钢筋混凝土受弯构件延性系数的研究——钢筋混凝土抗震性能研究报告之一

抗震设计中,在非弹性范围内承受地震荷载时,需要考虑结构的延性。在本文的工作中分析了受弯构件实验结果和研究了计算钢筋混凝土受弯构件延性系数的计算机程序。在弯矩-曲率计算中采用了新的混凝土应力-应变表达式、在位移计算中考虑了塑性区实际长度和曲率分布。     

基于无铰拱挠度影响线的上承式拱桥损伤识别研究

通过弹性中心法简化悬链线无铰拱体系力法方程,利用近似曲线拟合简化拱轴曲线积分,推导无铰拱结构拱顶冗力影响线解析表达式,研究了移动荷载与测点、损伤点相对位置之间的规律,得到结构损伤前后任意点的挠度影响线解析表达式,进而求解结构损伤前后挠度影响线差值曲率解析解.研究表明,当移动荷载作用于拱结构损伤区域内时,挠度影响线差值曲率曲线产生突变,从理论上证明了该指标可以用于无铰拱结构损伤识别,进而提出挠度影响线差值曲率损伤识别指标.以无铰拱桥主要受力构件拱肋为研究对象,通过构建不同损伤工况下挠度影响线差值曲率幅值曲线,拟合损伤程度—幅值关系公式,并反演损伤程度,实现损伤程度的精确定量,并结合某上承式箱型拱桥结构模型算例验证,表明所提损伤识别方法用于拱桥结构损伤识别效果良好,具有工程应用价值.     

钢筋混凝土曲线箱梁非线性分析的有限段元法

建立了一种钢筋混凝土曲线箱形梁非线性分析的计算模型 .为处理材料非线性横截面采用了有限分割法 ,沿跨长方向采用高斯积分法 .由亚弹性正交各向异性理论 ,建立了混凝土的本构模型 .采用了Darwin和Pec knold的非线性应力 -应变表达式 ,将三维弹塑性问题分解为一维问题的组合求解 .使得计算量大大减少 ,节约计算容量 .算例表明了模型的有效性和正确性 ,能反映钢筋混凝土箱形梁在单调加载条件下从弹性、非弹性直至极限荷载范围内的应力、应变和挠度的情况     

配变形钢筋T形截面连续梁的微混凝土结构模型试验

基于钢筋混凝土模型试验理论 ,对配变形钢筋 T形截面连续梁的受力性能进行了微混凝土模型试验 ,研究了模型梁从开始加载到破坏各个阶段的结构性能 ,分析比较了模型和理论分析计算的荷载—挠度关系、塑性内力重分布过程以及弯矩—曲率关系等 ,结果表明微混凝土模型试验是钢筋混凝土理论研究的一种有效途径。     

钢筋混凝土压弯构件塑性铰的试验研究

本文进行了27根钢筋混凝土压弯构件的试验,研究了轴压比、剪跨比和配筋率对塑性铰性能的影响,提出了钢筋混凝土压弯构件截面屈服曲率、极限曲率、塑性铰转角和塑性铰等效长度的计算公式,计算结果与试验结果符合良好。     

均布荷载下一次超静定梁的弹塑性全过程分析

对均布荷载加载作用下一次超静定梁的弹塑性变形全过程进行了分析.根据受力变形的特点,均布荷载下一次超静定梁的加载过程可分成4个阶段,分别是弹性阶段,固支端附近塑性变形区扩展阶段,固支端保持为塑性铰而固支端附近塑性变形区卸载阶段,固支端保持为塑性铰而梁中部出现塑性变形区并扩展直至中部某点形成塑性铰阶段.在弹性的第1阶段,弯矩内力、挠度与外荷载是线性比例关系;在第2阶段,弯矩内力、挠度与外荷载是复杂的非线性关系;在第3阶段,弯矩、挠度与外荷载是线性关系但不是比例关系;在第4阶段,弯矩与外荷载的关系与第3阶段相同,但挠度与外荷载是更复杂的非线性关系.给出了弹塑性全过程各阶段任意点的弯矩和挠度计算公式,可供结构设计应用.     

考虑压缩薄膜效应钢筋混凝土板的变形分析

关于钢筋混凝土板在压缩薄膜效应阶段的变形性能的研究,开展得较为有限.基于压缩薄膜效应的受力机理及大变形状态下的几何条件,提出了一种考虑压缩薄膜效应钢筋混凝土单向板变形能力的计算方法:将压缩薄膜效应阶段钢筋混凝土板的变形性能区分为弯曲效应和附加三铰拱效应分别考虑,采用有效刚度法计算弯曲效应下的荷载-挠度关系,根据试件的大变形条件建立三段式的附加承载力-挠度关系,两条曲线叠加从而获得压缩薄膜效应阶段试件的荷载-挠度关系曲线.通过一组剪力墙约束钢筋混凝土单向板的试验,对该计算方法进行验证.试验结果表明:计算结果与试验结果的误差较小,考虑支座对中间板带的弯曲约束程度的影响,该方法可用于考虑压缩薄膜效应钢筋混凝土板的变形分析.     

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.     

应用神经网络评估叠合结构的耐久性

由于叠合结构在预制和现浇两阶段受力截面高度不同,在荷载的作用下叠合结构产生的裂缝宽度、挠度、曲率总是大于钢筋混凝土和预应力混凝土在相同条件下产生的相应数值.而且在实际操作中,只是按照结构规范简单地将荷载作用下的两阶段结果叠加,导致误差很大,很难准确地进行叠合结构的耐久性评估.为此,作者提出了应用神经网络技术对叠合结构进行耐久性评估新方法.该方法以叠合结构的裂缝宽度、挠度作为结构耐久性评估的网络输入,对网络采用动量法和自适应学习率调整的方法,从而较好地解决了数据空间分布不均对网络收敛速度及精度的影响问题.计算结果与试验结果较好吻合,真实地反映了叠合结构二次受力的实际情况,能准确地预测出叠合结构的裂缝宽度、挠度,且避免了实际操作中人为因素、环境因素的影响,是一种有效的评估方法.     

基于柔度法的一次超静定刚架加载全过程分析

为了研究超静定结构的弹塑性性能,用柔度法的基本原理,对一次超静定刚架在集中荷载作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为3个阶段:弹性阶段;固定端处截面附近产生塑性变形到形成塑性铰阶段;固定端处截面附近弹塑性区卸载到刚结点处截面形成塑性流动阶段.给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法,推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式.     

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。     

解放大桥钢筋混凝土系杆拱桥的非线性稳定

考虑拱肋初始挠度等缺陷的影响,采用杆系结构大位移分析的有限元方法,建立了拱桥非线性稳定的计算方法,并编制了相应的计算程序。文中计算了解放大桥钢筋混凝土拱桥在施工阶段成桥后运营期间的弹性侧倾稳定。结果表明：考虑拱肋初始挠度和结构大位移影响后,拱桥的非线性侧倾稳定安全系数比按线性稳定计算值低。     

实腹式型钢混凝土柱延性系数分析

在平截面假定及对截面应力分布进行合理简化的基础上,依据截面材料的应力-应变关系及构件曲率分布规律,采用现有塑性铰计算模型分别得出各受力阶段实腹式型钢混凝土柱截面组成材料的合力,进而推导出各受力阶段截面曲率、弯矩及挠度的计算公式,建立单调荷载下实腹式型钢混凝土柱曲率及位移延性系数的表达式,同时对其影响参数进行分析.理论计算与试验结果对比表明,曲率及位移延性系数计算值与试验结果吻合良好,说明所提出的方法及推导的实腹式型钢混凝土柱延性系数计算表达式能较好地反映实际情况.     

钢筋混凝土拱的极限承载能力试验研究

目前的桥梁设计中采用古典的弹性理论计算超静定钢筋混凝土拱，既不能反映结构的实际工作状态，也没有充分发挥结构的潜力。 本文从结构的塑性分析原理出发，对钢筋混凝土两铰拱考虑内力重分布时的极限承载能力进行试验与研究，并提出一个钢筋混凝土拱在平面内极限承载能力的计算方法。通过与试验结果比较，本方法得到验证。     

基于柔度法的两端固定梁加载全过程分析

采用柔度法对两端固定粱在2个对称集中力作用下的加载全过程进行了弹塑性分析.分析结果表明,受力变形过程可分为4个阶段:弹性阶段;固定端附近产生塑性变形阶段;固定端为塑性铰而固定端附近弹塑性区卸载阶段;固定端保持为塑性铰而梁中部部分区域产生塑性变形直至形成塑性流动阶段.导出了纯弯段屈服时的曲率与弯矩的关系,给出了塑性铰处的相对转角及其引起的位移的计算方法.推导了加载各阶段的荷载、弯矩和位移计算公式,可供对超静定梁进行强度和刚度计算时参考.     

考虑残余应力影响下刚架极限承载力分析的广义塑性铰法

一阶塑性铰法利用外荷载与线弹性弯矩之间的比例特性快速确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，理论简洁，计算效率高，但不能考虑截面轴力和弯矩对塑性铰形成的组合作用。精细塑性铰法克服了一阶塑性铰法的局限性，但其只能通过不断增量调整外荷载、迭代试算来确定塑性铰的位置和结构的极限承载力，丧失了一阶塑性铰法的比例特性，理论复杂，计算效率低。广义塑性铰法结合了一阶塑性铰法与精细塑性铰法的优点，但未考虑残余应力的影响，对于立柱承受较大竖向集中荷载作用的刚架结构会高估其极限承载力。有鉴于此，文中通过在广义屈服准则的截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，进而有效利用广义塑性铰法快速评估考虑残余应力影响下刚架结构的极限承载力。首先，利用强度折减因子建立了各加载步的修正截面强度，结合回归分析建立了广义屈服函数的齐次化表达式，据此定义了与外荷载保持相同比例关系的单元承载比。然后，在截面初始轴向强度中引入稳定系数来考虑残余应力的影响，并依据单元承载比与外荷载的比例关系快速确定塑性铰的位置和相应的外荷载增量，据此建立了考虑残余应力影响的改进广义塑性铰法。最后，通过与不同方法就国内外文献中几个校准算例的对...     

PP-ECC墩柱抗震设计方法初探

针对将RC墩柱塑性铰区全截面置换为聚丙烯纤维工程水泥基复合材料(PP-ECC)的墩柱开展了抗震设计方法的研究。基于平截面假定,针对PP-ECC墩柱(将RC墩柱的塑性铰区混凝土置换为PP-ECC)首先推导了其塑性铰区截面弯矩-曲率曲线关键点(屈服弯矩、屈服曲率、峰值弯矩和峰值曲率)的计算方法,然后推导了PP-ECC墩柱力-位移曲线关键点(屈服承载力、屈服位移、峰值承载力、峰值位移)的计算方法,进而提出PP-ECC墩柱的抗震设计方法;基于PP-ECC(抗压强度fpp-c=30 MPa)的单轴力学性能试验确定了其一维拉压本构关系,依据所提出的PPECC墩柱的抗震设计方法计算确定了PP-ECC墩柱模型塑性铰截面的弯矩-曲率关键点值及PP-ECC墩柱模型力-位移曲线的关键点值,并与相应的RC墩柱模型(抗压强度fc=30 MPa)进行了对比分析,结果表明:PP-ECC墩柱相较于塑性铰区采用同等强度混凝土的RC墩柱,其承载力略有提高,且变形能力显著提高。     

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.     

CFRP加固RC矩形梁极限抗弯承载力与延性计算

根据碳纤维加固钢筋混凝土结构的受力特征,对碳纤维加固混凝土矩形梁的抗弯极限承载力、刚度和挠度进行了计算,得出不考虑二次受力和考虑二次受力的结构极限承载力的计算公式,以及加固后梁的刚度和挠度计算公式,并对加固后梁的延性进行分析,得出梁的截面曲率延性系数计算式,结合实验数据,验算了计算公式的精确性。     

集中荷载下预应力木结构挠度计算的理论分析

在弹性理论的基础上通过微分方程求解的方法,推导了集中荷载作用下预应力木结构挠度与力的的关系式及结构挠度的近似计算,为该类结构挠度计算提供了理论依据.