钢-混凝土双面组合连续梁界面滑移试验研究

钢-混凝土双面组合连续梁是一种新型的组合结构.钢与混凝土组合的上、下交界面都会产生界面滑移.对3根钢-混凝土双面组合2×2.9 m连续梁模型进行试验研究,测得了受拉混凝土裂缝扩展状况、典型截面沿梁高的应变分布和钢与混凝土界面相对滑移及滑移应变沿梁长的分布.利用有限元分析软件ANSYS建模,给出了组合梁的滑移曲线和滑移应变曲线,与实测结果对比吻合较好.双面组合梁上混凝土板与钢梁间的界面滑移分布与单面组合梁相似,但最大滑移量减少了20%多;负弯矩区的截面刚度提高了27%左右.     

预应力钢混凝土组合梁预压应力分布研究

针对体外预应力钢箱混凝土组合连续梁,建立了后张法预压应力在组合连续梁端头向全截面传递的力学模型,根据剪力连接件荷载-滑移本构关系及对称截面处的界面滑移为零等的边界条件,解得混凝土翼板轴向预压应力分布函数.进行了一根体外预应力钢箱-混凝土组合连续梁负弯矩区直线预应力筋及通长折线预应力筋张拉试验,得到的分布函数与试验数据比较吻合.试验及计算表明,影响预压应力分布的主要因素是钢梁与混凝土翼板之间的约束作用.从预应力锚固点到中支座对称点,预压应力逐渐减小,预应力筋越长,预压应力降低趋势越平坦.     

预应力钢混凝土组合梁预压应力分布研究

针对体外预应力钢箱混凝土组合连续梁,建立了后张法预压应力在组合连续梁端头向全截面传递的力学模型,根据剪力连接件荷载一滑移本构关系及对称截面处的界面滑移为零等的边界条件,解得混凝土翼板轴向预压应力分布函数。进行了一根体外预应力钢箱一混凝土组合连续梁负弯矩区直线预应力筋及通长折线预应力筋张拉试验,得到的分布函数与试验数据比较吻合。试验及计算表明,影响预压应力分布的主要因素是钢梁与混凝土翼板之间的约束作用。从预应力锚固点到中支座对称点,预压应力逐渐减小,预应力筋越长,预压应力降低趋势越平坦。     

考虑界面滑移的钢-混组合连续梁负弯矩区抗裂性试验

为了解界面滑移效应对钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板抗裂性的提升效果及工作机理,设计并制作采用常规剪力连接件和抗拔不抗剪连接件的钢-混组合梁各1组进行负弯矩区加载试验,分析试验梁预应力施加效率、关键部位纵向应变、梁体刚度及关键截面界面滑移情况。结果表明：采用抗拔不抗剪连接件时,梁体抗裂性更好,界面滑移效应可避免以往负弯矩区预应力通过常规剪力连接件传递到钢梁的情况发生,明显提高预应力效率;同时可使负弯矩区混凝土桥面板承受的拉应力分布更均匀,有效降低中支点截面的拉应力峰值,使后续裂缝宽度增长缓慢;加载前期2组梁体总体刚度没有明显不同,加载后期界面滑移使梁体结构刚度下降,变形增加,但变化幅度较小;抗拔不抗剪连接件对钢-混组合连续梁负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性提升效果较好。     

预应力在钢-混凝土组合梁剪力键中的传递

针对混凝土翼板设置后张预应力的连续组合梁,建立预应力从梁端混凝土向组合梁全截面传递的力学模型,根据连接件剪切滑移本构关系及预应力束对称截面处的界面滑移为零的边界条件,解得混凝土翼板轴力、钢梁轴力及界面剪力的分布函数,求得组合梁考虑连接件柔性的混凝土有效预压应力。结果表明,影响组合截面内力分布的主要因素是剪力连接件的滑移刚度、预应力束长度及混凝土板与钢梁的轴向刚度比;预应力束越长,界面剪力分布越平缓,界面滑移愈小。     

浅谈柱式墩盖梁的内力计算

该文通过有限元分析计算了两种不同计算模式下的盖梁内力。分析表明,当考虑立柱刚度影响时,盖梁内力将进行二次分配,致使跨中正弯矩减小、支点负弯矩增大,随着立柱与盖梁的线刚度比的增大,此种效应越显著。在工程实际应用中,由于工期紧张等因素,当盖梁与立柱的线刚度比大于2时,可采用简化的双悬臂简支梁(连续梁)图式,但在支点及跨中截面,应适当提高。     

等截面连续梁桥顶推施工的受力分析

应用三弯矩方程和力的叠加原理，研究等截面连续梁桥在顶推过程中由箱梁自重、悬臂端部分箱梁和导梁所产生的力矩作用下的受力计算和主梁的日照温差影响。并导出同跨径、等截面连续梁支点弯矩的计算表值。     

正负弯矩荷载作用下的钢-混凝土组合梁静力性能分析

为分析钢-混凝土组合梁在分别承受正弯矩和负弯矩2种荷载下的破坏形式和受力性能,设计制作了2片组合梁试件并进行了相关试验研究。试验表明,2种荷载模式下,组合梁受力均呈现出弹性、弹塑性和破坏3个阶段,且组合梁在负弯矩荷载作用下更易引起开裂。同时,2种荷载模式下的界面滑移分布规律不一致,正弯矩作用下的相对滑移最大值出现在靠近梁端处,而负弯矩作用下的相对滑移最大值出现在跨中处。     

表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能简化分析

为深入研究表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的界面粘结性能,采用试验与理论分析相结合的方法,分析了混凝土强度、粘结长度和槽边距等因素对界面粘结性能的影响,提出了考虑残余摩擦力的三折线粘结滑移本构模型,并将其简化为无上升段的双折线模型,建立了其界面粘结应力微分方程,通过求解方程得出了解析解的一般形式,推导出界面粘结应力、界面滑移量的分布函数,进而得到了界面粘结承载力的计算公式.最后通过试验对双折线粘结滑移模型进行了验证,并与三折线粘结滑移模型进行了对比分析.研究结果表明:由简化的双折线粘结滑移模型得到的界面粘结行为曲线和基于三折线模型的差异不大,并与试验结果吻合较好;提出的简化分析方法能够较好地描述表层嵌贴CFRP与混凝土的粘结行为.     

基于最小二乘法的LabVIEW拟合桥梁挠曲线研究

FBG的测试基本物理量是应变,无法直接测试挠度。但是对于主要承受弯曲的桥梁结构,应变对应着截面弯曲变形的曲率,因此由曲率的大小可以反映弯曲变形的大小。基于该原理,采用最小二乘法由截面的平均曲率分跨拟合桥梁的挠曲线,达到由FBG测试桥梁挠曲线的目的;并通过使用LabVIEW软件编制由曲率拟合挠曲线的专业程序,可以得到任意荷载作用、跨长、支座沉降情况下的挠曲线方程;最后对简支梁在不同荷载作用下的挠曲线进行数值模拟与分析。     

高地应力深埋层状围岩隧道非对称变形受力机制研究

为深入研究高地应力层状围岩中隧道和支护结构的非对称变形受力特性和机制,以绵茂公路篮家岩隧道为工程背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究不同层理角度和地应力方向下隧道变形、钢拱架应力以及二次衬砌弯矩和轴力的变化规律。结果表明： 1）层状围岩中隧道结构受力的最不利位置常出现在层理面法向方向; 2）隧道的非对称变形机制在于地应力对层理面产生的法向挤压作用和切向滑移作用,当层理面角度缓倾时,隧道拱顶和拱底承受较大挤出变形,当层理面角度陡倾时,地应力方向与层理面夹角越小,隧道衬砌在主应力作用位置产生的滑移变形越大。最后,根据层状围岩隧道变形和衬砌受力特征,提出合理的支护优化措施。     

钢-混凝土组合梁各受力阶段曲率分布研究

在钢-混凝土组合梁全过程分析中，由于栓钉等柔性剪力连接件在受荷较大时会发生塑性变形，从而引起界面上的纵向剪力发生重分布。组合梁的截面曲率在一定程度上受剪力重分布的影响，以均布荷载作用下的简支组合梁为研究对象，将界面受力全过程划分为3个工作阶段，建立了截面轴向力和曲率的计算公式，并将利用上述方法得到的计算结果与按折减刚度法得到的计算结果进行了比较。比较结果表明：在计算组合梁各受力阶段的截面曲率时，需考虑界面纵向剪力重分布的影响。     

横撑及桥面系对钢管混凝土拱桥动力响应的影响分析

横撑和桥面系作为钢管混凝土拱桥的重要组成部分对结构整体动力响应会产生很大的影响。以茅草街大桥为例,建立了中承式钢管混凝土拱桥不同横撑和桥面系布置形式的有限元模型,采用三向地震波同时输入的形式,得到6种工况在相同地震波作用下的不同动力响应,提取出拱肋的弯矩和位移包络图,并对面内弯矩、面外弯矩、竖向位移、横桥向位移进行了比较和分析。结果表明,桥面系对拱肋的响应影响很大;拱肋与桥面系结合处位移、内力均较大,在设计中应予以关注;在保证横向刚度的前提下,横撑需进行优化布置,以使得拱桥动力响应更加合理安全。     

Longitudinal Tire Dynamics

This article begins with a brief review of the traditional concept of lateral relaxation length. The review illustrates that this concept yields a useful approximation which can be used with semi-empirical tire models which assume lateral forces are a function of steady-state slip angles. The article then presents an analogous derivation for longitudinal slip. Like its lateral counterpart, the derivation yields an approximation for transient longitudinal slip which can be used with tire models which assume longitudinal forces are a function of steady-state longitudinal slip. It is shown that, like the relaxation-length-based lateral slip angle, this formulation for longitudinal slip yields the ability to compute shear forces at the tire/road interface for either high or low speed applications, a necessary feature of simulations which support human in the loop driving simulation. Like traditional kinematically-based longitudinal slip, the transient formulation presented here is coupled with the wheel spin equation, and it shares the characteristic that it is very stiff compared to the equations of vehicle motion. This characteristic is a challenge impeding the real-time calculations required for driving simulation. The paper shows that local linearization of the wheel spin equations coupled with analytical solutions of the transient longitudinal slip formulation provide the basis for both insight into the longitudinal dynamics of the tire and for integrating the model in real-time.     

具有体外预应力索的快速施工群钉式钢-混组合小箱梁自振特性分析

为了明确体外预应力索对快速施工钢-混组合小箱梁自振频率的影响,基于铁木辛柯梁理论和组合梁相对滑移对典型梁段及群钉的变形与受力进行了分析,同时,引入平面内梁体预应力变化量与振动位移之间的关系,运用达朗贝尔原理导出其平衡方程组,针对3种典型的体外预应力束布置型式给出快速施工钢-混组合小箱梁动力特性分析的解析公式,并将所提出方法的理论值与有限元数值分析进行了比较。在此基础上,详细分析了预应力筋布置位置(偏心距)、预应力筋初始应力大小、钢梁与混凝土板间抗剪连接刚度等参数对结构动力性能的影响。研究结果表明:所提出的方法及公式在分析体外预应力快速施工组合梁的动力特性方面具有较高的精度,其最大误差不超过2%;同时,在不考虑预应力对组合梁相对滑移影响的情况下,体外预应力筋初始应力的大小及抗剪连接刚度对结构本身的动力特性影响很小,最大不超过1%,可忽略不计;而预应力索布置的偏心距对结构自振频率影响相对较大,尤其是在低阶其频率约增加4%。因此,在实际工程中,使用体外预应力快速施工钢-混组合小箱梁或者采用体外预应力进行加固维修时,除应满足静力设计要求外,必须考虑偏心距对结构动力特性的影响。     

Longitudinal Tire Dynamics

SUMMARY

This article begins with a brief review of the traditional concept of lateral relaxation length. The review illustrates that this concept yields a useful approximation which can be used with semi-empirical tire models which assume lateral forces are a function of steady-state slip angles. The article then presents an analogous derivation for longitudinal slip. Like its lateral counterpart, the derivation yields an approximation for transient longitudinal slip which can be used with tire models which assume longitudinal forces are a function of steady-state longitudinal slip. It is shown that, like the relaxation-length-based lateral slip angle, this formulation for longitudinal slip yields the ability to compute shear forces at the tire/road interface for either high or low speed applications, a necessary feature of simulations which support human in the loop driving simulation. Like traditional kinematically-based longitudinal slip, the transient formulation presented here is coupled with the wheel spin equation, and it shares the characteristic that it is very stiff compared to the equations of vehicle motion. This characteristic is a challenge impeding the real-time calculations required for driving simulation. The paper shows that local linearization of the wheel spin equations coupled with analytical solutions of the transient longitudinal slip formulation provide the basis for both insight into the longitudinal dynamics of the tire and for integrating the model in real-time.     

Shear forces in the contact patch of a braked-racing tyre

This article identifies tyre modelling features that are fundamental to the accurate simulation of the shear forces in the contact patch of a steady-rolling, slipping and cambered racing tyre. The features investigated include contact patch shape, contact pressure distribution, carcass flexibility, rolling radius (RR) variations and friction coefficient. Using a previously described physical tyre model of modular nature, validated for static conditions, the influence of each feature on the shear forces generated is examined under different running conditions, including normal loads of 1500, 3000 and 4500 N, camber angles of 0° and?3°, and longitudinal slip ratios from 0 to?20%. Special attention is paid to heavy braking, in which context the aligning moment is of great interest in terms of its connection with the limit-handling feel. The results of the simulations reveal that true representations of the contact patch shape, carcass flexibility and lateral RR variation are essential for an accurate prediction of the distribution and the magnitude of the shear forces generated at the tread–road interface of the cambered tyre. Independent of the camber angle, the contact pressure distribution primarily influences the shear force distribution and the slip characteristics around the peak longitudinal force. At low brake-slip ratios, the friction coefficient affects the shear forces in terms of their distribution, while, at medium to high-slip ratios, the force magnitude is significantly affected. On the one hand, these findings help in the creation of efficient yet accurate tyre models. On the other hand, the research results allow improved understanding of how individual tyre components affect the generation of shear forces in the contact patch of a rolling and slipping tyre.     

钢-UHPC连续组合梁抗弯性能试验

为研究钢-超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）连续组合梁的抗弯承载能力,完成了2根大比例缩尺模型的静载试验,包括1根钢-UHPC连续组合梁和1根预应力钢-普通混凝土（Normal Strength Concrete,NC）连续组合梁,对其挠度、应力分布、裂缝发生发展模式及承载能力进行分析,并研究了钢-UHPC连续组合梁的弯矩重分布性能。同时,采用ABAQUS软件中的塑性损伤模型（CDP）进行数值模拟。结果表明：钢-UHPC连续组合梁UHPC板的名义开裂强度为普通组合梁预应力NC板的2.2倍,钢-UHPC连续组合梁的极限承载力约为普通组合梁的1.2倍;UHPC板开裂后裂缝密集、间距小,且以长度较小的微裂纹为主;UHPC板/NC板与钢梁均采用群钉连接,二者相对滑移较小,可有效形成整体共同工作;采用塑性理论计算钢-UHPC连续组合梁的抗弯承载能力,应考虑UHPC的抗拉强度,与现有组合结构规范公式相比,根据所提出方法计算得到的负弯矩区截面抗弯承载力与试验值吻合较好;考虑UHPC抗拉强度后,钢-UHPC连续组合梁负弯矩区塑性铰转动能力降低,弯矩调幅需求及有效弯矩重分布能力均明显下降。