇分析模型;其次,在Mindlin解的剪应力一般表达式基础上,引入锚碇前、后锚端剪应力为0的条件以及锚碇的静力平衡条件予以修正,得到锚碇侧摩阻力的解析式;最后,引用模型试验结果验证了解析方法的合理性,并结合工程实例进一步揭示了锚碇侧摩阻力的分布规律. 研究结果表明:锚碇摩阻应力沿轴向呈单峰曲线分布模式,解析计算与三维数值模拟的最大摩阻应力平均误差约为8.5%;当主缆拉力较小（1倍设计缆力）时,锚碇自重可导致较小的侧摩阻力;当主缆拉力较大（3.5倍设计缆力）时,锚碇自重对侧摩阻力影响相对减弱;随着主缆拉力逐渐增大,锚碇侧表面可能出现局部剪切破坏,侧摩阻力将产生重分布.