改进机动法计算大变形下混凝土单向板承载力

基于经典屈服线理论的机动法,建立虚功方程时考虑了大变形下混凝土板塑性铰线截面处的钢筋伸长做功,提出了计算大变形下混凝土单向板在均布荷载作用下极限承载力的改进机动法.为验证本方法的合理性,开展了3种边界条件的6块钢筋混凝土单向板在大变形下的静载试验,并将试验结果与计算结果进行了对比.结果表明:在大变形下混凝土单向板的破坏模式与经典屈服线理论的塑性铰线模式一致;由于受拉薄膜效应的存在,单向板挠度达到跨度的1/15时,仍能承受较大荷载;本方法计算的板极限承载力与试验结果相差不超过10%,具有较好的精度.     

一种新型钢-混凝土组合板承载力的试验研究

提出了一种新型的钢-混凝土组合板,并对43块不同参数的板件在施工阶段和使用阶段的工作性能进行了试验研究。分析了试件在两个阶段的荷载-变形关系、截面应变分布及裂缝发展规律等。试验结果表明：该组合板在施工阶段的应力和变形较小,模板稳定性艮好,基本处于弹性工作状态;在使用阶段其受力性能类似普通的钢筋混凝土受弯构件,但却具有更高的承载力和延性。应用数值方法计算了这种组合板的荷载一变形关系全过程曲线,理论计算结果与试验结果均吻合良好。     

箱梁剪力滞效应分析的梁条方法及模型

为简化剪力滞效应的计算,将箱梁沿纵向离散为若干根带有附加约束荷载的平行梁条.基于刚度等效和相邻梁条间的变形协调条件,获得了各梁条的约束等效荷载.基于梁单元理论和整体结构的边界条件,分别计算箱梁对应位置梁条的弯曲效应,从而得到箱梁全截面的应力分布.通过与有机玻璃试验模型和数值解的比较,分析了梁条模型的精度.研究表明,梁条模型的应力及竖向挠度值与试验值总体接近,变化规律与数值模型解吻合;试验箱梁的梁条应力值与板壳值最大相差9.84%,梁条模型的腹板竖向挠度较板壳值大7.53%;集中荷载以及均布荷载作用下铁路双室箱梁的梁条应力值以及挠度值分别与实体单元值最大相差10.42%、9.2%;梁条模型的计算结果偏于安全,可以计算箱梁的弯曲效应.     

钢筋混凝土板有限元非线性分析

本文研究钢筋混凝土板分层的有限元非线性分析方法。将钢筋混凝土板离散成三角形单元,沿板厚再将板分为五层(其中包括一层钢筋层),考虑混凝土材料的非线性性能,采用Fortran语言编制了计算程序。对四点支承、跨中承受集中荷载的板进行了全过程计算。计算得出了荷载-挠度曲线,裂缝开展图式等。并将荷载-挠度曲线与试验结果进行比较,两者吻合较好。     

考虑薄膜效应的钢筋混凝土双向板承载力分析

为了简单地确定钢筋混凝土双向板荷载-位移关系曲线,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应,提出三阶段分析模式,建立修正板块平衡法;同时,根据面向对象方法和板壳有限元理论,建立钢筋混凝土双向板非线性分析程序;采用上述两方法计算双向板荷载-位移关系曲线及极限荷载,并结合有限元程序,验证修正板块平衡法合理性.结果表明:与有限元方法相比,修正板块平衡法原理简单、精度满足要求,可用于确定混凝土双向板的荷载-位移关系及极限荷载.     

剪力墙结构中钢筋混凝土楼板膜效应试验研究

以剪力墙结构中的连续楼板为研究对象,设计了12个剪力墙约束钢筋混凝土单向板试件,试验研究了侧向约束条件下楼板的承载力.试验结果表明,受压力膜效应影响,当侧向约束刚度与试件自身刚度之比为0.022∶1时,试件的极限承载力较上限方法计算的结果平均提高了38.3%.在试验结果的基础上,对比研究了支座与中间板带的刚度比、支座轴压力、跨高比、配筋率以及侧向约束力等参数对试件受力性能的影响,得到了压力膜效应和拉力膜效应临界点与跨中挠度的对应关系.     

竖向荷载下分布式连接全装配RC楼盖横板向受力性能试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)横板向受力性能,进行了6个足尺DCPCD试件和2个现浇试件在竖向均布荷载下的静载试验,分析了试件的破坏模式、挠曲变形和应变发展规律.结果表明,DCPCD板缝连接件传力性能良好,试件弯曲刚度小于现浇试件,没有明显的塑性工作阶段,且较早进入弹塑性.DCPCD横板向挠曲变形以板缝变形和预制板转动为主,横板向变形曲线由多段直线在板缝位置处连接而成.DCPCD的板缝构造对楼盖横板向传力效果和弯曲刚度有较大影响,建议采用宽板预制方案和奇数板楼盖布置方法.然后,基于共轭法理论,提出了DCPCD弹性阶段横板向弯曲刚度计算方法,理论计算值与试验结果吻合良好,说明该方法可为四边支承条件下DCPCD的竖向承载力与变形计算提供依据.     

GFRP筋混凝土板在拱效应下的挠度计算

针对美国混凝土结构设计规范(ACI440.1-06)未考虑玻璃纤维复合增强塑料筋(GFRP筋)混凝土板中拱效应的作用,挠度往往被高估的问题,对17块端部受到约束的混凝土板带进行跨中集中荷载破坏性试验,以获得更准确的挠度计算方法.结果发现;试件开裂后,拱效应作用逐渐明显.挠度的变化可分为开裂前、开裂时突变和拱效应形成后3个阶段.根据17块混凝土板的试验结果和前人的试验,量化混凝土板中拱效应的影响,结合虚功原理推导出GFRP筋混凝土板的挠度计算方法.板带挠度为净跨的1/800和1/350时,根据ACI规范,按简支板计算的预测荷载为试验值的0.388和0.411倍;所推导方法预测荷载与试验值之比为0.969和1.044.推导方法的预测结果与现行规范计算值进行对比,与试验值吻合得更好.     

约束钢筋混凝土偏心受压柱的强度与变形分析

本文根据矩形箍筋约束钢筋混凝土偏心受压柱的试验结果,对箍筋约束效应进行了分析,从而提出考虑这一效应计算偏心受压柱强度和变形的方法。47根试验柱的结果表明,利用该法能较准确地估计约束钢筋混凝土偏压柱的最大承载力、极限强度与相应的挠度,能较好地描述试验柱荷载—挠度关系的全过程。     

考虑薄膜效应区域的混凝土双向板承载力计算

为了合理确定混凝土双向板极限荷载和薄膜效应区域,进行了6块混凝土双向板承载力试验研究,观察试验板裂缝开展和最终破坏模式,获得了试验板荷载-位移曲线.在此基础上,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应影响,提出新的混凝土双向板破坏模式,建立确定受拉薄膜效应区域的椭圆方程,推导板块内力平衡方程,获得各板块承载力增大系数.同时,编程计算混凝土板荷载-变形关系,分析薄膜效应机理,并用于验证理论方法有效性.最后,将理论计算结果与国内外试验结果及理论结果进行对比,表明:提出的破坏模式与传统拉压薄膜效应机理相一致,可用于确定混凝土双向板极限承载力、拉压薄膜效应区域和最终破坏模式.     

巨型框架节点的非线性有限元分析

建立了钢筋混凝土巨型框架节点的非线性有限元分析模型.根据节点的特点,采用整体式钢筋混凝土有限元模式.混凝土本构关系采用增量式Darwin-Pecknold模型,受拉和受压均考虑下降段,完善了双向受力下混凝土强度和峰值应变的计算公式;钢筋的本构关系考虑了混凝土加劲效应和混凝土开裂后钢筋的变形特点;采用分布式裂缝模型;采用增量法和切线刚度迭代法混合策略求解非线性方程组.对3个巨型框架节点试件进行了计算分析,计算挠度曲线和钢筋应变曲线与试验曲线吻合很好,计算的变形模式同试件破坏形态一致.非线性有限元分析从理论上进一步揭示了巨型框架节点的受力性能及其影响因素.     

斜腹杆体外预应力对RC嵌固梁加固性能的影响

用理论分析、模拟分析和试验验证的方法,研究斜腹杆体外预应力对钢筋混凝土嵌固梁的加固性能.按照变形协调原理建立嵌固梁荷载挠度方程,得到对应预应力索-梁组合单元的力学模型.利用ABAQUS有限元模拟的方法研究不同设计参数对嵌固梁加固效果的影响次序.结果表明,索垂度显著、索初始预应力居中、索截面面积次之;斜腹杆体外预应力简支加固方法能提高试件的刚度、抑制试件塑性发展速度、改善试件的承载能力和延性,试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载明显提高,加固效果显著.选择3组各2个试件进行静力试验验证.在弹性阶段,理论计算和软件模拟所得荷载-挠度曲线与试验结果吻合;进入塑性阶段后,试件的理论值远大于试验值和模拟值;而试验值与模拟值始终吻合,模拟分析结果可信.     

考虑弯曲变形的砼板冲切破坏机构

通过试验 ,得到钢筋砼冲切板的荷载—变形曲线及板面挠度分布图 ,认为板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形 ,并以此为依据 ,建立了考虑砼冲切板弯曲变形的新的冲切破坏机构 .     

混凝土方形冲切板挠度的实用计算公式

通过混凝土简支方板的冲切试验,得到冲切板在破坏前各受力阶段的板面变形分布和中心点荷载—挠度曲线,在分析荷载—挠度曲线影响因素的基础上,提出冲切板挠度的实用计算公式.计算结果与实测曲线吻合良好.     

大尺度钢筋混凝土双向板的受拉薄膜效应分析

针对板块平衡法缺乏足尺试验验证的缺点,选取2块4.6 m×2.7 m钢筋混凝土矩形板和2块2.7 m×2.7 m钢筋混凝土方形板,进行了模拟均布荷载作用下的大挠度加载试验.试验结果表明:在形成塑性铰线时,板块平衡法中的挠度特征值计算公式对矩形板有效,对方形板则较为保守;板块平衡法中原有的最大挠度特征值计算公式对混凝土双向板较为保守.为此,对形成塑性铰线时的挠度特征值计算公式进行了修正,并提出了新的最大挠度特征值计算公式.将其应用于板块平衡法中,根据已有的混凝土板试验数据,对混凝土板的极限承载力进行了理论和试验的对比分析.结果表明,修正的板块平衡法可以准确地计算大变形下考虑受拉薄膜效应影响的极限承载力.     

外包花纹钢-混凝土组合梁弹性受弯性能

文章提出了一种外包花纹钢-混凝土压型钢板组合梁,为研究其滑移影响下的弹性受弯性能,进行了6根足尺外包钢-混凝土简支组合梁的静力加载试验。对试件的荷载-滑移曲线和荷载-挠度曲线进行分析,探讨了抗滑移连接度对组合梁变形发展规律的影响;并根据是否考虑滑移效应分别推导出相应的弹性承载力计算公式。研究结果表明:随着抗滑移连接度的降低,试件的抗弯承载力和延性均随之降低;当不考虑滑移效应影响时,弹性承载力试验值与理论值比值的均值为0.92,计算结果偏于不安全;考虑滑移效应影响后,试验值与理论值比值的均值为1.02,计算结果偏于安全,且与试验结果吻合度较高。     

钢纤维混凝土的弯曲性能研究

通过钢纤维高强混凝土简支板的冲切试验,得到板的荷载_变形曲线及板面挠度分布图,认为板在冲切破坏之前发生的变形主要是弯曲变形,并对冲切板荷载_挠度曲线的影响因素进行分析,为钢纤维高强混凝土在工程中的应用提供试验依据.     

不同构造形式绿色混凝土叠合板受弯性能试验

为推动绿色再生类材料在叠合楼板中的应用,将不同性能要求的钢纤维增强绿色混凝土材料应用于叠合板中,研究不同构造形式所组成的钢纤维绿色混凝土叠合板受弯性能差异.开展了6块钢纤维增强绿色混凝土叠合板和2块普通混凝土叠合板足尺试件的抗弯性能对比试验.得到了其破坏形态、荷载-跨中挠度曲线、荷载-跨中板底受力钢筋应变曲线及荷载-跨中板顶面混凝土压应变曲线等特征参数,对比分析了各试件的破坏机理、变形特征、裂缝分布规律.研究结果表明,钢纤维增强绿色混凝土叠合板与普通混凝土叠合板相比受弯破坏过程类似,均经历了弹性阶段、弹塑性阶段及破坏阶段,且裂缝、挠度发展均较为充分,未有突然断裂或沿叠合面出现水平裂缝等破坏现象,均具有较好的延性;同时,不同的预制底板构造形式对叠合楼板的受弯性能也有较大影响,其中配置钢筋桁架的叠合板,尤其是附肋钢筋桁架对叠合板的受力性能有较为显著的提高;开裂荷载及极限承载力计算应考虑构造形式及不同混凝土材料预制底板对所组成叠合板受弯性能的影响.     

开裂前后钢筋混凝土板的有限元分析

本文对钢筋混凝土板的有限元计算提出了一种新的计算方法,该方法考虑了钢筋混凝土板开裂前后的特性。本文首先给出了一个广义应力——应变关系的力学模型和板元的计算模型。考虑到弹塑性变形是渐变过程,而开裂变形是突然出现的,为计算变形,对前者使用逐次迭代方法计算,对后者使用变换基本弹性刚度阵方法计算。用上述模型和方法计算了最近经过试验的各种配筋率的钢筋混凝土板,计算结果表明,板的中点的荷载——挠度曲线和板的计算开裂图形与实验结果一致。     

钢筋混凝土偏心受压构件受力性能模拟研究

本文利用通用有限元软件ANSYS,针对GFRP约束钢筋混凝土构件的力学性能,结合试验,建立了三维有限元数值分析模型,得到了GFRP约束钢筋混凝土构件的极限承载力值以及其荷载-跨中挠度关系曲线,对比的有限元模型的计算数据与实验所得数据,两者间的数据吻合度高,证明本文所构建的有限元三维数值模型的合理性,能够比较精确地分析GFRP约束钢筋混凝土构件的非线性力学性能。同时发现曲线有着明显的三个工作阶段:弹性工作阶段、弹塑性工作阶段以及破坏阶段。GFRP约束钢筋混凝土构件充分利用了混凝土良好的受压性能与GFRP管的受拉性能。