碳纤维加固钢筋混凝土曲线梁试验与有限元分析

首先对经碳纤维加固钢筋混凝土曲线梁进行了试验研究。在试验基础上,再对其进行有限元分析,获得了加固前后曲线梁的变形特征、破坏形态以及极限承载力。结果表明:经碳纤维加固后曲线梁屈服荷载和极限荷载均得到提高。碳纤维布不但参与曲线梁弯曲受力,同时也参与扭转受力。碳纤维加固在曲线梁抗扭方面有着明显的优势。     

铝合金工字梁极限承载力有限元分析

以5片铝合金工字梁为研究对象,进行非线性极限承载力有限元分析,得到了荷载-位移曲线,并与已有试验结果进行比较,计算结果与已有试验结果吻合较好;研究结果也验证了采用兰伯格-奥斯古德(Romberg-Osgood)模型来描述铝合金结构本构关系是合适的。在此基础上,研究了不同结构初始几何缺陷和荷载偏心等参数对铝合金工字梁极限承载力的影响。最后,从工程应用的角度,对相同设计参数下铝合金工字梁和钢工字梁极限承载力进行了对比分析,研究表明,相同设计参数的铝合金结构极限承载力与重量比为钢结构的1.645倍。     

粘贴加固材料厚度与钢筋混凝土T梁极限承载力分析

为研究粘贴法加固钢筋混凝土T梁的极限承载力,运用ANsYs有限元程序分别建立了粘贴钢板和粘贴碳纤维两种T梁常用加固方法的模型,分析了不同粘贴厚度下T梁的极限承载力,并对两种加固方法的效果进行了比较。结果表明：T梁的极限承载力不随加固材料粘贴厚度的增厚而线性增大,当加固材料厚度达到某值时,极限承载力便不再提高：当粘贴钢板厚度超过8mm,碳纤维厚度超过0．334mm时,梁的破坏形式由塑性破坏转变为脆性破坏;相对粘贴钢板而言．使用碳纤维加固T梁极限承载力提高较大。     

粘贴钢板在预应力混凝土T梁加固中的应用分析

采用有限元程序ANSYS对预应力混凝土T梁钢板加固模型进行分析,通过对粘贴不同厚度的钢板后T梁极限承载力、挠度及裂缝等改变情况的对比,总结了采用粘贴钢板法加固对T梁受力性能的改善情况。     

某混凝土空心板桥预应力筋断裂后承载力分析及加固评定

利用Midas/Civil有限元分析软件,采用梁格法对预应力筋断裂后的混凝土空心板桥进行有限元建模,建立桥梁上部结构的计算模型,实现了混凝土空心板桥预应力筋断裂后静力学性能的仿真计算,分析了预应力筋断裂对混凝土空心板桥的极限承载力的影响。拟采用纵向体外预应力加固形式对预应力筋断裂后混凝土空心板桥进行加固,并对该桥加固前、后的极限承载力进行对比分析,评价加固效果。     

含初始裂缝的素混凝土梁三点弯数值模拟

基于扩展有限元方法(Extended Finite Element Method,简称XFEM),对含有初始裂缝的素混凝土梁在三点弯曲载荷作用下的完整断裂过程进行了三维的数值模拟,计算在大型有限元软件平台Abaqus中完成。通过数值分析得到了在极限载荷作用下的裂纹扩展过程以及结构极限承载力与破坏模式,本文的结果可以为实际工程中混凝土梁的破环模型、承载力水平提供参考与依据。     

考虑结构损伤的CFST拱桥极限承载力分析

为研究大跨度钢管混凝土拱桥在结构受到损伤情况下的极限承载力,以某特大桥为例,假定该桥在营运阶段主拱圈拱脚根部截面受到损伤,借助通用有限元程序ANSYS建立相应的空间有限元模型,研究过程中引入考虑套箍效应的钢管内混凝土本构关系,对该类桥型的拱脚关键部位损伤前后,在3种不同工况下极限承载力进行了对比分析,得出了相应的极限荷载系数、破坏模式以及荷载-位移曲线之间的关系。结果表明：在该类结构极限承载力分析过程中,非线性效应十分明显;关键部位的轻微损伤对该类结构的极限承载力有较为明显的影响,但不影响结构破坏的模式;在结构的极限承载力分析中,必须考虑几何与材料的双重非线性特性的影响。     

波形钢腹板PC组合工字梁力学性能分析

通过对预制波形钢腹板PC组合工字梁进行静载试验,有限元线形、非线性,弹性稳定性等一系列分析,验证了波形钢腹板PC组合工字梁截面满足平截面假定,计算了工字梁的极限承载力,分析了工字梁是否有发生屈曲的可能性,得出工字梁满足设计使用要求的结论。     

基于分层壳元法多梁式T梁的极限承载力评估

基于分层壳元法,对钢筋混凝土多梁式T梁的极限承载力问题进行了研究。建立实体退化壳元模型后,推导了壳元位移场,用分层壳元模拟了多梁式T梁。基于Owen理论考虑了混凝土的材料非线性,并基于V.Karman假设考虑了结构的几何非线性。通过多梁式T梁实例分析,结果表明,应用分层壳元法能正确地进行多梁式T梁的非线性分析,能有效地评估结构的极限承载力,且支承形式对多梁式T梁的极限承载力有很大影响,研究表明应选择修正的铰支-弹性支承形式。     

预应力钢箱高强混凝土组合梁受扭性能试验

为掌握预应力钢箱高强混凝土组合梁的受扭性能,以箍筋间距和预应力等级为主要参数设计了3根足尺试验梁,在自行研制的扭转试验装置上进行试验,得到了试验梁的扭矩-扭率曲线、钢筋扭矩-应变曲线、钢梁及混凝土应变分布等重要参数,对破坏形态与工作机理进行了详细分析。采用预应力影响系数,推导出了该类组合梁的开裂扭矩计算公式;基于变角空间桁架模型理论,推导出了极限扭矩计算公式,并将计算值和实测值进行了对比分析。结果表明:计算值与试验值吻合良好;受扭承载力由混凝土翼板和钢箱梁组成的箱形梁承担;预应力等级对试验梁开裂扭矩影响明显,而箍筋间距和预应力等级对试验梁极限抗扭承载力影响不大。     

大跨度曲线刚构桥预应力设置对扭矩的影响

为了减小曲线梁桥的弯-扭耦合效应,以一座大跨度曲线连续刚构桥为依托,采用有限元软件MIDAS建立空间有限元模型,计算得到自重、预应力、混凝土收缩徐变等荷载作用下的主梁扭矩分布,结果表明:曲线刚构桥主梁的扭矩主要由自重和预应力产生,且随着曲率半径的减小显著增大。因此,改变预应力筋的设置方式是抵消主梁扭矩的一种有效措施,通过不同方式改变原设计方案的对称布筋方式,得知采用预应力筋的不对称张拉以及不对称布筋方式能有效抵消恒载产生的扭矩。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

预应力混凝土曲线梁桥支承设计初探

以实际工程为背景,介绍了曲线混凝土桥的受力特点,采用三维空间程序对小半径预应力混凝土曲线梁桥的空间效应进行分析,考虑了不同支承形式对主梁转矩、墩柱内力和支座反力的影响,指出了曲线梁桥根据平面杆系计算不能完全反映各支座的受力情况,还需进行空间计算来确定各支座反力,提出了采取支座预设偏心的措施来改善曲梁扭转效应的方法,探讨了曲线梁桥腹板开裂病害产生的原因。     

钢板组合梁桥面板与主梁连接受力性能研究

针对一座钢板组合梁桥,通过有限元程序ANSYS对组合梁中混凝土桥面板与钢主梁连接进行建模计算分析,并进一步通过试验研究得到群钉连接件的抗力性能。理论计算结果表明：在承载能力极限状态组合下,支点位置附近群钉剪力最大,焊钉抗剪承载力满足设计要求。抗剪试验结果表明：相比于单钉推出试件的承载力,大部分群钉试验试件中单钉平均承载力减少10%~20%左右,但即便是焊钉数量最多的试件,其平均单钉承载力仍远高于现行规范的设计抗剪承载力。     

预制超高性能混凝土π形梁桥的设计与初步试验

为解决传统混凝土简支梁桥接缝多、易开裂、耐久性低等问题,提出一种新型预制超高性能混凝土（UHPC）π形梁桥结构。研究了超高性能混凝土π形梁桥的主梁形式,并与相同30 m跨径传统混凝土T形梁桥进行了对比,结果表明其自重仅为传统混凝土T形梁桥的47%。参考材料试验结果,取设计用UHPC受压本构关系为线弹性,受拉本构关系为理想弹塑性,并根据法国超高性能纤维配筋混凝土（UHPFRC）结构规范对π形梁进行承载能力极限状态及正常使用极限状态下的配筋设计。为探究超高性能混凝土π形梁的抗剪及抗弯性能,对2根1：2截面缩尺梁模型进行试验研究及非线性有限元分析。结果表明：超高性能混凝土π形梁桥的初裂应力及承载能力均满足工程要求;纵向配筋率的提高能够显著提高梁底纵向开裂应变,限制裂缝开展;按法国规范计算相应荷载下的裂缝宽度值大于试验测量值,理论计算偏安全;试验值与模拟值吻合较好,验证了ABAQUS损伤塑性模型中所取材料参数的准确性和适用性;受拉塑性参数中的极限拉应力对于模拟结果影响较大,需根据试验获得准确数值。     

考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响,提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化,建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论,并将曲率作为轴向坐标z的函数,得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此,以形函数为单元内曲率变化的插值函数,构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序,并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。     

曲线连续箱梁桥侧倾和支座脱空原因分析

针对国内曲线连续箱梁桥近年出现的支座脱空甚至侧倾的事故,以钢筋混凝土曲线连续箱梁为对象,采取空间有限元方法,研究在重力、汽车荷载及梯度温度作用下的支座反力,分析汽车荷载对结构抗侧倾性能的影响及可能引起事故的主要原因。研究表明,梯度温度作用对曲线连续箱梁的支座反力有很大影响,而曲线连续箱梁是否发生侧倾不能简单由支座是否脱空来判断,必须进行空间计算才能确定结构整体的抗侧倾性能。     

隧道钢管钢架与传统格栅钢架受力特性对比试验研究

针对传统格栅钢架和自主设计的4肢钢管钢架支护结构，利用Abaqus通用有限元软件，综合考虑钢管厚度、构件质量、材料成本等因素，系统开展2种隧道支护结构在单独受荷和共同受荷条件下的极限承载力、抗弯刚度、弯曲挠度、破坏形态等力学特性及演化规律的对比试验研究。研究结果表明： 1)钢管钢架和格栅钢架在刚度、承载力、变形破坏形态等方面存在一定差异，在用钢量相同的情况下，钢管钢架具有更高的强度和抗弯刚度，结构变形和受力亦更加合理； 2)钢管钢架自身承载力受钢管壁厚参数影响较为显著，壁厚取值过小会明显降低其承载力，但当壁厚达到一定数值时，继续增加壁厚对提高构件整体强度和抗弯刚度有限，同时会相应增加构件质量和材料成本； 3)在单独受荷条件下，格栅钢架的承载力为445 kN·m，较钢管钢架构件PG-2低393%，此时钢管钢架质量较格栅钢架略低，但每延米单价要高； 4)格栅钢架混凝土构件的极限荷载为174.6 kN·m，较钢管钢架混凝土构件C+PG-2、C+PG-6的极限荷载分别低2.7 %、30.6 %； 5)钢管钢架对于早期变形速度较大的围岩具有较好的适用性。     

钢筋混凝土T梁在反复荷载作用下的非线性分析

通过实桥的破坏性荷载试验和非线性有限元分析的方法对多梁式T梁的结构行为进行分析。采用连续体（CB）壳单元和层状模型，对T梁附设修正后的边界条件，并施加反复荷载对钢筋混凝土T梁进行非线性有限元分析．将有限元分析结果与实测数据进行比薮；结果表明．采用修正边界条件的有限元分析结果与破坏性试验数据基本吻合。     

预制混凝土小箱梁结构中横隔板的作用分析

随着预制装配技术在国内的蓬勃发展,预制混凝土小箱梁得以大范围应用。预制混凝土小箱梁中横隔板大大增加了现场施工难度、施工时间及工程造价。中横隔板的必要性有待进一步探讨。以30+30m简支变连续预应力混凝土小箱梁工程实例为研究基础,采用虚拟横梁单元法,建立三维Midas Civil 有限元模型,对中横隔板对结构内力影响进行分析,结果显示设置中横隔板对小箱梁边梁活载挠度、弯矩影响不大,使小箱梁边梁腹板变厚处产生更不利剪力及对应扭矩,从而对小箱梁最小截面抗剪扭承载力验算更为不利。