栓钉锈蚀与抗剪承载力试验研究

栓钉剪力连接件是保证钢梁与混凝土翼缘共同工作的关键元件,栓钉锈蚀后将直接影响组合梁的抗剪连接程度,进而影响梁的承载能力.文中将通过推出试验,研究栓钉锈蚀对其承载力的影响规律.通过对试验结果的回归分析,研究栓钉锈蚀后的抗剪承载力的计算公式.     

不同基础形式对钢波纹管涵洞力学响应的影响分析

采用数值模拟技术,考虑道路结构、材料性能、接触状态、荷载形式等因素,应用ANSYS建立了钢波纹管涵洞三维有限元模型,分析了钢波纹管涵洞不同基础形式对整个涵洞力学性能与变形状态的影响,得到了钢波纹管涵洞的变形和应力规律;通过数值计算分析确定了不同基础钢波纹管涵洞关键点的位移和应力.计算结果表明:混凝土阻碍了钢波纹管涵洞的变形与伸长,使其在内部产生了内部应力,使得钢波纹管涵洞的位移有所减小,在钢波纹管涵环向不同位置处,波谷内表面切向应力在某些位置呈现拉应力,其数值与采用的基础形式有一定的关系,根据第四强度理论,波峰位置最大等效应力数值满足强度要求.研究成果为钢波纹管涵洞施工控制提供了理论依据,为钢波纹管涵的结构设计提供了参考.     

焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力简化计算方法

为预测界面焊钉锈蚀后钢-混组合梁抗弯承载力, 考虑了焊钉锈蚀后其抗剪强度与混凝土黏结强度和有效面积降低对焊钉抗剪承载力的劣化影响, 提出焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度和锈蚀焊钉抗剪承载力系数的概念及其计算公式; 基于塑性简化计算假定, 采用焊钉锈蚀后组合梁抗剪连接度对其抗弯承载力进行折减, 建立了焊钉锈蚀后组合梁正负弯矩区抗弯承载力计算模型, 分析了23根组合梁抗弯承载力试验结果, 验证了计算模型的有效性。试验结果表明: 在焊钉锈蚀率低于10%时, 试验梁正负弯矩区抗弯承载力的试验值与提出公式的理论计算值非常接近, 其中正弯矩区试验值与计算值的平均比值为1.00, 变异系数为0.04, 负弯矩区二者平均比值为1.01, 变异系数为0, 由此可见, 计算结果与试验结果吻合较好。简化计算方法可用作界面焊钉锈蚀率较小情况下钢-混组合梁抗弯承载力定量和定性分析。      

钉型双向搅拌桩在邢衡高速公路软基处理中的试验研究

前言 钉型双向水泥土搅拌桩工艺在邢衡高速公路建设中,作为一项新的工艺技术进行了试验研究,并完成了试验段施工。通过载荷试验、芯样的无侧限抗压强度试验,从桩身强度、成桩质量、加固效果等方面对钉形双向搅拌桩与常规搅拌桩加固软土地基进行了对比研究,研究结果表明钉形与双向搅拌桩桩身强度有显著提高,钉形搅拌桩单桩承载力及单桩复合地基承载力明显高于常规搅拌桩与双向搅拌桩。     

二维激光雷达数据角点特征的提取

为增强无人车识别行驶环境中角点特征的鲁棒性, 并提高角点特征的识别速度, 基于观测点的二变量正态概率密度映射之间的相对差值, 提出了一种角点特征提取方法; 将观测数据组映射到二变量正态概率密度空间, 获得每个观测点的映射; 对映射结果进行归一化, 消除协方差引起的数值差异; 在映射数值曲线中寻找波峰与波谷的位置, 波峰对应的观测点最接近均值点, 波谷对应的观测点最接近拐点; 利用波峰和波谷的相对高度判定该组观测数据是否符合角点特征的边长要求; 用波谷对应的原始观测数据点坐标作为角点特征, 构建环境特征地图。试验结果表明: 提取方法能够处理观测点数大于63, 观测点角度分辨率大于1°的稀疏观测数据, 在大尺寸室外环境和室内环境中, 提取方法都能够稳定识别大型角点; 对小于180个点的观测数据, 最大处理时间小于5ms, 平均处理时间小于1.9ms, 提取方法减少了构建环境特征地图的时间; 提取方法依据观测数据的二变量正态概率密度提取角点特征, 对观测误差和角点特征的尺度与形状不敏感, 能够有效提高角点特征的识别鲁棒性。      

栓钉连接件抗剪性能试验研究

为研究栓钉高度对栓钉抗剪性能的影响,对变高度的单排栓钉进行了推出试验,介绍了试验分组、构件尺寸以及加载和测试方案。分析了栓钉高度对荷载-滑移曲线及抗剪强度的影响,比对了栓钉抗剪强度试验值与美国规范、欧洲规范、中国规范的抗剪强度计算值。研究表明,在一定的范围内,提高栓钉的长径比有利于提高栓钉的抗剪性能。     

基于位移影响线的装配式梁桥承载能力快速评估应用研究

为快速评价装配式桥梁承载能力,研究了基于位移影响线的承载力检算方法。通过现场慢速行车方式获得典型断面实测位移数据,采用四次多项式拟合得到实测广义位移影响线;基于广义位移影响线进行虚拟荷载试验,进而实现桥梁承载能力的快速评估。通过在某30 m简支T梁桥工程应用结果表明:该方法评估结果与荷载试验吻合较好,可用于同类桥梁承载力快速评估。     

钉形粉喷桩加固海相软土地基的现场试验研究

针对常规粉喷桩处理海相软土地基中存在的搅拌不均匀、桩身强度低等问题,提出了钉形双向搅拌粉喷桩的施工工艺.以连云港至临沂高速公路软基处理项目为例,进行了现场单桩施工扰动、单桩静载试验,并对试验过程中的孔隙水压力、土压力等参数进行监测.结果表明:钉形粉喷桩由于上部桩径扩大且进行复搅,使变径深度处的超静孔隙水压力最大,且超过土体的上覆有效应力,单桩施工影响在5～10倍桩体半径范围内;由于增大了上部桩径,承载力比相同直径的双向搅拌粉喷桩和常规(单向)粉喷桩的单桩极限承载力分别提高了36％和76％.因此,钉形粉喷桩具有对施工扰动小、单桩承载力高等优越性.     

洞口对低矮房屋海啸作用力的影响

为研究门窗及屋面板洞口对低矮房屋海啸作用力影响,在试验水槽中通过溃坝方式模拟海啸涌波,开展不同来流波高时低矮房屋海啸作用力模型试验.分析了门窗、屋面板开洞率、开洞位置对低矮房屋海啸力的影响机理和影响规律,提出了开洞率、开洞位置影响系数.研究结果表明：有门窗洞口时,海啸水平作用力最大值发生在波动段,并且最大值发生时刻随开洞率增大而延后,开洞率越大海啸水平力越小;门窗洞口竖向位置越接近海啸涌波高能区域时,海啸作用力最大值越小;屋面板较小的开孔即可释放裹挟空气,降低屋面板底部压力,减小结构似平稳阶段的竖向力,屋面板开孔能导致结构水平海啸力增大约20%,需要引起重视.     

非稳态载荷对二维轮轨纯滚动接触应力和变形的影响

为了揭示轮轨波状表面与非稳态载荷的内在联系,利用有限元法,建立了二维弹塑性轮轨纯滚动接触计算模型,分析法向接触载荷波动值对钢轨残余应力、应变和变形的影响。模型中材料本构采用考虑棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型,非稳态仅考虑法向接触载荷的简谐变化,用弹塑性无限半空间表面上重复移动赫兹法向压力分布模拟反复纯滚动接触过程。发现非稳态法向接触载荷作用下产生同样波长的波状接触表面;随滚动次数的增加,残余应力增大,但很快趋于稳定,而残余应变也增大,但增大速率衰减;载荷波动值越大,波谷和波峰处的纵向残余应力越大,波谷处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越大,而波峰处的轴向残余应力、残余剪应变和表面纵向位移越小,波深越大。     

GFRP筋混凝土板抗弯性能试验研究

为了研究GFRP筋混凝土板抗弯性能及承载能力计算方法,对GFRP筋混凝土板进行抗弯性能试验研究.通过改变GFRP筋混凝土板的混凝土强度和配筋率,对比分析了混凝土强度和配筋率对板的变形和承载能力影响.基于平截面假定、平衡条件及变形协调条件,推导了GFRP筋混凝土板抗弯承载力的计算公式,并通过试验结果验证了承载能力计算公式的正确性.试验结果表明:荷载挠度曲线呈现明显的双直线,配筋率对初裂荷载影响较小,横截面服从平截面假定,裂纹分布稀疏且宽度大,抗弯承载能力系数处在1.02～1.36之间,验证了ACI中1.4倍平衡配筋率的局限性,对以后的GFRP筋混凝土板的设计具有一定的工程借鉴意义.     

既有双链式悬索桥承载力与变形研究

针对既有悬索桥检测维修工作,将表观检测、有限元理论计算与静动载试验相关联,提出了同时考虑结构强度、韧性、耐久性(抗疲劳和抗锈蚀)耦合作用下的承载能力系数法,对既有悬索桥承载力进行评定,运用此方法验算某悬索桥的承载力与变形,结果表明,经修正后的承载能力系数能很好地反映实桥的受力行为,该悬索桥在当前使用状态下,强度、刚度已不能满足安全性要求,必须予以维修加固。     

承重型3D板墙体抗震性能数值模拟

为研究承重型3D板墙体的抗震性能,同时考虑单纯采用拟静力等抗震性能试验存在试验周期较长、成本较高等问题,采用有限元分析方法对承重型3D板墙体的抗震性能进行模拟计算,并将计算结果与试验结果进行对比,在验证数值模型准确合理的基础上,进一步分析高宽比、混凝土层厚度及强度对其抗震性能的影响,以此节约试验时间和成本. 研究结果表明:随着高宽比的增大,构件趋于弯曲破坏,有利于增加构件的延性及耗能能力. 增加混凝土层厚度对墙体极限承载力具有一定的提高作用,当单侧混凝土层厚度由30 mm增加至40、50 mm时,墙体极限承载能力由208 kN增加至253、279 kN;墙体的极限承载能力随着混凝土层强度的提高略有提升,当混凝土层强度由C25增加至C30、C35时,构件的极限承载力由236 kN增加至253、260 kN.      

新月型钢管混凝土拱桥极限承载能力分析

为了研究结构参数对新月型钢管混凝土拱桥极限承载力的影响,基于考虑约束效应的核心混凝土本构关系,对新月型拱桥的极值点稳定问题进行了分析.首先通过特征值分析,获取对结构承载能力最不利的荷载工况;其次在该工况下考虑结构的几何非线性和材料非线性,采用Riks法迭代求解,得到结构的极限承载力和稳定安全系数;最后以石棉大渡河桥为工程背景,研究了主副拱肋夹角、钢管材料强度、核心混凝土强度、含钢率等结构参数对极限承载能力的影响.研究结果表明:新月拱的失稳形式为拱肋整体的横向失稳,结构的稳定性主要取决于恒载大小;考虑几何非线性后,极限承载能力下降3%,当初始缺陷从1%增加至10%时,极限承载能力下降1%,考虑材料非线性后,承载能力下降55%;含钢率增加至1.5倍时,稳定安全系数提高19.0%;核心混凝土强度从C50提高至C60时,稳定安全系数提高12.0%;钢材强度从Q345提高至Q420时,稳定安全系数提高9.6%;随主副拱肋夹角从10°变化至25°时,稳定安全系数降低5.9%.     

新型装配式混凝土防撞墙拟静力有限元分析

对预制装配式防撞墙竖向的新型连接形式进行了对比分析,利用ABAQUS有限元模拟的方法,通过应力云图和位移云图比较两者的受力特点,讨论不同因素对预制装配式防撞墙承载能力和位移的影响。结果表明:在单向均布荷载作用下,所提连接节点模型的屈服破坏特点与现浇模型基本一致,随着配筋率的提高,承载力分别提高了4.8%、12.4%、20%。改变预应力钢筋的分布间距对装配式防撞墙的承载能力的提高并不显著。增加混凝土强度能够有效提高防撞墙的承载能力,但提升空间有限。     

钢筋混凝土拱桥极限承载力的参数分析

采用空间有限元模型,研究了活荷载分布方式、拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度、矢跨比和初始几何缺陷等参数对钢筋混凝土拱肋极限承载力的影响。研究结果表明:拱圈混凝土的强度、拱圈面内的抗弯刚度和矢跨比是决定大跨度钢筋混凝土拱桥极限承载力的3个关键设计参数;初始几何缺陷会降低结构的极限承载能力,但降低的程度很小,一般情况下可以忽略该参数的影响;矢跨比在一定范围内取值时,随着矢跨比的降低,钢筋混凝土拱桥的极限承载能力也随之减弱,且不同的矢跨比取值范围对极限承载力的影响程度不同。     

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.      

基于静载试验的公路旧桥承载力评估

桥梁承载力的评估方法众多,而静载试验法可以对既有混凝土桥梁承载力做到准确、高效地评估。介绍了旧桥承载能力评定过程中桥梁结构计算、静载试验及承载能力评定,较详细地阐述了静载试验方案、试验结果评估方法。     

基于静载试验的公路旧桥的检测及评估

桥梁承载力的评估方法众多,而静载试验法可以对既有混凝土桥梁承载力做到准确、高效地评估。通过实例,介绍了旧桥承载能力评定过程中的静载试验及承载能力评定,较详细地阐述了静载试验方案、试验结果评估方法,可为解决同类问题提供参考。     

衬砌纵向开裂隧道地震响应振动台的试验研究

为了研究高速铁路双线隧道衬砌纵向裂缝对结构抗震安全性的影响,针对《铁路隧道设计规范》（TB 10003—2016）IV级围岩开展大型振动台模型试验,试验采用改进的静动耦合剪切模型箱,考虑隧道埋深、衬砌开裂位置和开裂形式3个影响因素,分析隧道衬砌的地震动应变和结构内力响应规律. 试验结果表明:在地震剪切波作用下,浅埋隧道和深埋隧道衬砌结构的破坏形式分别为受拉破坏和受压破坏,破坏位置均首先出现在拱腰,对应的无裂缝衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.8g和0.9g;拱顶和边墙处裂缝对隧道衬砌结构抗震安全性影响较小,而拱腰处裂缝影响显著;浅埋和深埋条件下,拱腰处有裂缝的衬砌破坏时振动台台面输入波峰值加速度分别为0.5g和0.6g;纵向裂缝的开裂形式不同,衬砌破坏时对应的峰值加速度基本相同;在深埋条件下,相比于正截面裂缝,拱腰处斜截面裂缝导致衬砌结构破坏后变形速度加剧.