高压输电塔主材的角钢并联加固轴压承载力

提高输电杆塔主材局部稳定性的承载力,可有效地避免输电塔倒塌事故的发生. 为此,通过6个轴心受压角钢并联加固试验、1个单角钢轴心受压试验和分析13个有限元模型,得到了试件的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线以及构件的Mises应力云图,确定了试件的受力规律和应变规律以及设计参数对构件承载力的影响规律. 分析表明:试件原角钢的局部屈曲失稳为试件主要破坏形式;加固角钢的单元最大强度达到223.1 MPa;填板夹具的单元最大强度达到83.7 MPa;试件整体应变以竖向应变为主,填板夹具以剪切应变为主;均匀受压板理论的屈曲公式可以较好地计算出该加固试件的极限承载力;角钢并联加固法可以提高单角钢40%承载能力.      

钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

设计了4根钢板-混凝土组合加固混凝土T梁进行抗弯承载力试验,试件的主要设计参数包括损伤程度和植筋间距。采用荷载传感器、位移计和应变计,分别测量了加载过程中试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝的产生和发展、新老混凝土界面与钢板-加固混凝土界面的纵向滑移,采用有限元软件ANSYS分析了试件的受力性能,采用塑性方法研究了试件的极限抗弯承载力,并对比了模型试验、数值模拟与理论分析结果。分析结果表明:钢板-混凝土组合加固可使混凝土T梁极限抗弯承载力提高约2倍,植筋间距与原梁弯曲损伤程度对组合加固T梁的极限抗弯承载力影响约为4%,植筋间距越大,新老混凝土界面纵向相对滑移越大,极限抗弯承载力的数值计算值和理论计算值与试验值最大相对差值为9%,因此,模型试验、数值模拟与理论计算结果均表明钢板-混凝土组合加固可显著提高混凝土T梁的极限抗弯承载力。     

钢桥面铺装复合梁试件弹塑性研究

对钢桥面铺装沥青混合料材料进行循环荷载下的弹塑性分析。研究显示复合梁试件计算结果与极限加载试验结果基本一致。与弹性模型的计算结果对比说明运用弹塑性理论对铺装层材料力学性能进行改进是合理的。在等荷载加载情况下，本研究计算了复合梁试件弹性模型和弹塑性模型的挠度和应力、应变，比较分析了两种模型在相同条件下的受力变形特性。     

模拟轮载作用下钢桥面板RD节点疲劳寿命计算方法对比分析

为深入研究RD(rib-deck)节点的疲劳性能，通过模拟车轮荷载对RD节点实施中心加载，得到了相应热点应力幅下的节点疲劳寿命。采用ABAQUS建立了钢桥面板RD节点的三维实体有限元模型，在有效数值模型的基础上，分别采用热点应力法和临界距离理论对RD节点的疲劳寿命进行了对比分析。研究结果表明：同一精度网格下采用两点外推法和三点外推法得到的热点应力结果比较接近，而采用临界距离理论的点法得到的特征应力则小于线法得到的特征应力；采用国际焊接协会（IIW）推荐的FAT 90曲线得到的评估结果过于保守，而FAT 125曲线的预测结果相对接近试验值。临界距离理论相比热点应力法能得到更准确的预测结果，其中点法和线法得到的预测值与试验值分别相差17%、32%；总体而言，热点应力法和临界距离理论均能得到相对保守的疲劳寿命预测结果，两种方法用于钢桥面板典型焊接节点的疲劳性能评估是可行且偏于安全的，但点法的预测精度更高，且实际应用中也较为便捷。     

矩形钢管高强混凝土框架抗震性能分析

为研究地震作用下矩形钢管高强混凝土框架的破坏机理和抗震性能,进行了单跨两层矩形钢管高强混凝土框架低周反复荷载试验和有限元分析. 考察结构试件在试验过程中塑性铰出现的位置、顺序及塑性发展程度,研究其破坏机制和破坏模式. 研究结构滞回曲线与骨架曲线,分析其承载能力、变形能力、耗能能力以及强度和刚度退化情况. 在此基础上,采用有限元软件Perform-3D对矩形钢管高强混凝土框架试件进行参数分析,研究了轴压比、钢材屈服强度及静力弹塑性分析水平侧向力加载模式等对结构抗震性能影响. 结果表明:矩形钢管高强混凝土框架试件呈梁铰破坏形态,并具有承载能力高、变形能力和耗能能力强的特点. 试件平均峰值荷载较屈服荷载提高了1.68倍;顶层和底层最大层间位移角分别为1/30和1/27,分别超过了规范规定限值的66.7%和85.2%. 延性系数分别超出了规定限值的58.5%和60.0%;轴压比对结构抗震性能影响显著. 当轴压比大于0.6时,结构承载能力与变形能力明显降低;水平侧向力加载模式对结构承载能力影响大. 均匀加载模式下结构承载能力最大,顶点加载模式下最小,倒三角形加载模式居于二者之间. 研究成果可为矩形钢管高强混凝土框架结构抗震设计提供参考.      

超高性能混凝土深梁受剪性能

为促进超高性能混凝土(UHPC)深梁的应用, 进行了4根以混凝土强度为主要参数的UHPC深梁受剪性能试验, 并开展了C40和C80混凝土深梁的对比试验; 分析了UHPC深梁的荷载-挠度曲线、破坏模式、钢筋应变、裂缝形态与极限荷载; 为探讨现有普通混凝土深梁受剪承载力计算方法是否可用于UHPC深梁, 应用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)对6根深梁试件进行了抗剪强度计算。研究结果表明: 混凝土强度越大, 在相同荷载下深梁的刚度越大, 在深梁开裂前的弹性阶段, UHPC试件刚度随钢纤维掺量的增大略有增大; 与C40和C80混凝土深梁一样, UHPC深梁裂缝包括弯剪裂缝和腹剪裂缝, 当荷载分别为13%~22%和18%~34%极限荷载时, 两类裂缝先后出现; UHPC深梁在加载全过程中梁、拱受力机制共存, 加载前期梁受力机制起主导作用, 后期则拱受力机制起主导作用; UHPC深梁裂缝多而密, 发生剪压破坏, 在支座上端反拱区不产生裂缝, 而C40和C80混凝土深梁出现斜压破坏, 且在支座上端反拱区产生裂缝; 试验梁受剪承载力随混凝土强度的增大约呈指数式增大, 混凝土强度从C40增大到C80、C190时, 其受剪承载力分别增大了30.76%和201.92%;采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中方法计算的UHPC深梁受剪承载力与试验值比值的均值为0.89, 均方差为0.15, 在没有更精确的计算方法之前, 该计算方法暂时可用。      

表层嵌入混合FRP筋的连续梁弯曲性能与影响因素

通过4根表层内嵌入不同FRP筋加固连续梁试件的静载试验,研究了试验梁的弯曲性能,借助通用有限元分析软件分析了影响试验梁承载力的混凝土强度、初始荷载、FRP筋弹性模量与配纤率等因素。分析结果表明:FRP筋与混凝土之间未发生剥离破坏,加固效果显著;与未加固梁相比,加固梁屈服荷载与极限荷载提高幅度分别可达31%、56%;随着混凝土强度、FRP筋弹性模量与含纤率的提高,加固梁屈服荷载与极限荷载提高幅度分别可达38%、17%;随着初始荷载的增大,加固梁屈服荷载与极限荷载降低幅度分别可达6%和24%;试验梁屈服荷载模拟值与试验值的平均比值为0.969,极限荷载模拟值与试验值的平均比值为0.962,钢筋屈服时跨中挠度模拟值与试验值的平均比值为1.104,梁破坏时跨中挠度模拟值与试验值的平均比值为1.024,荷载-挠度模拟曲线与试验曲线走势基本一致,这说明有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元法可以较好模拟试验梁的力学性能。     

荷载与温度耦合下沥青路面结构复合型反射裂缝断裂分析

根据疲劳断裂理论,以ANSYS中APDL参数化命令为开发平台,编制出荷载与温度耦合作用下的沥青路面结构复合型反射裂缝疲劳扩展分析程序,并采用最大周向拉应力理论,判断复合型裂纹的扩展路径和方向,计算分析了荷载作用位置、层间接触状态、各结构层参数对裂缝扩展过程中复合型应力强度因子的影响变化规律．     

免拆卸水泥复合模板-结构混凝土梁的抗弯性能研究

通过对2根梁试件（一根免拆卸模板混凝土梁,一根普通混凝土梁）的试验,研究了免拆卸模板混凝土受弯梁在单调荷载作用下的基本力学性能,包括荷载挠度变化规律、跨中混凝土应变、受力钢筋应变、正截面承载力、破坏形态等,对免拆卸模板一结构混凝土梁与普通混凝土梁的受力性能进行了对比。实验结果表明：采用现行规范计算免拆卸模板一结构混凝土梁的抗弯承载力具有较高的安全性能;免拆卸模板一结构混凝土梁能够满足挠度限值的要求;免拆卸模板．结构混凝土梁具有与常规混凝土梁相近的抗弯性能。     

波纹钢腹板屈曲性能(英文)

通过调整波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹高度和平板宽度等尺寸参数,制作了16个试验模型,进行了波纹钢腹板试件的剪切屈曲试验,记录了不同试件在各级试验荷载作用下的结构变形、应力分布、屈曲荷载与屈曲形态,对比分析了各个尺寸参数对试件剪切屈曲荷载与屈曲模态的影响.分析结果表明:根据试件的屈曲形态,不同尺寸的波纹钢腹板的屈曲破坏主要表现为3种模态;随整体外形尺寸、波折角度、波纹板厚度的增大及波纹高度的减小,波纹钢腹板的剪切屈曲荷载随之增大;整体高宽比对剪切屈曲荷载影响较小.     

匝道梁顶推施工过程的稳定性分析

基于MIDAS/CIVIL数值软件,对匝道梁顶推施工过程中导梁、匝道梁和支架系统的强度和刚度以及它们的发生位置进行了分析,并给出了临界荷载系数,对顶推过程进行了稳定性分析,结果表明:顶推过程中不同施工阶段下的强度和刚度的最大值以及最大值发生的位置不同,其中工况1时导梁、匝道梁和支架系统的最大挠度值最小,分别为0.5、8.1 mm;对于后3种工况,工况3下的强度和刚度最大值均小于其它2种。此外,施工过程中,临界荷载系数K依次为49.6、16.3、28.1和13,均满足要求,各工况计算结果也满足强度、刚度要求,说明在顶推施工过程中稳定性满足要求。     

矩形带肋钢板-混凝土复合梁裂缝宽度计算方法

参照普通钢筋混凝土裂缝计算的黏结-滑移理论,推导了适用于矩形带肋钢板-混凝土复合梁(Ribbed SteelConcrete Composite Beam,RSCC梁)的裂缝间距公式;在理论上解释了在同等配筋率下RSCC梁的裂缝间距较普通钢筋混凝土梁小的试验现象;在加劲肋钢板顶部应变计算公式的基础上,参照普通钢筋混凝土裂缝计算的综合理论给出了RSCC梁的最大裂缝宽度计算公式;通过试验数据拟合得到了相关参数。     

颗粒材料双轴试验离散元数值模拟(英文)

为了得到颗粒材料的力学参数与试验条件之间的关系,选取5组粒径范围的颗粒材料,利用离散元方法生成初始试件,并数值模拟了其双轴试验,分析了不同围压对材料弹性模量和强度的影响,以及不同加载速率下材料的弹性模量、泊松比和强度的变化规律。提取了围压为10MPa与加载速率为0.03m.s-1时5组试件的应力-应变曲线,从微观角度给出了荷载作用后试件中的裂缝分布。模拟结果表明:随着围压的增大,5组试件的弹性模量和强度增大,增长趋势相对平缓,但粒径为9.50～13.20mm的试件出现较大波动;加载速率与弹性模量、泊松比、强度和裂缝初始应力基本呈二次多项式关系,最小判定系数为0.9009,最大为0.9959;在5组试件中,随着粒径的增大,由应力-应变曲线得到的应力峰值减小。     

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。     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

基于有限断裂力学的FRP-混凝土界面粘结强度研究

为了提供一种精准、高效预测外贴式纤维增强聚合物材料(FRP)粘贴于混凝表面强度的数学模型,本文设计了8个单剪试件,利用精密玻璃珠控制胶层厚度,同时采用真空辅助成型技术(VARI)制作FRP板条并外贴于混凝土试块表面。研究混凝土强度和胶层厚度2种变量参数对FRP-混凝土粘结界面强度的影响,依据试验结果分析了界面破坏能和峰值剪切应力与胶层厚度及混凝土强度之间的联系。采用有限断裂力学获取界面裂纹扩展失稳时的脱粘荷载,将理论值与试验结果对比表明FFM模型有良好的精度。     

FRP加固病害混凝土受弯构件的抗弯性能研究

应用弹性力学理论分析了粘贴碳纤维加固钢筋混凝土梁前后以及考虑预载作用下加固梁的受弯全过程。计算梁体极限荷载承载力并将计算结果与试验结果进行比较。结果表明,与普通钢筋混凝土梁相比,采用FRP加固的钢筋混凝土梁的强度、刚度、抗裂缝能力、耐久性有明显提高。     

沥青混合料动态模量试验标准研究

以国外研究成果和经验为基础,采用无侧限抗压测试方法测定沥青混合料的动态模量,对静压成型试件的空隙分布不均匀性进行了验证,对试件制作方法进行了改进,得到了静压成型切割试件,并对2种试件的空隙率进行对比分析。根据Vander Poel公式,确定了荷载频率。采用有间隙的加载模式,以试样达到稳态振动为基本原则确定了荷载循环作用次数,并以最后5次的平均应变峰值计算动态模量。确定了荷载级位与应变测量方式,并选取处于稳定期的试验数据作为最终的试验结果。测试了静压成型切割试件的动态模量,计算了动态模量均值、均方差与变异系数。分析结果表明:静压成型切割试件的空隙率平均为4.2%,远小于静压成型试件的空隙率平均值6.5%,而且离散性较小,试件空隙分布均匀,较静压成型试件更接近马歇尔试件的空隙率,且在荷载作用下更容易达到稳定状态;Haversine荷载波形、10 Hz荷载频率、0.9s荷载作用间隙时间和0.7 MPa荷载级位较接近行车荷载的作用;采用顶面法测量试件变形;当荷载作用次数为200次时,认为试件已达到稳态振动,所以荷载循环作用次数取200次;对于单个试件,选取第3~5次的试验数据计算其动态模量,如第5次与第3次试验动态模量差值大于等于200 MPa,应将试件废弃;3种沥青混合料动态模量为1 650~2 970 MPa,试验结果离散性较小,均方差为100~230MPa,变异系数为5%~9%,可见,试验方法可行。     

钢筋混凝土深梁极限荷载的计算方法

对于钢筋混凝土深梁的抗剪计算的方法,由于剪切强度问题的复杂性,各国学者提出了许多种理论,到目前尚无统一标准和规范。以钢筋混凝土塑性理论为基础,用上限方法提出了确定钢筋混凝土深梁剪切破坏时的极限荷载的计算方法。     

部分预应力混凝土梁在移动荷载作用下抗剪强度的试验研究

本文通过对18根部分预应力混凝土T形截面梁试验结果的分析,讨论了预应力混凝土梁抗剪强度的主要影响因素,特别是在移动荷载作用下梁的抗剪强度问题;在试验结果分析的基础上,提出了在静载和移动荷载作用下预应力混凝土梁的抗剪强度建议计算公式,计算值和试验结果吻合良好。