考虑耦合约束效应的钢护筒钢筋混凝土结构徐变特性试验研究

大尺度钢护筒钢筋混凝土组合构件核心混凝土徐变及其对组合构件力学性能的影响,是这类结构长期工作性能充分发挥的关键。通过设计考虑不同钢护筒厚度和核心混凝土配筋率的3类试件,对试件进行长期单一竖向载荷作用测试,并通过徐变数值换算得到试件不同时刻的徐变系数。试验结果表明,钢护筒-钢筋混凝土构件破坏形式呈现明显延性,试件塑性和韧性能力显著提升,轴向极限承载能力加强;钢护筒厚度的增加可增强对核心混凝土的约束能力,同期应变系数越低;量化了钢护筒和钢筋对核心混凝土的耦合约束效应,为钢护筒-钢管混凝土组合试件长期性能的设计提供数据基础。     

胶结剪力键抗剪承载力试验与数值分析

为了研究新型装配式钢-混凝土组合梁界面的力学性能,对采用不同厚度环氧砂浆作为钢与混凝土界面粘结材料的标准试件进行推出试验,得到试件的破坏模式与荷载-滑移曲线,分析了环氧砂浆层厚度对抗剪承载力的影响.引入弹簧单元对混凝土和胶结层界面粘结的力学行为进行模拟,建立了三维非线性有限元模型.基于模拟结果,得到了混凝土与胶结层剥离规律,研究结果表明:试件破坏均未发生在胶结层,数值模拟结果与推出试验结果基本吻合,环氧砂浆黏结层剥离过程是典型的脆性破坏.     

风电机组混合塔筒转接结构的轴压性能试验

对4个钢筋混凝土转接环缩尺试件进行轴压试验，得到转接环的典型破坏模态，并分析试件的荷载-变形关系和钢筋的应变发展规律，考察配筋率对试件承载性能的影响。研究结果表明：当配置了适量的底部环向钢筋时，转接环的破坏模式为延性破坏，表现为混凝土裂缝逐渐从底部向上发展，最终环向钢筋屈服、混凝土被压碎；当底部环向钢筋配筋率过高时，转接环容易发生脆性破坏；增加箍筋对提高试件承载力作用不大，但可改善试件的变形能力。     

钢护筒-钢筋混凝土结构抗拉弯性能试验研究

对于大尺度(几何尺寸大于1.5m)钢护筒-钢筋混凝土组合结构,钢护筒-钢筋笼-混凝土之间的工作机理对其结构力学性能的影响极大,特别是横向荷载下组合结构的抗弯性能。为探索和计算这类组合结构抗拉弯性能,按几何比例1:13对C30混凝土制成的钢筋混凝土试件和不同钢护筒厚度的钢护筒-钢筋混凝土组合试件开展模型试验研究,获得不同横向荷载时试件的抗拉弯承载力变化规律,及其试件应力分布和挠度变化规律。     

钢护筒与钢筋混凝土结构承载力试验研究

为了研究钢护筒与内部钢筋混凝土(RCFST)联合受力的机理和破坏模式,以果园港二期工程桩基为原型,开展钢结构与钢筋混凝土结构协同受力机理及其设计优化技术的研究。以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为变量,进行RCFST结构短柱轴压试验。根据不同参数构件的试验结果,分析RCFST结构的破坏模式及受力机理。试验结果表明:RCFST短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,钢护筒与箍筋对核心混凝土的约束效应可以有效地抑制混凝土裂缝开展,使得钢护筒较传统的钢管混凝土结构具有更高的承载力以及更好的塑性和韧性;在钢护筒具有足够的约束效应时,钢护筒、混凝土及纵筋均在试件破坏时达到屈服,材料性能得以充分利用。     

钢框架内嵌带竖缝钢筋混凝土剪力墙结构性能研究

对钢框架内嵌竖缝剪力墙结构进行研究,考虑混凝土材料非线性的影响,通过非线性有限元程序,分析钢框架内嵌竖缝剪力墙结构在水平荷载作用下的力学性能．结果表明：竖缝剪力墙在加载过程中,首先在竖缝附近发生开裂,主要分布在缝间墙上,并以细小裂缝为主,这是由于竖缝剪力墙承担了自身开裂膨胀而产生的约束轴力．从竖缝剪力墙的应力和裂缝分布图可以得出,剪力墙的变形主要是以弯曲变形为主,缝间墙的变形类似于壁柱．在加载过程中,竖缝剪力墙刚度下降缓慢,利于与钢框架共同工作,适合在抗震区使用．     

钢护筒与钢筋混凝土协同受力机理数值分析与模型验证

以果园二期桩基为原型,对6个钢护筒与钢筋混凝土短柱结构和2个钢管混凝土短柱进行轴压试验。基于ABAQUS有限元软件,以钢护筒厚度、配筋率、配箍率为参数进行分析。结果表明,钢护筒与钢筋混凝土短柱结构中,钢护筒与箍筋对核心混凝土均有约束作用,且双重约束效应明显,有效抑制混凝土裂缝开展,使结构具有更高的承载力、塑性和韧性。箍筋对混凝土的约束作用对钢护筒与钢筋混凝土短柱的承载力、塑性及延性性能影响显著,随着箍筋间距的减小,构件的承载力及延性性能有明显提高。     

襄阳市内环线工程汉江三桥索塔锚固区足尺模型试验研究

襄阳汉江三桥主桥索塔上塔柱为预应力混凝土结构,斜拉索锚固区构造和受力状态均较为复杂。通过制作索塔第25节段的足尺模型进行加载试验,并结合有限元计算及理论分析,对斜拉索索塔锚固区的应力大小、应力分布、应力流方向等局部应力状态以及抗裂性、承载力进行研究,对设计的合理性进行分析评价,确保结构受力的合理性和安全性。研究结果表明,试验加载至最大荷载1.7 P时,模型结构仍然处于弹性工作状态,模型混凝土表面未出现可见裂缝,说明结构具有足够的安全度,索塔锚固区的设计是合理的。     

考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土模型界面研究

针对钢护筒钢筋混凝土组合结构的界面力学特征,开发了考虑损伤滑移效应的钢护筒-混凝土界面模型。在分析钢筋混凝土结构受力机理的基础上,对钢护筒和混凝土在三维尺度上的相对运动进行分解,进而建立钢护筒-混凝土界面模型的三维本构关系。选取混凝土的压缩应变作表征混凝土损伤程度的定量指标,并提出量化的计算方法来考虑混凝土的局部受压和滑移的耦合效应对界面荷载传递性能的影响。进行钢护筒-钢筋混凝土组合构件的受压性能试验,通过对比试验结果和模拟结果验证模型的适用性。     

海上风机基础灌浆连接段抗震性能试验

海上风机在使用期间可能会受到地震荷载的作用,因此需研究灌浆连接段在不同轴压比下受低周反复荷载作用的滞回性能。对3根不同轴压比的灌浆连接段试件进行低周反复加载试验,研究灌浆连接段试件在低周反复荷载下的破坏模式、滞回曲线、延性与耗能及强度与刚度衰减等抗震性能。试验结果表明:在低周反复荷载下灌浆连接段的最终破坏模式为底部钢管的鼓屈破坏,伴随着浆体不同程度的开裂和剪力键的压碎;灌浆连接段试件滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力及延性;随着轴压比的增大,灌浆连接段试件水平极限承载力下降,位移延性和耗能能力不断下降。     

基于随机骨料模型的混凝土劈拉破坏数值模拟

从三级配混凝土细观尺度出发,将其看成由骨料、界面、砂浆组成的三相复合材料,通过自编程序建立混凝土随机骨料模型进行劈裂抗拉力学性能研究.利用有限元技术数值模拟混凝土劈裂试件的损伤断裂,讨论了不同骨料分布、骨料形状对劈裂抗拉强度的影响.结果表明：不同骨料分布和骨料形状对劈拉极限强度稍有影响,但数值模拟结果与试验结果基本吻合.     

钢框架-防屈曲支撑结构抗震性能的振动台试验研究

为了研究防屈曲支撑结构在地震作用下的抗震性能,采用低屈服点钢材制作内芯板,设计和加工制作了1/4缩尺的钢框架-防屈曲支撑试件,对其进行3种不同地震波作用下的振动台试验,分析了该结构在不同等级地震波作用下的破坏形式、动力特性、加速度响应、层间位移角、应变等力学性能.结果表明:在不同强度地震波作用下,各构件均没有明显的破坏现象.试件的初始基本自振频率为23.12 Hz,初始阻尼比为2.78%.随着加载的峰值加速度增大,自振频率逐渐降低,但阻尼比逐渐增加.试验结束时,试件的刚度退化率为5.4%.结构的加速度放大系数随地震强度的增大而减小,且二层的加速度放大系数大于一层.结构的最大层间位移角在小震和大震下分别为1/3 000和1/314,满足结构抗震设计要求.框架梁和柱各测点的应变随地震峰值加速度的增加逐渐增大,且应变变化趋势在工况5之前呈线性变化,之后呈非线性变化.     

插入式钢圆筒筒内侧土压力分布规律及计算方法

针对插入式钢圆筒筒内土压力计算理论多样性、计算结果差别大的问题,分析筒内土压力分布规律及计算方法。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛X37#钢圆筒,采用有限元软件PLAXIS 3D和多种理论计算方法对比分析筒内土压力。结果表明：筒内土压力不是随深度增加一直增大,库拉依宁法计算筒内土压力结果与三维有限元软件分析结果比较吻合,在工程设计中可以采用库拉依宁法计算筒内土压力。分析成果可以为钢圆筒筒壁水平张力计算提供依据,从而合理确定钢圆筒筒壁厚度。     

承插型盘扣式满堂支架承载力监测试验研究

为研究承插型盘扣式满堂支架在现浇箱梁混凝土浇筑过程中支架立杆承载力大小的监测方法,在承插型盘扣式满堂支架上用混凝土实心砖分级加载模拟现浇箱梁混凝土浇筑过程,通过试验分析符合该类架体在现浇箱梁混凝土施工过程中立杆承载力大小的监测方法。研究结果表明:通过有限元分析和计算承插型盘扣式满堂支架立杆承载力大小,用压力盒测支架立杆的底部压力,监测实施过程中,在支架预压阶段多次调整底托和顶托的高度,消除压力实测值与理论计算值间的误差,这样监测可较准确地测出承插型盘扣式满堂支架立杆的受力情况,从而预防承插型盘扣式满堂支架安全事故的发生。     

混凝土斜拉桥双直立塔柱形索塔与下横梁异步施工控制

塔柱（内倾）是斜拉桥塔柱与下横梁异步施工的一个难点,结合双直立塔柱形索塔与下横梁异步施工工程实例,介绍了横向设置预偏的方法控制塔柱垂度。塔和下横梁异步施工中的塔偏通过考虑下塔柱与下横梁门式结构受力、混凝土收缩、下横梁预应力钢束锚下局部压缩,对塔柱节段施工设置预偏,塔柱（内倾）能够有效地控制塔偏。     

海上风电机组门洞焊缝应力计算及测试验证

风电机组的塔筒门框焊缝应力状态复杂,且在机组全寿命周期服役过程中承受超高周的动态载荷,其疲劳可靠性是塔筒设计工程师需重点关注的设计项点之一。由于塔筒面内弯矩载荷Mx、My塔筒疲劳设计的主导载荷,在进行塔筒门框焊缝疲劳设计时仅考虑面内弯矩载荷即可,门框焊缝的疲劳强度计算精度取决于焊缝处评估应力的计算精度,门框焊缝疲劳强度的评估应力通常采用国际焊接学会（IIW）推荐的热点应力法计算得到。文章首先针对某大兆瓦海上风电机组得塔筒门框焊缝区域进行有限元仿真计算,得到在塔筒面内弯矩Mx、My的单位载荷作用下选定的多处门框焊缝应力插值点的应力结果。然后基于测试得到的塔底截面弯矩时间历程,线性推导得到各焊缝应力插值点处的应力时间历程。最后将推导得到的应力时间历程与测试得到的应力时间历程进行对比,以此验证门框焊缝应力计算模型的正当性。对比结果表明,文章采用的门框焊缝应力计算模型是满足工程设计需求的。     

大体积混凝土水化热施工期温度场及应力场仿真分析

介绍了大体积混凝土水化热的有限元分析及其控制措施,结合鄂东长江大桥南主塔承台水泥混凝土浇筑工程,通过现场试验确定了混凝土配合比设计,利用有限元模型,提出了解决施工过程中水化热的具体措施,保证了鄂东长江大桥南主塔承台的顺利浇筑。     

混凝土动态直接拉伸实验相关问题研究

混凝土材料的动态拉伸应力应变曲线是其动态力学性能的重要部分.由于实验装置的限制,混凝土的动态拉伸性能主要通过巴西圆盘实验和层裂实验间接进行研究.论文借助大直径分离式霍普金森拉杆实验装置(Split Hopkinson Tension Bar,SHTB)对混凝土进行了动态直接拉伸实验,介绍了试件的连接和应力波的加载,对判断低加载率下试件的破坏形式进行了分析和研究.     

公铁两用多塔斜拉桥塔墩结合段结构型式研究

作为斜拉桥结构体系的关键节点,塔-墩结合段的力学性能直接影响到斜拉桥结构的完整性和有效性。本文详细调研了南京长江三桥、鹦鹉洲长江大桥和港珠澳大桥九洲航道桥等3座国内具有代表性的大跨度桥梁其塔-墩结合段构造型式,比较了3座大桥塔-墩结合段处的受力特点和施工难度。在此基础上,针对(58.5+116+3×340+116+58.5)m公铁两用多塔斜拉桥,提出采用高强螺栓连接桥塔与钢箱梁、沿梁高方向形成箱室埋入桥墩内的塔-墩固结方案。基于大型通用有限元软件ANSYS,建立了多塔斜拉桥塔-墩结合段实体有限元仿真模型,分析了典型工况下,结合段的应力分布规律,验证了设计。     

海上风机单桩结构灌浆连接段试验有限元模拟

灌浆连接段是海上风机单桩支撑结构的重要组成部分.简单回顾单桩结构灌浆连接段试件的四点弯曲疲劳试验和疲劳后轴压试验,并针对试验中的典型试件进行非线性有限元数值模拟.建立灌浆连接段的三维实体单元模型,考虑灌浆材料与钢管的接触,并采用混凝土塑性损伤(Concrete Damage Plasticity,CDP)模型模拟灌浆材...