圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件工作机理研究

利用有限元软件ABAQUS对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件进行研究,分析了混凝土强度、内外钢管屈服强度、轴压比、截面名义含钢率及空心率等参数对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件的荷载-变形关系曲线的影响规律,并对圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形关系曲线进行全过程计算分析。结果表明:混凝土强度、外钢管屈服强度及截面名义含钢率越大,构件极限承载力越高,空心率越大,构件极限承载力越低,而随着轴压比的增大,构件承载力先增大后减小;圆中空夹层钢管混凝土压弯剪构件荷载-变形曲线可分为三个阶段:弹性段、弹塑性段和塑性段。通过对这三个阶段中内外钢管和混凝土固定端的截面纵向应力分布云图及钢管与混凝土间相互作用的分析,揭示了圆中空夹层钢管混凝土在压弯剪作用下的工作机理。     

PBL传剪器极限承载力的试验研究

为了考查PBL传剪器在拉一剪组合环境应力下的性能,设计了4组12个PBL传剪器试件,对其极限承载力和滑移量进行了试验研究．试验结果表明,PBL传剪器的极限承载力受孔中钢棒强度、混凝土轴心抗拉强度、钢板开孔直径、钢筋直径和环境应力类型等因素的影响．上述参数可以组合为无量纲外荷载与传剪器抗力,二者之间的关系可以用直线拟合,用于确定PBL传剪器的极限承载力．较之环境应力为拉应力,环境应力为压应力时,PBL传剪器的极限承载力绝对值大．     

桩-桶基础的水平承载性能

通过室内模型试验,研究了桩-桶基础的水平承载性能.采用无标点数字照相变形量测技术对水平承载桩-桶基础的半模试验进行观测.分析地基土体位移场,得到土体变形的渐进性变化过程,土体的剪切带是在变形场边界的土体应变软化产生的,水平荷载作用下z在基础两侧地基土中形成主动区和被动区.水平荷载作用下桩-桶基础的桩身存在反弯点,破坏荷载时反弯点离桩底的高度约为埋置深度的1/4处.剪切变形场分析的土体破坏面和实测土体破裂面形状一致.桩-桶基础的极限水平承载力由桶顶以上土体、桶内土体与桶下土结合部位、桶侧土体的抗剪强度在水平方向投影的集合,和桶下桩周土水平抗力组成.根据数学拟合的土体破坏曲面,建立桩-桶基础水平极限承载力计算式.     

软黏土地基上吸力式桶形基础的扭剪承载力分析

针对软黏土地基上吸力式桶形基础的扭剪承载力特性,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,确定了吸力式桶形基础在扭剪荷载极限状态时的破坏机理,给出了吸力式桶形基础在扭剪荷载作用下的数学表达式.计算结果表明:桶形基础在扭剪荷载作用下,距离桶体越近的区域塑性应变相对较为显著;桶体两侧与地基土接触区域塑性应变较大.给出的扭剪荷载计算公式可以近似地表达桶形基础扭剪荷载力的大小.桶形基础所承受的扭剪荷载极限承载力系数随着长径比L/D的增大而增加.     

十字形加劲肋正方形钢箱截面短柱极限状态有限元分析研究

采用具有十字形加劲肋的钢箱截面短柱作为分析对象,考虑组装时焊接影响,利用MARC软件进行了短柱压弯荷载作用下的FEM弹塑性分析。变化宽厚比及轴压比等参数,对分析模型的极限应变、应力分布及变形等极限状态进行了研究。结果表明:宽厚比及轴压比参数对短柱的最大承载力和极限状态有较大影响,宽厚比和轴压比参数较小的短柱具有较好的抗震性能。     

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。      

跨越法处理岩溶地基的极限承载力分析研究

通过分析塌陷体(土层)与周围未塌陷地基的相互作用,当采用梁、板跨越法处理时结合极限平衡理论对岩溶地段塌陷地基极限承载力的计算公式进行推导.对比得出:在采用跨越处理(梁或板)措施时,塌陷体的地基极限承载力、抗剪强度等是影响周围未塌陷地基土的极限承载力的重要因素.由于梁或板跨越处理时其地基的极限承载力不同,采取夯实(挤密)...     

大跨独塔斜拉桥纵隔板的极限承载力

为保证主跨383m 的广州珠江黄埔大桥北汊桥主梁吊装施工期间钢箱梁桁架式纵隔板的稳定性,对集 中荷载作用下纵隔板的极限承载力进行了非线性有限元数值模拟和模型试验.采用通用有限元软件ANSYS建 立梁段的空间数值模型,得到了设计荷载作用下纵隔板的应力分布及施工阶段结构的弹性屈曲系数;考虑材料 及几何非线性和初始缺陷,得到了该纵隔板的极限承载力.采用1:2.5缩尺模型对纵隔板进行了静载试验,得到 了设计荷载作用下纵隔板的应力和变形;通过极限承载力试验,得到了设计荷载作用下纵隔板的非线性屈曲系 数.研究结果表明:该斜拉桥钢箱梁纵隔板设计合理,其稳定性满足设计要求;考虑初始缺陷的非线性有限元分 析可用于研究钢箱梁纵隔板的局部稳定性.      

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。     

钢管混凝土纯弯构件可靠度分析

直接将影响抗力及荷载效应不定性的各变量视为基本变量,应用可靠度最优化方法,对<钢管混凝土结构技术规程>DBJ13-51-2003中钢管混凝土纯弯构件的承载力公式进行了可靠度分析,并且研究了不同混凝土标号、钢号、荷载组合、荷载效应比以及含钢率等变异因素对钢管混凝土纯弯构件可靠度的影响.     

受火后钢筋混凝土连续T形梁承载力试验研究

为探讨受火冷却作用对混凝土连续梁承载力的影响,对3根钢筋混凝土连续T形梁的承载力进行了试验研究,并用有限元法对试验结果进行了参数分析,提出了受火冷却后钢筋混凝土连续梁极限荷载的简化计算方法.结果表明:受火冷却后,钢筋混凝土连续T形梁的跨中屈服荷载、极限荷载和刚度均下降,承载力降幅明显低于刚度降幅;在受火120 min内,配筋率对受火冷却后钢筋混凝土连续T形梁的承载力有显著影响,而受火时间和混凝土强度的影响有限;按照简化计算方法计算的钢筋混凝土连续T形梁的极限荷载与试验值吻合较好.     

局部锈蚀钢箱梁腹板抗剪承载力数值模拟研究

以局部锈蚀的钢箱梁为研究对象,通过数值模拟分析,对比锈蚀体积损伤程度、几何尺寸等参数对局部锈蚀影响下钢箱梁腹板抗剪极限承载力的变化趋势的影响,提出全面衡量局部锈蚀钢箱梁腹板抗剪极限承载力的合理参数,并通过数据拟合,获得用于局部锈蚀作用下计算钢箱梁剩余抗剪极限承载力的公式,公式值较为保守,具有充足的安全储备。     

钢管轻集料混凝土短柱偏心受压性能的试验

进行了18根钢管轻集料混凝土短柱的偏心受压试验.分析了偏心荷载作用下不同含钢率、偏心率的钢管轻集料混凝土短柱的破坏过程、破坏模式及破坏机理,并对试件的承载力影响参数及其承载力性能开展了研究.试验结果表明,钢管轻集料混凝土短柱在偏压荷载作用下,其荷载-挠度曲线主要分弹性阶段、弹塑性阶段和下降段;内填轻集料混凝土能够有效延缓外侧钢管的局部屈曲;试件的破坏模式属于弹塑性破坏或塑性破坏;在试件中截面,钢管对核心轻集料混凝土的约束作用与受力区域及加载过程有关;含钢率和偏心率对试件的极限承载力性能有一定影响,含钢率越大,试件承载力极限也越大,偏心率越大,试件极限承载力越小;钢管轻集料混凝土短柱偏压承载力与相同条件下的钢管普通混凝土短柱大致相当.     

圆钢管自密实混凝土纯弯力学性能

基于合理的钢材和核心混凝土拉压本构模型,利用截面分层法对钢管混凝土纯弯构件弯矩-曲率进行全过程分析,建立了钢管混凝土实用组合抗弯刚度、极限抗弯承载力等计算式和钢管混凝土组合梁单元弯矩-曲率全曲线实用计算方法,通过3根钢管自密实混凝土和1根钢管普通混凝土受弯构件的试验研究,考察了混凝土强度和含钢率对构件纯弯性能的影响。试验结果表明,受弯构件受压区钢管对混凝土产生约束套箍作用,受拉区钢管处于双向受拉应力状态,提高混凝土强度对提高极限弯矩作用不明显,而增大含钢率对提高极限弯矩作用较明显,并且与分层法相比,组合单元法在保证精度的前提下,减少了截面分层,提高了程序的计算速度。     

方钢管钢骨高强混凝土抗剪承载力分析

在选择了合理的钢材、混凝土本构关系的基础上,利用有限元法进行了方钢管钢骨混凝土抗剪性能模拟.通过对剪跨比的分析,确立了纯剪、弯剪及弯曲破坏的界限剪跨比值,分析了不同套箍率、配骨率、混凝土强度等参数对受剪性能的影响.最后,通过对计算结果的回归分析,得出了实用的方钢管钢骨混凝土抗剪承载力计算公式,计算结果与相关文献结果吻合很好.     

高填方路堤软弱地基的承载力分析

利用应力和孔隙水压力耦合的方法对路堤填筑过程中地基的孔隙水压力分布进行研究。在分析地基中孔隙水压力变化规律的基础上,利用极限平衡方法对地基的稳定性进行分析,探讨了上部荷载以及超孔隙水压力对地基中潜在滑动面形状、位置以及地基极限承载力的影响,提出了高填方路堤软弱地基承载力的合理计算方法。利用此方法研究了路堤下地基极限承载力随强度参数的变化规律,结果表明:软土地基的承载力随黏聚力和内摩擦角的增大而近似线性增大。     

铺装补强加固空心板梁受剪性能试验研究

以2片服役20年的先张法预应力混凝土空心板梁为试验研究对象,分析了未加固梁与铺装补强加固梁的破坏过程、破坏模式、抗裂性能和承载力。结果表明:未加固梁的破坏模式为受剪破坏,梁端钢绞线发生滑移现象,剪压区梁顶混凝土被压碎;铺装补强加固梁的破坏模式为受剪破坏,预应力钢绞线断裂,剪压区梁顶混凝土被压碎;铺装补强加固法增加了梁体截面受力高度,提高了梁体刚度,限制了梁体裂缝发展;铺装补强加固法可有效提高结构的开裂荷载和抗剪承载力,开裂荷载与未加固梁相比提高了7. 7%,抗剪承载力与未加固梁相比提高了12. 4%。     

复合式套拱加固衬砌抗弯性能的足尺试验分析

隧道裂损衬砌采用复合式套拱加固后,补强结构的抗弯性能及新旧结构分担荷载如何确定还没有定论。以中等破损(裂缝深度达1/3衬砌厚度)的拱顶局部衬砌为研究对象,采用足尺试验和原衬砌预制裂缝的方案,开展裂损衬砌经复合式套拱加固后的抗弯性能试验,分析补强结构变形、截面抗弯刚度随荷载的变化规律及其破坏模式,并结合试验数据对加固结构荷载的分配原则、受弯承载力计算方法进行探讨。试验表明:中等破损衬砌采用复合式套拱加固时,①原衬砌既有裂缝贯通前新旧结构共同分担荷载、协同变形,贯通后荷载主要由新增套拱承担;②新增套拱裂缝分布较均匀,且未扩展至原衬砌,有效改善了隧道防水性能;③加固结构短期刚度可取原衬砌、新增套拱各自短期刚度之和,外荷载变化不大时可按刚度分配原则计算内力、设计加固参数;④加固结构受弯破坏荷载与新增套拱单独受力的破坏荷载一致,外荷载变化较大时,宜按新增套拱单独受力设计加固参数。试验成果一定程度验证了复合式套拱的加固效果,荷载分配及承载力计算结论可供加固设计参照。     

方中空不锈钢管混凝土短柱轴压承载力性能

为促进方中空不锈钢管混凝土构件在土木工程中的应用，以不锈钢外管厚度和混凝土强度为变量的6组试件为研究对象，首先，进行轴压试验，得到了不同试件在轴压荷载作用下的破坏模式、荷载-位移曲线、荷载-应变曲线，并进一步分析了不锈钢方管宽厚比、核心混凝土强度以及不锈钢方管约束效应系数对方中空不锈钢管混凝土短柱极限承载力的影响；然后，初步讨论了倒角对强度和延性的影响，提出了避免内管先于外管屈曲的最小厚度计算方法；最后，基于试验结果以及已有文献数据，采用拟合方法推导了方中空不锈钢管混凝土短柱的抗压承载力计算式，并与已有文献的简化模型及国外主要规范的计算结果进行对比.研究结果表明：试件宽厚比由34.9降至20.9，极限承载力的提升率平均为98.5%，核心混凝土强度由C40提升至C60时，试件极限承载力的提升率平均为7.3%；短柱的轴压极限承载力随约束效应系数近似呈线性增加，约束效应系数ξ越大，短柱的承载力越高；本文得到的计算式可以较好地预测方中空不锈钢管混凝土短柱的轴压承载力.     

初应力对钢管混凝土哑铃形长柱受力性能的影响

进行了初应力对钢管混凝土哑铃形轴压长柱试件的试验研究．在试验研究的基础上,进行了以长细比、偏心率和初应力度为参数的有限元分析,探讨了初应力对其力学性能的影响及其极限承载力的计算方法．分析结果表明,有初应力的钢管混凝土哑铃形柱的受力性能与有初应力的单圆管的相似．初应力使构件弹塑性阶段提前、弹性极限荷载及切线刚度降低．初应力对极限承载力影响不大,但随着长细比的增大而增加,长细比较小时对其可忽略不计．最后,给出了考虑初应力影响的钢管混凝土哑铃形构件极限承载力的实用计算方法．