二次受力RC梁增大截面加固配筋限值研究

通过分析在不同初始荷载下增大截面加固钢筋混凝土梁的极限破坏,研究二次受力对相对界限受压区高度和最大加固钢筋量的影响,得到加固梁发生塑性破坏时构件的相对界限受压区高度和加固钢筋的最大用量计算公式。利用有限元软件ABAQUS进行计算验证,计算结果与分析吻合较好。     

轻质混凝土连续刚构抗震性能分析

以某连续刚构为工程背景,研究采用轻质混凝土上部结构的高墩大跨连续刚构桥的抗震性能.通过对比分析,得知采用轻质混凝土和普通混凝土上部结构的全桥动力特性差异及其原因;采用纤维梁单元模拟桥墩塑性铰,分析了在大震激励下两种结构桥墩的塑性铰破坏程度与滞回耗能.分析结果表明,采用轻质混凝土上部结构能明显降低桥墩塑性铰区域的内力响应、消耗的能量及破坏程度.     

钢-混凝土组合深梁填充钢框架动力弹塑性分析

钢-混凝土组合深梁填充钢框架是一种新型抗侧力结构体系.用有限元分析软件SAP2000对6层钢框架和6层钢框架填充组合深梁进行了动力非线性时程分析,得到结构的顶点位移、基底剪力、层间位移角、楼层位移及塑性铰发展情况.通过对比分析发现,钢框架内填深梁以后,结构刚度和承载能力增强,且深梁首先破坏,保证钢框架安全,充分起到了抗震第一道防线的作用.     

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。     

火灾作用下钢筋混凝土框架结构的损伤机制

基于ABAQUS软件平台,开发了适用于钢筋混凝土框架结构火灾反应分析的梁单元用户材料模型及子程序,从而可以较为准确地模拟火灾下钢筋混凝土构件的截面温度场.基于塑性增量理论,对在恒定加载与标准升温耦合作用下的钢筋混凝土框架结构模型进行了非线性全过程分析.通过不同受火工况下的非线性全过程分析,揭示了钢筋混凝土框架结构在火灾高温和荷载共同作用下塑性铰的分布规律和结构损伤机制,分析了发生火灾的房间位置对框架结构破坏机制的影响,进而对发生火灾的最不利位置进行了探讨.分析结果表明,钢筋混凝土框架结构构件内力随受火温度升高不断重新分布,构件受热膨胀引起的约束内力与荷载内力叠加将导致其出现塑性铰;受火房间的位置对钢筋混凝土框架结构塑性铰的分布和破坏机制有明显影响,因此,结构抗火设计时应考虑受火房间的不利位置.     

组合加固足尺预应力混凝土空心板梁抗弯性能

对3片足尺预应力混凝土空心板梁进行抗弯性能试验, 其中1片足尺梁不进行加固, 2片分别采用钢板-混凝土组合加固和钢板-预应力混凝土组合加固, 分析了试验梁主要部位的应变、滑移、裂缝分布、承载力、刚度和延性; 基于试验梁塑性破坏机理, 并考虑二次受力的影响, 推导了足尺试验梁的抗弯极限承载力计算公式。试验结果表明: 加固后试验梁的破坏形态表现为塑性弯曲破坏, 跨中横截面变形符合平截面假定; 组合加固钢板与新混凝土之间以及加固部分与原结构之间相对滑移小于0.05mm, 因此, 加固后试验梁各部分协同工作性能较好; 与未加固梁相比, 钢板-混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.08倍, 钢板-预应力混凝土组合加固试验梁抗弯极限承载力提高了1.43倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的极限承载力; 与未加固梁相比, 2片加固试验梁的延性系数均提高了21%, 当试验荷载为200kN时, 2片加固试验梁刚度分别提高了1.55、3.07倍, 因此, 组合加固能显著提高试验梁的刚度和延性; 与钢板-混凝土组合加固技术相比, 钢板-预应力混凝土组合加固技术对试验梁在使用阶段的承载性能和刚度的提高更加明显; 2片加固试验梁抗弯极限承载力的计算值与试验值的比值分别为0.94和0.96, 因此, 抗弯极限承载力计算公式计算精度较高, 可用于钢板-混凝土组合加固预应力混凝土空心板梁的抗弯承载性能计算与分析。     

混合设计的高性能钢梁抗弯性能试验

采用两点加载的方式, 对3片混合设计的高性能HPS 485W工字钢梁进行抗弯性能试验, 分析了截面几何参数对试验梁抗弯承载力、弹塑性变形和破坏形态的影响。结合跨中单点加载的试验结果, 对比分析了不同加载方式对试验梁抗弯承载力的影响, 建立了能够准确模拟试验梁抗弯过程的有限元模型, 在非厚实截面范围内对混合设计的高性能钢模型梁进行了关键参数的数值分析。分析结果表明: 对两点加载的试验梁, 抗弯破坏形态为纯弯段区出现受压翼缘与受压区腹板的局部屈曲; 随着翼缘宽厚比的降低, 钢梁的塑性转动能力明显提高; 随着腹板高厚比的增加, 钢梁的抗弯强度和延性均会降低; 对相同几何尺寸的模型梁, 加载方式改变时, 钢梁的抗弯过程相似, 但控制钢梁失效的破坏形态不同; 对混合设计的钢梁, 建议腹板与翼缘材料强度等级差不大于2个强度等级。     

钢筋混凝土模型梁制作、加载与破坏试验研究

大型钢筋混凝土梁,制作过程复杂,材料用量大,进行破坏试验,成本较高。提出一种通过制作钢筋混凝模型梁,研究其破坏特性的研究方法。本次试验过程中,制作超筋梁、适筋梁和少筋梁模型各3根,通过标准制作养生过程成形水凝混凝土模型梁,并对模型梁进行了破坏试验。实验中利用位移计、纸基应变片及加载设备自带传感器对实验过程中的数据进行全方位实时采集。试验得到模型梁在不同加载方式下的破坏形态,为分析大型水泥混凝土梁的破坏提供了一种切实有效的途径。     

基于加速锈蚀试验的RC梁抗弯性能劣化研究

为了有效预测锈蚀钢筋混凝土梁(RC梁)抗弯性能的劣化规律,基于加速锈蚀试验开展了3组RC梁的抗弯性能研究,探讨了不同纵筋锈蚀率对RC梁破坏形态、跨中截面应变分布和荷载-挠度曲线的影响,在现有理论模型适用性评估的基础上,结合材料时变分析模型,提出了RC梁抗弯承载能力劣化规律的分析方法。研究结果表明:随着纵筋锈蚀程度的增大,RC梁的塑性变形特征不断下降,破坏模式也由塑性纯弯转为脆性剪弯,跨中截面中和轴不断上移,平截面假定逐渐无法满足,而且梁体的抗弯承载能力不断减小,其荷载-挠度曲线的承载平台也逐渐变短直至消失。对现有抗弯承载能力模型的适用性分析发现,孙彬模型的计算精度最高,离散性最小;以该模型为基础所建立的RC梁抗弯承载能力劣化分析方法,可以得到与试验结果较吻合的劣化曲线。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

钢筋混凝土梁斜截面破坏仿真模拟

针对钢筋混凝土梁斜截面破坏的仿真研究较少,通过对材料组合模型、材料本构关系和破坏准则以及模拟单元方面进行比选,选择较有利于真实描述钢筋混凝土结构的模型,利用悬臂梁的破坏过程来分析研究斜截面破坏,并对试验结果在破坏形态、极限荷载和竖向位移等方面进行比较,得出在模型选择准确的情况下,有限元分析能够较好地揭示梁斜截面破坏的过程和状态的结论,为研究钢筋混凝土结构的仿真分析提供了较好的借鉴。     

地震作用下简支梁桥梁间碰撞的反应性能

现行《铁路桥涵技术规范》和《铁路工程抗震设计规范》均没有考虑地震作用下简支梁桥发生的碰撞问题，通过对一座两跨16m简支梁桥的分析可以知道，在简支梁桥一般所采用的梁间距下，有可能发生梁间的碰撞作用，碰撞作用会改变原有桥梁的受力形式，加大了其破坏程度．针对梁间距、地震波、地基土的变形等影响梁碰撞的不同因素做了分析讨论．结果表明梁间距较小时产生的碰撞响应也较小，足够大的梁间距使相邻梁不发生碰撞作用，输入不同地震波，考虑地基的转动变形都会对碰撞产生不同的影响．     

基于网格截面法的非线性梁单元

为准确描述材料进入非线性阶段后的应力状态,针对采用梁单元时框架结构材料非线性的有限元分析问题,提出了基于分布式塑性理论的三维材料非线性梁单元分析方法--网格截面梁单元法,并通过算例对其有效性和准确性进行了验证.这种方法采用平面等参单元将梁单元截面网格化,通过引入材料本构模型,由截面网格材料的应力-应变关系和应力分别积分得到梁单元的截面刚度矩阵和截面抗力,再通过位移插值函数计算梁单元在材料进入非线性阶段时的单元刚度矩阵和节点抗力.     

钢框架结构塑性分析法的模型实验研究

基于塑性分析法的特点和钢框架结构的性能,通过英国通用的比尺模型试验TQ试验,模拟了钢框架结构在荷载作用下被破坏的全过程,验证了钢框架结构遭破坏过程中的荷载-变形关系,并找出在不同荷载作用下,钢框架破坏时塑性铰的位置,以及破坏的形式特点。将试验结果与塑性分析法得出的塑性弯矩进行对比,以此来验证塑性分析法设计钢框架结构的精确度与可靠度。结果表明:对于较好的应变硬化性能的钢材可以很好地利用其塑性,在进行钢框架结构设计时采用塑性分析法比弹性分析法更能省时省材,并且塑性法的精确度也较高。     

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。     

带混凝土翼板的圆管上翼缘钢-混凝土组合梁抗弯性能

考虑不同加载方式与下翼缘宽度, 对3根带混凝土翼板的圆管翼缘钢-混凝土组合梁进行抗弯性能试验, 分析了试验梁的抗弯承载性能与破坏形态; 基于试验梁的抗弯特征, 推导了组合梁屈服弯矩和极限弯矩简化计算公式。研究结果表明: 试验梁均发生典型的塑性弯曲破坏, 稳定性良好; 达到极限承载力时, 梁端处上翼缘钢管与混凝土翼板相对滑移均小于0.43 mm, 试验梁体现了良好的协同工作性能; 随下翼缘宽度的增加, 试验梁刚度与承载力增大, 对于下翼缘宽度分别为150、260、300 mm的试验梁, 其屈服弯矩的比值为1∶1.44∶1.55, 极限承载力的比值为1∶1.31∶1.40;随着试验梁承受弯矩的增大, 当中性轴上升至混凝土翼板时, 钢管混凝土处于受拉状态, 可不考虑钢管与内填混凝土的套箍效应, 而当塑性中性轴位于上翼缘钢管混凝土内时, 可不计入该套箍作用对极限抗弯承载力的影响, 但其可促进延性的继续发展; 试验梁的位移延性系数均大于3.35, 延性较好; 屈服弯矩、极限弯矩理论计算值与试验值的比值分别为1.02~1.04、0.96~1.03, 吻合良好, 因此, 所出提出的简化理论计算公式简单、可靠。     

基于声发射技术的混凝土梁破坏损伤过程的试验研究

对不同特征混凝土简支梁进行了加载破坏的声发射试验,通过有限元计算确定荷载范围以及不同梁的加载应力与应变变化规律。试验加载过程中测试梁上控制点处的应变及声发射信号,通过应力变化及外观观察,记录梁的受力状态和裂纹产生的条件,通过分析试验全过程中的声发射信号能量时程图,得到简支梁破坏过程中的能量变化特征、频率分布范围及特点,以及不同特征简支梁破坏过程中声发射能量参数的变化规律。试验表明,声发射技术监测混凝土梁的状态及损伤破坏有一定的优势。     

部分预应力砼梁斜截面疲劳寿命的计算

本文根据试验结果，分析了部分预应力梁的剪切疲劳行为和剪切疲劳破坏特征，研究了部分预应力梁的疲劳抗剪强度及疲劳寿命的计算方法，阐述了箍筋应变及预应力度对疲劳寿命的影响；试验表明，预应力度愈高，梁的疲劳寿命愈长，本文分析了这种现象的原因，在试验中我们观察到，在第一根箍筋疲断以后，梁还可以承受数十万次乃至上百万次的循环荷载，有些文章也报道了这一现象，但却仍把第一根箍筋的疲断看作梁的破坏，本文认为：应该考     

纵筋率对UHPC华夫桥面单向板抗弯承载力的影响

为研究超高性能混凝土（UHPC）华夫桥面单向板中纵筋率对其抗弯承载力的影响，利用等效宽度的原理对其进行简化，设计制作了6根不同纵筋率的足尺T梁模型.首先，通过加载试验分别对UHPC的基本力学性能和T型截面UHPC梁的抗弯性能和破坏模式进行研究；其次，根据材料性能试验结果，提出UHPC抗拉与抗压的本构模型，并通过截面分析推导T型截面UHPC梁的极限抗弯承载力计算公式；最后，基于既有研究结果，对所提出的T形截面UHPC梁极限抗弯承载力计算公式进行适用性验证.研究结果表明：由于UHPC具有优异的抗拉强度和拉伸韧性，尽管减小纵筋率会降低T形截面UHPC梁的极限抗弯承载力和延性，但不会改变构件的破坏形式，即T形截面UHPC梁在纵筋率较少甚至不配筋的情况下依然具备延性破坏的特征；根据截面分析推导结果，受拉侧UHPC极限抗拉强度变化系数与纵筋率成正比关系，纵筋率的增大可以更加显著地发挥UHPC的抗拉作用；所提出的公式具有良好的适用性.     

劲性钢筋混凝土T形截面梁受力性能的研究

分别给出了８根弯曲破坏和２根剪切破坏的劲性钢筋混凝土Ｔ形截面梁的试验结构，在试验研究的基础上，将劲性钢筋混凝土梁分为完全粘结梁、部分粘结梁和部分完全粘结梁，其计算方法有机地将我国现行的钢筋混凝土结构规范的计算机方法与组合结构的计算方法联系在一起，并给出了正截面承载力及抗裂的计算公式。