圆形配筋钢管混凝土桥柱受压力学性能的试验研究

为研究圆形配筋钢管混凝土桥柱的受压力学性能,对中空圆钢管柱、圆钢管混凝土(CFT)柱及配筋圆钢管混凝土(RCFT)柱进行轴压试验,探讨混凝土强度、钢筋配置的数量和位置、加强肋、钢管的径厚比等对配筋圆钢管混凝土柱的承载力和变形性能等力学性能的影响。研究表明:(1)对于CFT柱,柱破坏时核心高强混凝土表现出明显的脆性,柱的极限受压承载力提高,变形性能降低。(2)钢筋的配置提高了核心混凝土的抗剪承载力,柱破坏时核心混凝土未发生剪切破坏。RCFT柱比中空钢管柱和CFT柱具有更高的承载力和更优的变形性能。(3)带加强肋的柱破坏时核心混凝土与加强肋密不可分,加强肋对于钢管和核心混凝土的一体化性能有明显的促进作用,加强肋可提高约束效果,柱的极限受压承载力和延性都有所提高。(4)钢管径厚比越大,对核心混凝土的约束效果越好。     

圆钢管轻骨料混凝土轴压柱非线性有限元分析

研究目的:为实现对圆钢管轻骨料混凝土轴压柱的荷载-变形曲线非线性有限元分析,本文采用ABAQUS有限元软件建立圆钢管轻骨料混凝土轴压柱有限元模型,对典型的钢管轻骨料混凝土轴压中长柱的荷载-变形曲线进行分析。研究结论:(1)核心混凝土由于受到钢管的约束其纵向应力有较大提高,延性得到了显著的改善,钢管为轻骨料混凝土提供径向约束的同时纵向应力大幅降低,内力由钢管转向核心混凝土承担的力学特性;(2)钢管对轻骨料混凝土的约束效果要差于对普通混凝土的约束效果。     

圆端形耐候钢管混凝土轴压短柱力学性能研究

研究目的:为研究耐候钢管混凝土的受力性能,本文结合4根耐候钢管混凝土轴压短柱试验展开研究,采用ABAQUS有限元软件进行模拟计算,并结合试验和有限元方法分析比较耐候钢管混凝土轴压短柱与普通钢管混凝土轴压短柱力学性能的差异。研究结论:(1)耐候钢材拉伸性能试验表明耐候钢材与碳素钢的力学性能相似,文中采用的钢材本构关系对耐候钢适用;(2)增加内约束箍筋后,对耐候钢管混凝土轴压短柱的极限承载力、延性以及钢管对混凝土的约束作用均有较大幅度的提高;(3)耐候钢管混凝土短柱试验研究、有限元分析结果均表明耐候钢管混凝土轴压短柱静力力学性能与钢管混凝土试件无显著差异;(4)本研究成果可为耐候钢管混凝土短柱力学性能研究提供借鉴。     

恒高温下混凝土及钢管混凝土受压力学性能研究

对国内进行的恒高温下C20-C80强度等级的混凝土单轴受压力学性能的试验资料进行了重分析,提出了恒高温下C20-C80强度等级混凝土轴心抗压强度、受压弹性模量、受压峰值应变等力学性能指标统一计算公式和混凝土轴心受压应力-应变全曲线计算公式。并进一步建议了恒高温下钢材的多轴弹塑性本构模型和混凝土轴对称三轴受压本拘模型,应用连续介质力学建立高温下钢管混凝土同时受压的同心圆柱体计算模型,采用弹塑性全过程分析理论,编制相应的计算程序,对恒高温下钢管混凝土轴压短柱受力性能进行全过程分析,计算结果与试验结果符合较好。     

高温下钢管混凝土温度场的非线性有限元分析

在高温下,材料的热工性能随温度变化而变化,为了对钢管混凝土耐火性能进行理论分析,了解高温下钢管混凝土的承载力及变形变化规律,首先必须分析钢管混凝土的温度场.高温下混凝土中的自由水汽化、水化物和凝胶等发生分解,这些物理化学反应将吸收热能,从而造成温度滞后.在合理地确定了火灾情况下钢管混凝土柱受火模型的基础上,应用有限元程序ANSYS,假定钢管和混凝土完全接触,采用增大混凝土比热的办法考虑温度滞后的现象,可以较准确计算四面均匀受火下钢管混凝土柱的温度场.其研究工作有助于进一步深入认识钢管混凝土柱在高温下的力学性能和耐火极限.     

排气孔对方钢管混凝土短柱耐火性能影响试验研究

为了深入研究排气孔数量对方钢管混凝土耐火性能的影响,以排气孔数量、轴压比和含钢率为试验参数进行了7个方钢管混凝土短柱耐火性能试验。研究结果表明:排气孔数量会影响试件的鼓曲位置;排气孔数量越多,方钢管混凝土柱耐火极限越低,轴向变形(Δ)-升温时间(t)曲线的后期压缩变形速率越快;轴压比越大,方钢管混凝土柱的耐火极限越低,轴向变形(Δ)-升温时间(t)曲线的膨胀阶段越不明显;含钢率越高,方钢管混凝土柱耐火极限越低,对轴向变形(Δ)-升温时间(t)曲线的影响不大。从高温下钢管混凝土的损伤机理方面解释排气孔数量对方钢管混凝土耐火性能产生影响的原因。研究成果可为该类结构进行防火设计时提供参考。     

圆钢管活性粉末混凝土长柱轴心受压承载力分析

应用 ABAQUS建立了圆钢管活性粉末混凝土( reactive powder concrete,简称 RPC)长柱有限元模型,计算得到16个试件的荷载-变形曲线和极限承载力,极限承载力计算结果与已有试验结果吻合较好。研究长细比和套箍系数对圆钢管RPC长柱轴心受压极限承载力的影响,并对长柱和短柱的受力性能进行了比较。研究结果表明：不同长细比试件的荷载-变形曲线在弹性阶段均吻合良好,在弹塑性阶段出现破坏以后,曲线均有不同程度的偏差;不同套箍系数试件弹性阶段的荷载-变形曲线及极限承载力均区别不大,套箍系数较大的圆钢管 RPC 长柱后期强度提高较大,且延性较好;圆钢管 RPC 短柱的弹性阶段比长柱有所延长,极限承载力亦显著增加;短柱破坏表现为核心混凝土破坏、钢管屈服,长柱破坏表现为整体失稳。     

低周反复荷载下配筋圆钢管自密实混凝土柱受力性能分析

通过对8根试件进行低周反复荷载试验,研究纵向配筋率、轴压比和钢管壁厚对配筋圆钢管自密实混凝土柱抗震性能的影响。在试验研究的基础上,对配筋圆钢管自密实混凝土柱在低周反复荷载作用下的受力性能进行全过程分析,编制非线性分析程序,根据计算结果绘制水平荷载-侧移率骨架曲线,并与试验结果比较,吻合较好。在数值计算方法得到验证的基础上,分析轴压比、钢管壁厚、混凝土强度和纵向配筋率对配筋圆钢管自密实混凝土柱骨架曲线的影响规律。     

动力荷载下钢管混凝土墩柱抗震性能极限分析

为研究钢管混凝土桥墩极限抗震性能，采用Abaqus软件建立圆钢管混凝土桥墩三维实体-壳单元有限元模型。为更准确的描述圆钢管混凝土桥墩的抗震性能退化、震后残余位移变化规律，模型中对混凝土引入裂缝、对钢管引入韧性损伤，进行单向拟静力、单向拟动力、双向拟动力、振动台加载下圆钢管混凝土桥墩抗震性能试验验证。分析结果表明：考虑水平裂缝和钢材韧性损伤影响的钢管混凝土墩柱实体-壳精细有限元塑性抗震计算方法合理，反映循环荷载下钢管混凝土桥墩的滞回曲线“捏拢”效应、塑性大变形阶段承载力退化现象和单、双向动力荷载下钢管混凝土桥墩震后残余位移，也反映钢管混凝土墩柱的界面滑移和约束作用规律；相同地震波作用下全填充钢管混凝土桥墩的地震响应最小，填充混凝土有利于提高桥墩的极限抗震能力。提出适用于双向地震波作用的钢管混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移响应之间的计算公式。     

包头站站台雨棚结构设计研究

包头站站台雨棚采用分叉式钢管混凝土柱与双向正交钢梁组成的钢框架结构体系,钢管混凝土分叉柱为雨棚梁提供了更多的支撑点,有效地减小了雨棚梁的计算跨度,使得结构更加合理。介绍该工程的结构布置、结构分析及重要节点设计。对分叉式钢管混凝土柱的受力性能进行分析研究,得出分叉柱的支撑角在35O~50O变化时,分叉式钢管混凝土柱与雨棚梁形成的结构体系可达到最优的受力状态,使得结构最为经济、合理。     

基于希尔伯特-黄变换的铁路桥梁结构健康监测

桥梁结构健康监测直观检查法具有一定的局限性。新的基于希尔伯特—黄变换(HHT)的非破坏性桥梁结构健康监测方法,依赖于瞬变荷载测试和简便的数据收集,核心是近年来针对非稳态和非线性时间序列分析而新发展起来的HHT,由经验模态分解和Hilbert谱分析构成。该方法对桥梁结构健康性的最终判断依据是基于数据的非线性特征、自由振动和强迫振动的频率对比、桥梁对轻荷载及重荷载的响应。该方法的优点是:无需以前的数据,简便的数据采集,最少程度地干扰交通,以及细微差别的精确定量解释。工程实例的分析结果表明这种新方法应用于铁路桥梁结构健康监测的可行性。     

重载货车转向架摇枕有限元分析及结构优化

介绍国外重载运输的发展现状,总结出提高货车轴重是实现重载运输的有效途径。运用大型通用有限元软件ANSYS对重载货车转向架摇枕进行了静强度分析,并对其进行结构优化使之满足AAR标准的使用要求。     

钢轨扣件减振橡胶阻尼耗能特性分析

为了掌握钢轨扣件减振橡胶中阻尼的分布及其随振幅和频率的变化规律,对减振橡胶元件受压和受剪两种扣件进行了试验研究。建立钢轨扣件减振橡胶非线性弹性力和混合阻尼叠加的动力学模型,完成模型参数识别及结果检验。根据所建立的动力学模型计算各试验工况下的弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子。分析发现:压缩和剪切两种扣件减振橡胶的阻尼参数随振幅和频率的变化规律相似,弹性变形能、阻尼耗能和结构损耗因子均随振幅的增大而显著增大,而受频率的影响较小。相同工况下,压缩型扣件减振橡胶的结构损耗因子远大于剪切型扣件,说明压缩型扣件在发挥减振功能时,其耗能特性优于剪切型扣件,而隔振特性劣于剪切型扣件。因此,在钢轨扣件创新设计时,可以通过控制减振橡胶压-剪组合变形,来实现扣件隔振和衰减振动能量两功能的均衡发挥,将结构损耗因子作为设计过程中的控制指标。     

基于功能可视化的桥建合一结构桥梁设计探索

武汉站是一座集桥梁、建筑特征于一体的全高架铁路大型客站。武汉站工程提出了"桥建合一"及"功能可视化高效立体疏解客流"的设计理念及技术,解决了当前大型铁路客站如何节省用地、缩短流线和提高运营效率等关键问题,开创了我国新一代铁路客站的技术方向,实现了理念与技术的重大突破和创新。论述桥建合一结构体系的设计原则、构思的基本思想、桥梁结构的选型及结构特点,为今后类似的设计起到一定的借鉴作用。     

杭州湾大桥北航道桥结构优化研究

应用三维空间有限元模型,进行斜拉桥结构优化设计。利用有限元法进行结构分析,求出优化所需的状态变量,挠度、应力和频率。综合考虑设计变量、状态变量和目标函数的联系,应用混合罚函数建立优化模型。运用一阶优化计算方法和引入灵敏度分析进行算法优化,使结构在应力、变形和频率等约束条件下达到最小造价。以通用有限元软件ANSYS作为平台,编制相应程序,综合考虑斜拉桥结构静力性能和动力性能,用两种不同方案对杭州湾大桥北航道桥主桥进行结构优化设计,使全桥造价分别降低9 1%和5 5%。     

基于BIM技术的地铁车站协同设计及结构计算研究

BIM技术在地铁工程的应用仅局限于三维建模、管道综合和4D施工模拟等方面,在协同设计和结构计算方面尚无成熟的范例和工程经验可供借鉴,因此,研究基于BIM技术的地铁车站协同设计及结构计算具有十分重要的意义。以实际工程为例,采用理论结合实际的方法,研究基于BIM技术的地铁车站建筑结构协同设计方法,采用BIM技术进行地铁车站协同设计;研究基于BIM协同设计模型的地铁车站结构计算模型建模方法,创建地铁车站BIM结构计算模型,并将结构计算模型导入Midas gen,根据工程实际情况完成结构计算分析;研究表明,基于BIM技术进行地铁车站协同设计和结构计算是可行的,研究成果可供采用BIM技术进行实际工程设计时参考。     

公铁两用挖掘机上道作业防倾覆机构设计

公铁两用挖掘机因上道、下道灵活便捷,改装后具备换枕、道床整形等功能得以逐步推广应用。为保障公铁两用挖掘机通过曲线及大臂旋转90°时的作业安全,设计防倾覆机构,依靠勾舌抱紧钢轨轨头外侧下缘的方式平衡倾覆力矩,保持车辆稳定。防倾覆机构采用液压驱动,通过油缸控制勾舌开合,完成挖掘机上道、下道和工作状态转换。运用试验证明,设置防倾覆机构可以保障上道走行和作业安全,是公铁两用挖掘机能够正常作业的必要条件之一。     

EI32-JD计算机联锁系统中电磁兼容机柜的设计方法

简要叙述电磁兼容的基本理论、概念和电磁兼容的关键技术即屏蔽技术、滤波技术、接地技术和浪涌抑制技术等,结合电磁兼容理论提出电磁兼容机柜的具体设计方法。     

天津西南环线铁路钢横梁框架墩设计

当前,新建铁路临近市区或车站地段,往往铁路密集、纵横交错,新建线路与既有铁路、公路小角度交叉的情况不可避免;加之临近车站时线路纵断面抬高困难,需严格限制上跨线路的结构建筑高度.钢横梁框架墩的建筑高度较低,而横向跨度相对较大,是此类工点较好的解决方案.本文介绍了钢横梁框架墩的结构特点,分析比较了不同的墩顶固结方式,并总结了设计注意事项.     

箱涵刚域效应研究

箱涵刚域效应是指结构在节点处,由于构件相交而存在的性质特殊的区域,该区域的相对抗弯刚度趋近无限大,呈现出不可变形的特性,从而对结构受力和变形产生影响的现象。为研究刚域效应对箱涵结构的影响,对箱涵进行受力和变形的特性分析,确定刚域及其判定方法。以箱涵的基本参数和加腋特征参数为变量,分析箱涵结构刚域效应的规律。并对比分析考虑刚域效应后结构变形和内力结果,经分析确定出顶板和侧墙的刚域范围与结构尺寸之间的比例关系,以及加腋构造的最优坡度。考虑刚域效应后的变形和内力值较小,可以减小钢筋用量,降低工程造价。