圆钢管活性粉末混凝土长柱轴心受压承载力分析

应用 ABAQUS建立了圆钢管活性粉末混凝土( reactive powder concrete,简称 RPC)长柱有限元模型,计算得到16个试件的荷载-变形曲线和极限承载力,极限承载力计算结果与已有试验结果吻合较好。研究长细比和套箍系数对圆钢管RPC长柱轴心受压极限承载力的影响,并对长柱和短柱的受力性能进行了比较。研究结果表明：不同长细比试件的荷载-变形曲线在弹性阶段均吻合良好,在弹塑性阶段出现破坏以后,曲线均有不同程度的偏差;不同套箍系数试件弹性阶段的荷载-变形曲线及极限承载力均区别不大,套箍系数较大的圆钢管 RPC 长柱后期强度提高较大,且延性较好;圆钢管 RPC 短柱的弹性阶段比长柱有所延长,极限承载力亦显著增加;短柱破坏表现为核心混凝土破坏、钢管屈服,长柱破坏表现为整体失稳。     

带肋方钢管混凝土偏压构件承载力计算方法研究

带肋方钢管混凝土是指在方形钢管中设置纵向加劲肋后再填充混凝土而形成的构件,与无肋方钢管混凝土构件相比,由于加劲肋阻碍了管壁局部屈曲的产生,其承载力和延性都有所提高.在前期有限元计算的基础上,对带肋方钢管混凝土轴压、纯弯、偏压构件的承载力进行了参数分析,计算过程中考虑了焊接残余应力和初始几何缺陷的影响,提出了轴压、纯弯、偏压构件承载力计算公式.对于轴压构件,考虑了较大宽厚比使构件承载力降低,及加劲肋使构件承载力提高.对于纯弯构件,考虑了加劲肋对承载力的贡献.对于偏压构件,修正了长细比对承载力的影响.所有的计算公式与无肋方钢管混凝土承载力的计算公式相衔接.最后,将公式的计算结果与试验结果进行比较,两者符合良好,这些公式可为有关工程实践提供参考.     

考虑纵筋影响的高强混凝土压弯构件抗剪承载力的有限元分析与试验研究

编制有限元程序(HSCN)模拟高强混凝土压弯构件的抗剪试验,为了验证程序的有效性,进行了3根C60混凝土压弯构件的抗剪试验,模拟试验与实测试验结果吻合较好。通过对试验数据及模拟试验结果的统计分析,提出综合考虑轴压比和纵筋配筋率影响的高强混凝土压弯构件的抗剪承载力建议公式,该建议公式计算结果与相关试验结果吻合较好。     

PVA-ECC钢筋网加固钢筋混凝土梁截面刚度计算

对3根聚乙烯醇纤维水泥(PVA-ECC)钢筋网加固的钢筋混凝土梁和1根未加固的对比梁进行受弯性能试验研究。试验结果表明,PVA-ECC钢筋网加固方法能有效地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和截面刚度,较好地约束裂缝的发展,具有良好的加固效果。在试验研究的基础上,分析PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的变化规律。研究结果表明:加固梁截面刚度随荷载的增加而变化,其延性较对比梁好。在试验研究和理论分析的基础上,以原构件受拉钢筋不存在初始应变为前提,对加固梁截面刚度进行分析计算,提出PVA-ECC钢筋网加固梁截面刚度的简化计算公式。计算结果表明,该公式与试验吻合较好,能够满足实际工程设计的需要。     

二次受力下自密实混凝土加固梁抗剪性能试验研究

对7根自密实混凝土（SCC）加固梁和2根对比梁进行二次受力下的抗剪性能试验。试验采用三面U型增大截面形式,在初始受力不变的情况下进行自密实混凝土加固。研究不同初始受力,不同加固厚度及不同新老混凝土界面处理方式下加固梁的受剪破坏特征、承载力和新旧钢筋应变的变化规律。试验结果表明：采用自密实混凝土加固钢筋混凝土梁,新老混凝土共同工作性好,能够显著地提高钢筋混凝土梁的抗剪承载力。根据试验结果,得到二次受力下自密实混凝土加固梁的受剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

方中空夹层钢管混凝土压扭构件承载力计算方法研究

在有限元计算结果得到既有试验结果验证的基础上,采用有限元法分析各参数对方中空夹层钢管混凝土压扭构件T/Tu-N/Nu相关曲线的影响。分析表明,长细比变化时对T/Tu-N/Nu相关曲线影响较显著,而内外钢管强度、混凝土强度、空心率、内管径厚比和名义含钢率变化时对其影响不明显。在此基础上,提出了方中空夹层钢管混凝土压扭构件承载力简化计算方程,将简化计算值与有限元计算值、试验值进行比较,吻合良好,可为工程设计提供参考。     

圆中空夹层钢管混凝土柱抗剪承载力计算研究

利用有限元软件ABAQUS数值模拟了圆中空夹层钢管混凝土柱受剪切作用时剪应力与剪应变的关系曲线,并通过对大量算例的分析,确定了构件不同破坏形式的剪跨比范围,研究了内外钢管屈服强度、截面名义含钢率、内管径厚比、空心率及混凝土强度对剪应力-剪应变关系曲线的影响规律。研究结果表明:剪跨比不大于0.1时,圆中空夹层钢管混凝土柱抗剪承载力可按纯剪构件计算,并给出了抗剪承载力的简化计算公式。公式计算结果与有限元计算结果吻合较好。     

PVA-ECC抗剪加固带悬臂RC梁承载力计算研究

对采用聚乙烯醇纤维水泥砂浆(PVA-ECC)钢筋网抗剪加固带悬臂的钢筋混凝土梁的承载力设计计算公式进行研究。通过对不同剪跨比下的对比梁及加固试验梁的斜裂缝开展、应变、挠度和破坏形态的变化对比分析发现,利用这种材料对RC梁进行加固,梁的斜截面受剪承载力有显著的提高,剪切刚度得到了一定的提高,而且能很好地抑制斜裂缝的开展。在实验研究的基础上,给出聚乙烯醇纤维水泥砂浆钢筋网抗剪加固的带悬臂的钢筋混凝土静定梁的承载力设计计算公式,公式计算值与试验结果吻合良好。     

圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究

利用有限元软件ABAQUS建模,计算了圆钢管混凝土受不等端弯矩偏压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算结果与试验结果符合良好.在验证了有限元软件对此类构件模拟的正确性基础上,对此类构件的工作机理进行了分析,并考察了端弯矩比、偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能的影响规律.研究表明,端弯矩比对构件受力性能有显著影响;偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对构件的影响与其对等端弯矩偏压柱的影响类似.     

内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁变形特性研究

针对原有加固方法的不足,提出内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁加固技术,分析这种加固梁的变形特点,并依据普通钢筋混凝土梁的变形原理和内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁的特点,推导内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁不同受力阶段的刚度表达式,得到内嵌预应力螺旋肋钢丝加固梁的刚度计算公式。在考虑预加力产生反拱的前提下,计算加固梁不同受力阶段的变形量。对4根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁进行了试验验证。结果表明:试验结果与计算结果吻合较好,内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁能有效延缓裂缝的发展,减小构件变形,提高构件刚度。研究结果为该加固方法在工程实际中的应用提供了理论依据。     

铁路钢-混凝土组合桁架外接式节点力学特性研究

以新建西安至平凉铁路1-80 m组合桁架为工程背景,对外接式钢-混凝土组合节点进行非线性分析,根据理论分析结果,进行节点试件的加载试验。通过这种理论计算与试验相互验证的方法,深入研究外接式节点的承载能力、破坏形式等力学特性。分析结果表明:该类型钢-混凝土组合节点能够满足工程要求;理论计算结果与试验吻合很好,理论计算可用于指导设计,并且计算结果满足工程精度要求。     

碳纤维布与钢板粘结拉伸承载力计算

为分析碳纤维布与钢板复合加固方法中的碳纤维布与钢板的协调性,进行5组碳纤维布和钢板粘结复合材料试件的单轴拉伸试验,研究碳纤维布与钢板粘结复合材料的破坏特征、受力性能和破坏机理。试验结果表明:复合材料的破坏形式为碳纤维布被拉断或碳纤维布与钢板发生剥离破坏;与对比钢板相比,复合材料的极限承载力提高显著,屈服后的刚度提高也较大,而屈服荷载提高较少;随着碳纤维布层数的增加,复合材料的极限承载力增长较快。在试验研究的基础上,提出复合材料屈服荷载和极限承载力的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,标准差和变异系数均小于0.035,可供工程参考应用。     

不同浇筑方式下UHPC空心板受力性能研究

为了研究不同浇筑方式下的UHPC空心板结构的受力性能,通过两点对称加载法分别对1块UHPC整浇空心板和2块抗剪腹筋数量不同且分2次浇筑的UHPC叠合空心板进行弯曲加载试验,对试件的承载力、挠度、裂缝形态以及混凝土应变进行分析。研究结果表明:有腹筋叠合空心板和整浇空心板在对称荷载作用下纯弯段满足平截面假定;整体浇筑可以提高试件的承载力且显著增强试件的延性;增加抗剪腹筋的数量能够显著降低叠合板的滑移,提高叠合板的整体抗弯刚度和承载力,仅靠人工粗糙面难以满足叠合面的抗剪要求。最后,参考相关规范对各试件受弯承载力进行了计算对比,计算值与试验值吻合较好。     

活性粉末混凝土空心桥墩恢复力模型试验研究

通过5个大比例尺活性粉末混凝土空心桥墩试件的低周反复荷载试验,对试件的破坏形态、滞回特性进行研究。在对桥墩试件骨架曲线特点进行分析的基础上,考虑影响恢复力模型的主要因素,利用数值回归分析的方法,建立活性粉末混凝土空心桥墩的退化双线性恢复力模型。利用基于平截面假定的条带法程序对空心桥墩试件的骨架曲线进行数值模拟,并与试验结果进行比较,结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合较好,研究成果可为活性粉末混凝土空心桥墩的抗震设计提供理论参考。     

简易轴向拉伸试验仪设计及试样合理尺寸的试验研究

针对现有土工抗拉仪存在的缺陷与不足,设计改良出一套简易轴向拉伸试验仪。通过四角调节螺栓和夹具设计,消除摩擦阻力和端部应力集中,通过轴心线的控制避免试样偏心受拉。可以完成不同尺寸长方体试样的抗拉试验。由于目前试样尺寸没有统一标准,为了得到试样的规范尺寸并分析试样尺寸对抗拉特性的影响,利用设计的拉伸装置,对不同截面和长细比试样进行试验。得到的试验结果有:ω=18.0%,ρd=1.30 g/cm3时,不同截面试样平均抗拉强度值在14.2~14.6 k Pa,平均极限位移值在8×10-2~9×10-2mm;ω=22.0%,ρd=1.45 g/cm3时,不同长细比试样平均抗拉强度值在14.4~14.9 k Pa,平均极限位移值与长细比的关系式可表示为b=9.706 7×(l/a)-6.97。分析表明:只要试样的物理状态(含水率ω和干密度ρd)相同,不论含水率ω是否小于或大于塑限值,抗拉强度值均不受截面和长细比的影响;含水率ω低于塑限值时,极限拉伸位移不随试样的截面变化;含水率高于塑限值时,极限拉伸位移与长细比呈递增的线性关系。计算每组试样抗拉强度值的极差和标准差并分析数据的离散性,结合制样难易程度和用土量等方面综合考虑,提出截面边长2.5 cm,长细比3的试样尺寸较为合理,为今后开展土体抗拉强度研究提供可靠依据。     

FRP布约束混凝土圆柱轴心受压性能非线性有限元分析

采用非线性分析程序ABAQUS，考虑混凝土在三轴状态下的非线性行为及纤维增强材料（FRP）布对混凝土的被动式约束，对轴压下FRP布约束混凝土圆柱试件的受力行为进行分析，研究FRP布与混凝土的相互作用以及纤维含量对约束混凝土极限强度和极限应变的影响。结果表明：非线性有限元分析结果与实验结果吻合良好，非线性有限元分析可较好预测FRP布约束混凝土柱的轴心受压性能；随着FRP布层数的增加，FRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高，FRP布对混凝土的约束作用明显增强；FRP布对混凝土约束力主要在混凝土屈服后发挥。根据实验和有限元分析结果，得到约束混凝土极限强度和极限应变与纤维约束特征值的关系。     

现浇钢筋混凝土空心板非线性有限元分析

在试验的基础上,利用通用有限元分析软件ANSYS建立了现浇钢筋混凝土空心板有限元计算模型,对空心板2个方向受力性能的差异进行了非线性有限元分析。对比结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合良好。     

加载方式对钢管混凝土轴压长柱和中长柱受力性能影响的试验研究

进行4种加载方式对钢管混凝土轴压长柱和中长柱试件受力性能影响的试验研究,并与轴压短柱试验进行对比和分析。结果表明,加载方式对长柱中截面应力的影响较小,但对刚度影响较大,从而影响稳定极限承载力,其中初应力对长柱的极限承载力降低的影响比短柱明显,而与之相反,对于荷载仅施加于钢管之上的长柱,其极限承载力反而大于同样加载的短柱。随着长细比的增大,加载方式对试件套箍作用的影响有减小的趋势,且受力性能的差异也逐渐缩小。加载方式对钢管混凝土中长柱受力性能的影响介于短柱与长柱之间,但与短柱更接近。最后,讨论不同加载方式作用下长柱和中长柱的极限承载力计算方法。     

极限平衡法分析钢骨-钢管混凝土短柱承载力的简化方法

从钢骨-钢管混凝土组合柱的工作机理出发,分析了其各组成部分应力状态,提出了计算钢骨-钢管混凝土轴压短柱的简化模型。根据组合柱各组成部分极限(屈服)条件,应用极限平衡理论建立了截面的力学平衡方程,基于钢骨翼缘对核心混凝土的附加约束,推导了该组合柱的轴压极限承载力计算公式。计算结果表明,有关实验值与本文理论计算结果较吻合。     

预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁试验研究与非线性分析

通过4根梁试件的单调加载静力试验，对体外预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁和有粘结预应力CFRP筋高性能混凝土T型梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、延性和变形等进行较为系统的研究。研究表明：体外预应力与有粘结预应力梁试件均具有较高的抗弯承载力、较大的位移延性和变形能力；体外预应力梁中体内预应力筋的应变增量比相应的体外预应力筋大得多；随着配筋率的增加，有粘结预应力梁试件的抗弯承载力有明显的提高，但其位移延性和变形能力有所降低。此外，应用商用软件ANSYS对4根梁试件进行非线性有限元分析，程序计算值与试验结果吻合良好。