大吨位徐变仪球铰非线性接触分析

因研究桥用高强度混凝土材料徐变性能的需要,自主研制了大吨位徐变仪。对于处于接触受力状态的徐变仪球铰区域,先用Hertz接触理论估算球铰区域尺寸范围,然后利用ANSYS通用有限元软件对该区域分别取2种垫板凹槽球径的模型进行接触分析,通过对比球铰区域的最大接触压力、mises应力、第3主应力来进一步确定垫板凹槽的合理球径。用该徐变仪对2座大桥成功进行了高强度混凝土徐变试验,并实际验证了试验荷载下徐变仪球铰区域的受力性能,以及有限元接触分析结果的正确性。     

大吨位徐变仪的研制及徐变试验

通过对自制大吨位徐变仪的可行性研究,针对高标号混凝土徐变试验的需要,成功地设计并制作出了32t徐变试验仪,解决了高标号混凝土的徐变试验问题;系统地介绍了32t徐变仪的研制过程,并将其应用于具体的在建连续梁桥的徐变试验中;在试验中安排了施工现场和标准徐变实验室两组对比试验,得到了环境因素对混凝土徐变的具体影响;通过对徐变试验的长期观测和对观测数据的计算分析,得出了相应的徐变系数变化曲线,并将试验结果与国内外几种常用规范的理论计算结果作了对比分析。结果表明,试验效果良好,较准确地反映出了高标号混凝土的徐变规律。同时还详细介绍了标准受压徐变试验的操作步骤以及试验中一些常见问题的解决方案,并提出了一些实用的试验操作方法。     

不同属性砂C50混凝土耐久性能试验研究

为揭示砂属性对混凝土耐久性能的影响规律,设计了混合砂、天然砂及不同石粉含量机制砂等6种属性砂的C50高标号混凝土,进行了其长期强度、抗渗、抗冻、抗碳化及受压徐变等耐久性能试验。试验结果表明:混合砂、机制砂C50混凝土的耐久性能优于天然砂C50混凝土;机制砂中石粉含量对混凝土长期强度有明显影响,但对抗渗、抗冻、抗碳化及受压徐变等性能影响不明显;结合现场泵送工艺工作性的要求,混合砂或石粉含量7.0%左右的机制砂C50高标号混凝土具有工程应用可行性。     

高强混凝土收缩徐变试验及预测模型研究

通过苏通大桥连续刚构所用高强混凝土的收缩徐变试验,以及其他几组不同强度等级的高强混凝土收缩徐变试验,探讨了目前常用收缩徐变模型对高强混凝土收缩徐变的适用性。试验结果表明,高强混凝土的徐变系数一般低于常用的徐变模型预测值;而现桥规采用的CEB-FIP90收缩模型有低估高强混凝土收缩发展的危险,并且,随着混凝土抗压强度的提高,预测精度有降低的趋势。针对高强混凝土收缩徐变的特点,提出了考虑混凝土强度因素的修正收缩、徐变模型。最后运用B3变异系数法比较了这几种模型预测高强混凝土收缩徐变的精度,比较结果表明,修正收缩、徐变模型对高强混凝土收缩徐变预测的精度相对于现有模型有较大提高。     

徐变对钢管混凝土拱桥的影响分析

在使用继效流动理论对钢管混凝土轴心受压构件徐变进行分析计算的基础上,将其与有限元分析工具相结合,对钢管混凝土拱桥的徐变行为进行了分析。算例计算结果表明:钢管混凝土拱桥在使用老化阶段的徐变将会显著影响其结构本身的变形性能和内部受力状态,应该引起足够的重视。采用本文方法分析徐变对钢管混凝土拱桥的影响,所得结果比较合理。     

曲线桥梁结构徐变次内力分析

在线性徐变理论范围内，本文推导论证了任意断面形式的曲线构件的扭转变形与扭转力矩之间的一般关系式，从而将扭转徐变问题转化单轴向受压徐变计算问题，介绍了素混凝土柱的扭转徐变试验及其结果，并据此用有效模量法编制曲线桥梁徐主为效应分析的有限元程序，初步分析了混凝土徐变时曲线桥梁内力和变形的影响，计算结果表明，混凝土的徐变能在一定程度上改善曲线桥梁结构的扭转受力。     

基于苏通大桥混凝土短期试验结果的徐变预测模型修正

为提高混凝土长期徐变预测精度,通过对不同加载龄期的苏通大桥用3组高强混凝土进行徐变试验,根据1个月内的试验结果,采用不同方法对ACI 209R,CEB-FIP 1990和B3徐变预测模型分别进行修正,通过比较变异系数及1年徐变试验结果,分析不同修正后模型的预测精度,结果表明,对于苏通大桥用高强混凝土,修正B3徐变模型具有最高的预测精度。     

苏通大桥连续刚构桥主梁混凝土徐变试验研究

为获得苏通大桥连续刚构桥主梁所用C60高强高性能混凝土的徐变规律,在自然环境条件下开展了不同加载龄期配筋混凝土的徐变试验。对短期徐变试验数据分析得出,5 d和7 d加载龄期的徐变发展较快,当条件许可时,建议推迟实桥节段张拉龄期,以减小早期徐变,从而减小预应力损失。长期试验结果表明,配筋高强高性能混凝土的徐变小于现行桥梁规范公式计算值,徐变发展进程也与现行桥梁规范不同。根据大量的试验结果,采用非线性回归方法对现行桥梁规范徐变计算公式进行了修正,得出实桥所用混凝土的徐变预测公式。利用该公式对分批加载的试验试件进行了计算,计算结果与试验结果符合较好。徐变试验结果和修正的徐变预测公式可为实桥的设计和施工提供参考。     

GFRP管高强混凝土组合柱轴心受压试验研究

文章通过4根GFRP管高强混凝土组合柱轴压试验,研究了加载方式及混凝土强度等参数对组合柱受力性能的影响.试验结果表明,组合柱承载力随着混凝土强度增加而增加,试件全截面受压时承载力较核心混凝土单独受压时高。根据试验研究与理论分析,建立GFRP管高强混凝土组合柱轴心受压承载力计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

圆钢管混凝土轴心受压构件徐变分析的比较

在对钢管混凝土构件徐变研究进行回顾的基础上,应用考虑多轴受压状态下的混凝土徐变理论建立圆钢管混凝土轴心受压构件徐变模型,分别采用继效流动理论和龄期调整有效模量法对构件的徐变进行分析,通过迭代计算得到基于2种理论方法的圆钢管混凝土轴心受压构件的徐变,并与试验所得的回归公式计算结果进行比较。通过对比,指出了2种理论的差异性。结果表明:在钢管混凝土轴心受压构件的徐变计算中,继效流动理论具有较高的精度。     

单边索斜塔钢-混凝土结合梁斜拉桥塔梁根部应力分析

采用板 (壳 )、梁及三维实体单元相结合 ,对长沙市浏阳河洪山庙大桥塔梁根部区域进行空间有限元分析。分析表明 :主梁根部过渡段钢箱梁及混凝土的应力满足规范的限值要求 ,行车道板的剪力滞效应明显 ,徐变对主梁应力的分布影响显著 ;塔根部混凝土在施工过程及运营阶段均处于全截面受压状态 ,与试验结果相比较 ,吻合良好     

钢管混凝土轴心受压构件的徐变分析

基于混凝八方为的继效流动理论、多轴应力作用下混凝土的徐变理论，结合钢管混凝土轴心受压构件的受力特点，推导出钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算公式。该徐变计算公式既考虑了钢管混凝土轴心受压构件徐变的特点，又能反应出没因素对构件徐变的影响，应用这些公式，通过迭代计算得到的钢管混凝土轴心受压构件的徐变，与文献「４」中的试验数据符合较好。     

受压UHPC圆形墩柱抗冲击试验及简化分析方法

为了研究受压UHPC墩柱的抗冲击性能，开展UHPC墩柱和普通钢筋混凝土墩柱的落锤冲击试验，试验变量为轴力。试验中测量冲击力和墩柱位移，并采用高速摄像机记录冲击过程中墩柱裂缝发生、发展直至破坏的全过程。在此基础上，建立基于纤维非线性有限元和两自由度质量-弹簧-阻尼系统的简化分析方法，用于分析受压墩柱的冲击响应。通过与试验结果对比，验证简化分析方法的有效性。基于简化分析方法进行了墩柱抗冲击极限承载能力分析和参数影响分析。研究结果表明：受压UHPC墩柱的抗冲击能力显著优于普通混凝土墩柱，多次冲击作用下总耗能远高于普通混凝土墩柱；UHPC具有良好的抗压性能和耐撞性，促使了"压力拱效应"的出现，能够显著提高受压墩柱的抗冲击性能；无轴压UHPC墩柱在冲击作用下呈现出典型的少筋破坏，当UHPC用于受弯构件或低轴力情况时，相比普通钢筋混凝土构件需提高最小配筋率要求；受压UHPC墩柱耗能能力约为普通混凝土墩柱的2.27倍；当冲击能量一定时，提高受压UHPC墩柱的配筋率和配箍率，能有效地减小墩柱跨中峰值位移和残余位移，但峰值力变化较小；相同配筋率时，提高冲击能量，跨中位移、残余位移、冲击力峰值也相应增大。     

预应力混凝土收缩徐变效应的块体有限元分析

基于单轴应力下考虑收缩徐变效应的混凝土应力应变关系增量表达式,结合现有试验观察结果,提出了多轴应力下考虑收缩徐变效应的混凝土应力应变关系增量表达式,导出了多轴应力下徐变等效荷载的计算公式,并给出了预应力混凝土收缩徐变效应块体有限元分析的具体实现方法.将上述成果应用于一座V形墩连续梁桥的块体有限元仿真分析,获得理想的结果,验证了文中方法的可靠性和实用性.     

型钢外包活性粉末混凝土柱受力性能和裂缝宽度及变形研究

对6根型钢外包活性粉末混凝土柱分别进行轴心受压和偏心受压试验,得出了型钢外包活性粉末混凝土柱在轴心受压与偏心受压状态下裂缝的开展规律及变形特征;对不同强度等级的试验柱的试验结果进行对比分析,研究了各级荷载作用下试验柱的受力性能。并采用有限元软件对试验进行模拟,得出试件的裂缝云图及荷载变形曲线,与试验结果对比,吻合度较高,说明上述研究可为型钢活性粉末混凝土柱工程应用提供理论依据。     

钢管与核心混凝土之间的粘结单元及其应用

为了研究钢管混凝土拱桥钢管与核心混凝土之间的粘结性能,将双弹簧单元和四边形滑移单元用于模拟钢管与核心混凝土之间的粘结,对两种单元刚度矩阵中各非线性刚度系数的取值进行了讨论,应用两种粘结单元考虑材料非线性编制了有限元计算程序.以茅草街大桥为例用自编程序进行了分析计算,结果表明:在自重和车辆荷载作用下钢管与混凝土之间不会发生脱粘,钢管与核心混凝土之间基本没有相对滑移;在温度影响和收缩徐变作用下如果钢管与混凝土之间发生了脱粘,则在自重和车辆荷载作用下钢管与核心混凝土之间的相对滑移明显增大,整桥刚度降低,钢管最大应力增加,混凝土最大应力减小.     

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

利用ABAQUS有限元软件,对设计的某型号汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析,计算了复合材料板弹簧的刚度系数和最大承载力,并对采用模压工艺制备的复合材料板弹簧样件进行了性能测试.计算与试验对比表明,计算结果与测试结果吻合较好;设计的复合材料板弹簧的主要性能指标达到设计要求,且复合材料板弹簧可比钢板弹簧减重约63％.     

钢管混凝土拱桥核心混凝土徐变效应可靠度分析

为明确钢管混凝土拱桥钢管内核心混凝土徐变对桥梁应力重分布的影响,采用"按龄期调整模量法",分别运用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2012)中公式计算所得混凝土徐变系数和轴向受压钢管混凝土徐变试验、拱肋徐变试验拟合所得混凝土徐变系数,建立可以考虑混凝土徐变过程的ANSYS模型,分析混凝土徐变对茅草街大桥建造期拱肋下挠的影响;运用拉丁超立方抽样方法,以跨中拱肋挠度和钢管应力为限值,以钢材和混凝土弹性模量、上弦和下弦钢管壁厚、腹管壁厚、徐变模型不确定性系数、核心混凝土弹性模量计算所得不确定性系数和茅草街大桥数值模型不确定性系数为参数,计算得到茅草街大桥服役期内的失效概率。结果表明:在建造期内,以基于拱肋徐变试验得到的混凝土徐变系数来计算跨中拱肋下挠值与实际实测值吻合最好,验证了模型的可靠性和精确性;在服役期内,以拱肋挠度和钢管应力为限值,当服役龄期增加到100年时,桥梁失效概率逐步增大,不同混凝土徐变系数的计算结果差异较大;以挠度为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.311,0.013 8和0;以应力为限值时,分别利用式(1)、(2)、(6)计算得到的失效概率为0.499,0.225和0.165 2。因此对于钢管混凝土拱桥的徐变可靠度分析来说,关键之处在于选择正确的混凝土徐变模型。     

钢管混凝土轴心受压构件徐变的计算

对钢管混凝土轴心受压构件徐变理论计算值进行分析,并考虑影响钢管混凝土构件徐变的各种因素,推出了钢管混凝土轴心受压构件徐变计算的实用公式,并检验了公式的使用效果。     

高强混凝土指数型收缩徐变预测模型及工程应用

收缩徐变是导致大跨度预应力混凝土箱梁桥长期变形的重要因素,现有桥梁长期变形分析中通常采用CEB-FIP 90模型,计算结果会出现较大偏差。为减小预应力混凝土箱梁桥长期变形的计算误差,以某三跨预应力混凝土连续箱梁桥为背景,对该桥相同配比的高强混凝土进行了标准徐变试验,将实测数据拟合得到指数型收缩徐变模型,并根据该桥混凝土构件实际尺寸效应、湿度效应、钢筋配筋率和持荷年限对徐变系数进行修正。由此计算得到该桥的长期变形与实测数据吻合较好,验证了指数型收缩徐变模型比现有徐变模型具有更高的预测精度。