SIMP拓扑优化的拉压杆模型研究

采用SIMP应变能最小化的优化准则方法,对基于拓扑优化技术建立拉压杆模型的设计流程进行了深入研究.并对基于SIMP法拓扑优化建立拉压杆模型的影响因素进行了系统研究,总结出将最优拓扑转化为构件拉压杆模型的原则.为验证其最优性,对一简支开洞深梁建立了多种拉压杆模型,并与基于SIMP法的拓扑优化建立的拉压杆模型,通过承载能力和有效系数进行方案的比选.研究结果表明基于SIMP拓扑优化的拉压杆模型应变能和钢筋体积比最小,而承载能力较大.     

基于拉压杆模型的ECC深梁受剪承载力分析

为研究分布筋对ECC深梁破坏模式和受剪承载力的影响,对分布筋配筋率分别为0、0.31％、0.63％的ECC简支深梁进行剪切试验,分析其破坏模式及纵筋和分布筋应变的发展规律.在拉压杆(STM)模型的基础上,根据Mohr-Columb破坏准则推导建立了STM1模型,基于压杆的试验结果建立了STM2模型,并与美国规范ACI318-19中的计算方法进行比较分析.研究结果表明:分布筋配筋率为0和0.31％的ECC深梁均发生压杆破坏,分布筋配筋率为0.63％的ECC深梁发生节点破坏;分布筋配筋率不大于0.31％时,ECC深梁的受剪承载力未随分布筋配筋量的增加而显著增加;与STM2模型及美国规范ACI318-19中的计算方法相比,STM1模型具有明确的力学意义,能考虑ECC材料抗拉性能和分布筋的影响,其计算结果与试验结果吻合良好,可为不同分布筋配筋率下ECC深梁的受剪承载力计算提供依据.     

后张锚固区抗劈裂配筋设计方法研究

根据主应力迹线构建出后张锚固区的拉压杆模型,在此基础上,利用拉压杆模型中节点力的平衡条件计算劈裂力大小,通过对比拉压杆模型法、美国AASHTO规范公式、以及有限元结果,表明拉压杆模型法考虑的影响因素更为全面,计算精度更高。最后,通过实例示范了抗劈裂钢筋的配筋设计方法。     

荷载工况多目标下钢筋混凝土深梁的拓扑拉压杆模型设计

为了提高钢筋混凝土深梁构件配筋设计方法的合理性,选用遗传演化结构优化算法,并延伸出荷载工况多目标下的应用方式,同时基于拓扑解构建拉压杆模型,衔接拓扑优化与工程设计环节,建立荷载工况多目标拓扑拉压杆模型。采用两个深梁数值算例验证了该模型的可行性和稳定性。从建立拉压杆模型的角度以其力学特性出发,将荷载工况多目标优化的拓扑解分别与各荷载工况单目标优化解、其弹性叠加结果,以及所有荷载工况共同作用下的单目标优化解进行比较,证实了新模型更契合深梁类构件的受力特性,具有更佳的全局寻优能力。荷载工况多目标遗传演化结构优化可以有效解决多目标优化中的病态荷载问题,依据其建立的拉压杆模型直观可行,可以为钢筋混凝土深梁设计提供参考。     

FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁受弯性能

根据FRP筋和钢筋的本构模型,提出了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土梁2种名义配筋率和3种破坏模式的概念,并给出了3种破坏模式的判别条件.利用正截面受弯承载力计算基本假定和截面受力平衡条件,推导了FRP筋和钢筋混合配筋增强混凝土适筋梁正截面受弯承载力建议计算公式.设计制作了5根不同FRP筋和钢筋配筋面积比的混合配筋混凝土梁进行静力抗弯试验,并结合相关试验数据分析表明,适筋梁正截面受弯承载力建议公式计算值与试验实测值吻合较好,可供工程设计参考;建议在对承载能力要求较高而挠度控制较低的情况下使用混合配筋混凝土梁以充分利用材料的强度;合理控制混合配筋梁的配筋率及FRP筋和钢筋的配筋面积比,其延性性能满足设计要求.     

钢筋混凝土开洞剪力墙极限承载力分析模型的改进

以建立基于抗剪抵抗机构的钢筋混凝土(RC)有开洞剪力墙的极限承载力分析模型为目的,在已有抗剪抵抗机构基础上(文中称之为"M-M"模型)提出改进"M-M"模型,其抗剪机构可简化为:洞口右侧倾角为θ1的斜向混凝土压杆a1、洞口左侧倾角为θ2的斜向混凝土压杆a2、纵向分布钢筋和洞口下方横向分布钢筋4部分.基于"M-M"模型和改进"M-M"模型推导了RC有开洞剪力墙极限承载力计算公式,并编制了计算程序.对23片不同配筋、不同几何尺寸和受力状态的RC有开洞剪力墙进行了2种模型的承载力试验值和计算值的分析比较,分析结果表明,改进"M-M"模型的理论计算结果和实验结果吻合较好,具有较高的计算精度,可以得出改进"M-M"模型能够较好地反映RC有开洞剪力墙的承载力特性,可供RC有开洞剪力墙抗剪强度验算参考.     

跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁受剪性能分析

小跨高比连梁在地震作用下易于发生剪切破坏,为了研究小跨高比钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪性能,对低周水平反复荷载作用下的跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的试验结果进行了分析.运用拉压杆模型理论,分析了跨高比l/h≤1.5钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪机理,提出了受剪承载力的计算模型和计算方法.研究结果表明:跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁主要通过对角混凝土主斜压杆机制与竖向拉压杆机制传递梁端剪力,其中竖向拉压杆机制由钢筋钢纤维拉杆与混凝土次斜压杆组成.基于拉压杆模型计算方法得到的受剪承载力计算值与试验值吻合较好,采用该计算方法能够较为准确的预测跨高比l/h≤1.5的钢筋钢纤维混凝土连梁的受剪承载力.     

体外预应力桥梁转向结构分析及配筋研究

运用有限元技术结合拉压杆模型方法，对转向结构的受力特性进行详细的分析和配筋计算．通过对不同类型结构力流传递形式及应力分布情况的了解，总结了相应类型结构的受力特点，给出相应的计算方法和拉压杆配筋计算模型，并提出了相关的设计建议．     

混凝土对称配筋梁的抗弯承载力分析与计算

针对混凝土双筋矩形梁在承载能力极限状态下可能出现的受拉纵筋应变超限问题,重新界定了其截面受压区的最小高度;根据混凝土双筋矩形梁抗弯承载力的计算理论,建立了混凝土对称配筋梁抗弯承载力计算的基本公式;对混凝土对称配筋梁的抗弯承载力进行相关计算,并提出了相应的实用计算方法。工程算例表明:对于混凝土对称配筋梁的抗弯承载力设计问题,应采用给出的实用计算方法进行相关计算,以确保安全;若按一般"双筋梁法"计算,则多数情况下结果偏于不安全,且最大误差可达10%以上。     

30m预应力超高性能混凝土小箱梁优化设计

应用ABAQUS软件建立30m预应力超高性能混凝土（UHPC）小箱梁的有限元数值模型,计算结果与小箱梁足尺试验结果吻合良好. 应用有限元方法,对其结构进行优化设计分析. 结果表明,随着钢筋用量的减小,梁的刚度逐渐减小,极限承载能力明显降低,其中纵向受拉钢筋对箱梁抗弯承载力的提高作用明显,而箍筋与构造筋的贡献很小,大量缩减普通钢筋仍能满足抗弯承载力设计要求. 优化后,小箱梁承载力、抗裂及挠度验算结果均满足设计要求,且经济效益明显.     

腹部开设圆孔钢筋混凝土梁的试验研究（Ⅱ）

通过构件试验结果讨论了腹部开设圆孔钢筋混凝土梁在集中荷载作用下孔侧加强腹筋的受力特点、孔侧混凝土的变形特点和斜截面承载力特点。     

钢筋混凝土简支深梁破坏形态的试验研究

给出２１根钢筋混凝土（以下简称砼）简支深梁的试验结果，根据试验结果对深 梁的工作性能与破坏形态进行了分析。试件设计考虑几何尺寸．配筋形式及材料强度 等参数，试验中采取不同的作用方式，同时分析和讨论了各种参数和作用方式的影响。 分析结果表明：深梁工作性能与浅梁不同，特别是在斜裂缝出现后．形成拉杆拱受 力体系，使深梁承载能力明显提高；深梁破坏形态与配筋数量和作用方式有关；深梁 极限承载力与砼标号和跨高比、剪跨比等几何条件有关，将试验结果与新规范修正稿 提出的公式进行了比较，并对规范公式进行了讨论．     

结构节点加固受力性能研究

通过节点模型和数值模拟实验,研究了碳纤维加固梁柱边节点的受力性能.经过对加固前后的节点构件进行加载实验,得到了加固前后梁表面应变和节点区的最大剪应力数据,对比分析表明,碳纤维对混凝土具有约束作用,可以减小梁端的变形.同时建立了三组钢筋混凝土有限元模型,计算结果显示,梁柱节点的尺寸、配筋率、轴压比都是影响节点受力的因素,粘贴于混凝土表面的碳纤维可有效地参与混凝土共同受力,并且承担了大部分的荷载,降低了混凝土的应力水平,节点区粘贴碳纤维片材可提高结构的承载能力.     

分段封闭箍筋小跨高比连梁改进方案的计算机仿真分析

在分段封闭箍筋小跨高比连梁配筋方案的基础上,利用无黏结技术提出一种改进方案,即在连梁端部h/4的连梁长度范围内,在受力纵筋外部套上塑料套管阻止钢筋与混凝土黏结,并用ANSYS 9.0分析了连梁的破坏形态、承载力、刚度、裂缝开展等性能.结果表明,改进方案与原方案相比具有更好的延性和耗能能力、较高的承载力,并且弯曲裂缝发展较充分.     

井形碳纤维箍筋混凝土梁抗剪承载力试验

针对碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer Plastic,CFRP)筋混凝土梁中封闭箍筋难以弯折成型、制作困难的现状,拟采用“井”字形CFRP箍筋承担斜截面剪力。设计了4个不同配箍率的足尺寸混凝土梁,进行4点弯曲静力加载试验,得到了其在不同配箍率下剪弯段的极限承载力及破坏形式,分析了箍筋应力的变化规律。结果表明：配箍率是影响“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁抗剪承载力和破坏模式的一个重要指标,配箍率增大时“井”字形CFRP箍筋的混凝土梁的抗剪承载力显著提升,破坏模式从剪压破坏逐渐转为斜压破坏;通过对梁控制截面上箍筋与纵筋交接位置处锚固性能的理论分析,得出了该位置CFRP“井”字形箍筋的锚固粘结力,其值大于相应锚固段的边界剪力,能够满足斜截面受剪承载力的要求。试验和理论分析结果证明了“井”字形CFRP箍筋用于混凝土梁斜截面抗剪的可行性,可促进CFRP筋在混凝土结构中的大量应用。 关键词：“井”字形FRP箍筋; 受剪承载力;混凝土梁;配箍率     

碳纤维加固钢筋混凝土受扭梁的试验研究

介绍了碳纤维加固钢筋混凝土纯扭梁的试验过程和结果,试验研究的主要参数为碳纤维加固和加固方式,试验结果表明,碳纤维加固后梁的极限承载力得到了较大的提高,但当梁为少筋梁或混凝土强度较低时,最终破坏由梁本身引起,碳纤维强度不能充分发挥,因此增加加固碳纤维量对梁的承载力的提高作用不大;碳纤维加固抗扭梁时,碳纤维间隔粘贴比满贴效率更高;此外,碳纤维与混凝土的粘结强度也是影响加固效果的主要因素之一。     

空心板梁桥"单板受力"病害机理及其加固处治研究

首先建立了6种跨度空心板梁桥的梁单元模型,分析得出荷载横向分布规律.通过对一10 m跨度桥梁实体模型的数值分析,讨论了桥梁"单板受力"病害产生的原因,并提出了4种加固方案.然后通过比较分析底板竖向位移、横向应力以及等效应力;综合各方案的优缺点,确定了最优加固方案,为"单板受力"病害的防治提供了理论依据.最后提出了增加结构横向刚度、保证施工质量等措施,以期能有效地防治"单板受力"病害.     

多孔钢筋混凝土植被路面承载能力研究

多孔钢筋混凝土植被路面有着广泛的应用,这种路面不仅方便车辆通行,又保护生态环境。采用ANSYS有限元软件对多孔植被混凝土进行计算模拟研究,分析了其承载能力及影响承载力的因素。研究表明:垫层的厚度、弹性模量和结构的配筋率对承载力影响较大,通过提高垫层厚度、弹性模量和结构配筋率,可以满足重载车辆通行。在工程中应尽量选用卵石、碎石等做垫层并保证压实度。在保证结构承载力的前提下,选用经济合理的垫层厚度及结构配筋率。