内填外包钢管混凝土小偏心受压构件极限承载力分析

以大瑞铁路澜沧江特大桥主跨342 m上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥为背景,选取拱顶截面构造直杆短柱构件.依据弹塑性力学原理,考虑材料非线性,建立内填外包钢管混凝土小偏心受压短柱构件的截面极限承载力数值迭代算法.运用该算法和ANSYS块体单元有限元法分析构件极限承载力.结果表明:内填外包钢管混凝土偏心受压构件的承载力由外包混凝土控制,内填混凝土的强度虽有一定的提高,但纯钢管混凝土的套箍效应未充分发挥;荷载不变时,构件极限承载力随偏心距增加(保持小偏心受压不变)呈下降趋势,但该结构抗弯矩变化的能力较强;桥拱顶截面极限荷载系数在3.0以上,远高于规范要求的2.0安全系数要求,表明该桥拱顶截面具有足够的安全性;两种算法的误差小于6％,截面极限承载力数值迭代算法的结果略小,但完全能满足工程精度要求,因此,工程应用中完全可以采用截面承载力分析法计算该类构件的承载力.     

钢纤维混凝土强度、变形和韧性的试验研究

根据１７８个短柱的偏心受压试验２８８个短梁的压剪试验以及３６个圆环结构模型试验，研究了钢纤维对基体的抗压强度，不同轴压下的压剪强度以及轴心受压，小偏心受压，初裂弯曲抗拉强度的影响，综合分析了铣削型钢纤维对基体变形性能的影响及增韧效果，结果表明，钢纤维混凝土是理想的地下结构建筑材料，在要求允许和激励地层有控制的变形情况下，更能够适应所需要的强度和变形的要求。     

酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压试验研究

对酸雨腐蚀后的9根方钢管混凝土进行偏心受压试验研究,主要考虑偏心距、混凝土类型和酸雨腐蚀率变化对试件力学性能的影响。研究表明:整体上酸雨腐蚀试验与法拉第电化学腐蚀定律吻合较好,随着腐蚀率的增加,试件极限承载力、前期刚度及延性均有所降低;混凝土类型对试件破坏形态、极限承载力和前期刚度影响不大,钢管再生混凝土的延性略差于同等条件下的钢管普通混凝土;随着偏心距的增加,试件达到峰值荷载前竖向相对压缩率增大,刚度减小。采用有限元软件对所有试件进行建模分析,整体上有限元建模方法能够较好模拟酸雨环境下方钢管再生混凝土偏心受压全过程,计算所得试件的极限承载力与试验结果较吻合。     

含裂纹偏心受压钢柱的整体稳定性分析

采用两端铰支偏心受压柱模型，假设裂纹位于受力最为严重的中间截面内，重点研究了裂纹对偏心钢柱整体稳定性的影响。采用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ能量法，建立了含裂纹偏心柱的弹性挠度－荷载曲线方程，然后利用断裂力学中的应力强度因子破坏准则确定极限承载力，并推出相应的稳定系数的解析公式。文中还以含Ｉ型裂纹的箱形截面柱为例，给出了不同裂纹长度或偏心距情况下的柱子曲线（ψ－λ曲线）。     

严寒地区隧道衬砌混凝土的冻融试验分析

针对混凝土在轴心受压和偏心受压状态下的抗冻性问题,以C30混凝土为例、设计了0.4、0.5和0.6三种压应力水平的轴心受压试件及一种偏心受压试件,通过快速冻融循环试验来对比分析它们的抗冻性能,每隔25个冻融循环测试试件的质量和动弹性模量。试验结果表明:破坏时所有试件都达到了相对动弹性模量的限值,而没有达到质量损失限值;轴心受压试件随着应力水平的提高,冻融循环前期抗冻性能逐步增强,但后期损伤速度急剧加快;偏心受压试件与轴心受压试件的性能衰减规律相似,但由于应力的不均匀分布使其衰减曲线更平滑。结论为荷载作用下混凝土结构的抗冻性能研究提供了参考。     

新型钢丝网架混凝土夹心组合墙轴压力学性能研究

钢丝网架混凝土夹心墙(ISCW)是一种新型保温结构一体化墙体结构，具有良好的工程应用和推广价值。为研究ISCW结构的轴压受力性能，对其开展了数值仿真分析与试验加载测试，对比二者分析结果，破坏模式与荷载-位移曲线均具有较好的一致性。在此基础上开展变参数有限元仿真分析，研究混凝土板厚、混凝土强度、钢丝间距、钢丝直径对ISCW受压承载力的影响，结果表明：轴心受压承载力随混凝土强度、钢丝直径及混凝土板厚的增大而增大，随钢丝间距的增大而减小。最终，依据本文所开展的试验和有限元分析结果，结合现有相关技术规范提出了ISCW轴心受压承载力计算公式，与有限元分析结果相比，其误差在15%以内。     

圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱工作机理的研究

利用有限元软件ABAQUS建模,计算了圆钢管混凝土受不等端弯矩偏压时的荷载-变形全过程关系曲线,计算结果与试验结果符合良好.在验证了有限元软件对此类构件模拟的正确性基础上,对此类构件的工作机理进行了分析,并考察了端弯矩比、偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对圆钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能的影响规律.研究表明,端弯矩比对构件受力性能有显著影响;偏心距、长细比、名义含钢率、钢材和混凝土强度对构件的影响与其对等端弯矩偏压柱的影响类似.     

预应力撑杆加固钢筋混凝土柱的试验研究

在钢筋混凝土偏心受压柱承受一定初始荷载下,改变钢筋混凝土柱的初始偏心距和加固撑杆的预应力大小,进行加固撑杆应力试验研究。结果表明,偏心受压柱初始压应变及撑杆预应力对加固效果有明显影响,撑杆预应力越大,撑杆对钢筋混凝土柱的卸载效果越明显,在柱破坏时,撑杆承受的应力越高,越能有效缓解撑杆相对于柱的应力滞后效应;初始压应变越大,越应相应提高撑杆预应力,从而充分发挥撑杆承载能力。     

矩形截面双向偏心受压钢筋混凝土柱对称配筋计算

针对结构设计中钢筋混凝土柱的双向偏心受压 ,结合《混凝土结构设计规范》(GB50 0 1 0 2 0 0 2 ) ,使用结构计算手册中提供的公式 ,进行矩形截面双向偏心受压柱对称配筋     

混凝土偏压构件抗压强度试验研究

现行隧道设计规范用偏心影响系数ａ表征偏压我件抗压强度随偏心距增加而降低的程度，引入可靠度设计时必须此系数的统计特征及计算公式的不确定性。通过３批试验筛选出９９组３０７根偏心受压构件的试验结果，整理出６种相偏心距时ａ系数的均值，标准差及概率分布，回归整理成关系方程。     

矩形和圆形截面重力式桥墩极限承载力折减系数的计算方法

对采用极限状态设计法，混凝土及石砌矩形和圆形截面实体桥墩，处于单向及外向偏心受压状态下，极限承载力的计算方法进行探索。对不计材料抗拉能力的截面强度计算公式进行推导，绘制了相应的关系曲线和数据用表。     

预应力钢绞线的合理布设

研究目的：基础建设中，预应力连续梁的使用越来越广泛，预应力钢绞线位置布置得合理性，直接影响到工程的质量、造价和结构的使用寿命。现针对预应力连续梁的力学受力特点，对预应力钢绞线布置位置进行合理设计。 研究结论：在超静定梁中，混凝土压力线只与束筋的梁端偏心距和束筋的跨内形状有关，与束筋在中间支点上的偏心距无关。只要保持束筋在超静定梁的两端位置不变，保持束筋在跨内的形状不变，而只改变束筋在中间支点上的偏心距，则梁内的混凝土压力线不变。     

钢管混凝土拱架在地铁隧道中的应用研究

浅埋暗挖法施工的地铁区间隧道初期支护体系常使用格栅拱架承担围岩荷载,然而这类钢拱架钢材用量大,制作工艺复杂.钢管混凝土拱架是一种承载力高、安装简易、经济性能良好的新型支护形式.用钢管混凝土拱架替代格栅拱架不仅可以降低工程成本还能加快施工速度.以荷载-结构模型分析计算钢管混凝土拱架,采用弹性中心法计算其截面内力.对钢管混凝土拱架的设计计算以大偏心受压为主,计算结果表明:钢管混凝土拱架在技术上是可行的,在工程实例中钢管混凝土拱架的支护成本仅为格栅拱架的61%.     

椭圆形截面墩柱承载力计算

本文在参考矩形及圆形墩柱承载力计算方法的基础上,根据混凝土受压结构正截面承载计算的基本假定,采用微积分原理,得到了椭圆环形截面柱在大偏心受压情况下混凝土最大压应力及钢筋应力表达式。另外作为实心椭圆构件其计算公式同样适用。     

爆破施工对隧道二衬结构影响的试验研究

为了研究隧道爆破振动施工对隧道混凝土二衬结构的影响,结合湖南省张家界老木峪2号隧道对自制不同强度的混凝土试块在不同龄期、不同爆心距的条件下进行爆破振动试验。首先通过正交试验判断出爆破振动对各因素影响程度的大小,然后采用压力试验机测出不同强度混凝土试块的极限荷载,最后通过混凝土试块抗压强度的变化规律分析其对二衬结构的影响。试验结果表明:混凝土强度是抵抗爆破振动的主要因素,在Ⅳ级围岩台阶法施工情况下,24 h龄期时距爆破中心60 m处的C45强度混凝土受爆破影响最小。爆心距15 m处,C30,C35,C40和C45的混凝土强度折减比分别为21.1%,16.8%,13.2%和1.0%,远大于爆心距60 m处C30,C35,C40和C45的混凝土强度折减比4.1%,3.1%,2.2%和2.1%。     

钢筋混凝土裂缝反算配筋计算方法及工程应用

《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中钢筋混凝土偏心受压、轴心受拉及偏心受拉构件的配筋计算公式较为繁琐,迭代计算步骤较多,在进行铁路隧道衬砌混凝土结构配筋计算时,工作量大且容易出现错误。在构件裂缝宽度计算公式基础上,综合考虑多种因素影响,根据规范要求的裂缝宽度限值,分别逆向推导出钢筋混凝土偏心受压、轴心受拉及偏心受拉构件的配筋计算公式,简化了配筋的计算过程。以偏心受压构件为例,将采用裂缝反算配筋计算方法得到的计算结果与现有规范配筋计算方法得到的计算结果相比较,基本吻合。钢筋混凝土裂缝反算配筋计算方法简单实用,目前已成功应用于隧道专业安全系数法向极限状态法转轨工作中,为钢筋混凝土结构的配筋计算提供参考和借鉴。     

反复荷载作用下的混凝土损伤本构模型

混凝土损伤模型的研究,实际上是研究混凝土材料的本构行为。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤发展,最终的损伤将产生宏观裂缝直至整个结构破坏。根据Najar损伤理论,提出了新的分段曲线混凝土受压损伤变量模型和混凝土受拉软化段损伤变量模型,给出了不同强度混凝土损伤变量方程和损伤演化方程。通过计算对比分析认为,建议的损伤模型与已有的混凝土本构模型较吻合。该方法的优点是参数少,不同的混凝土强度有确定的损伤演变方程,可以动态分析混凝土的累积损伤程度。在此基础上,根据已有混凝土反复荷载作用下的滞回规则,建立了在某一循环荷载下的加载、再加载、卸载路径下的损伤本构模型,该模型考虑了混凝土在反复荷载作用下的应力跌落、裂面效应、强度下降、刚度退化等力学性能。应用本文建议的模型进行反复荷载下的截面损伤计算,试验结果与文献计算结果较吻合。     

矩形截面重力式桥墩台双向偏心受压下截面极限承载力计算的等效面积法

分析了采用极限状态设计法时，混凝土及砌体矩形截面实体墩台双向偏心受压下，轴向力作用点位置与截面受压区形状的关系，给出了计算截面抗力的一种精确而简便的方法。     

大偏心受压构件中性轴位置计算方法探讨

本文对荷载阶段钢筋混凝土大偏心受压构件计算方法作了进一步探讨，重点提出了一套其中性轴位置确定及计算方法，方法简便，实用，概念清楚，附有实例。     

预应力钢管混凝土柱受力行为的分析研究

本文针对钢管混凝土偏心受压柱的特点，提出了施加预应力将其转化为准轴压柱的设计概念，基于连续介质力学，分析了预应力钢管混凝土柱的受力全过程及承载能力，提出了设计准则和设计方法。