钢结构节点抗震措施研究

钢结构具有良好的抗震性能,但是在多次的地震中却发生了大量的节点脆性破坏.如何通过改进构造措施改善这种情况是结构工程领域的研究热点之一,改进构造措施使塑性铰外移是一种有效防止发生脆性破坏的方式.本文分析了脆性破坏发生的原因.描述了当前对该问题的研究现状,为其以后更深层次的研究和发展提出了自己的观点.     

钢结构事故发生的机理及原因

对国内外钢结构的重大工程事故进行分析研究发现,每个钢结构脆断事故的实例并不呈由单一因素引起的,而是多个因素共同作用的结果,其中低温、疲劳、高应力集中、焊接残余应力和焊接缺陷是最主要的因素.文章通过分析疲劳破坏的机理和原因,归纳疲劳破坏的特点,指出疲劳破坏的危险性,并针对钢结构疲劳破坏的原因提出提高疲劳寿命尽量避免钢结构事故的方法.     

脆性岩石三轴卸荷实验研究

根据煤矿现场复杂高应力脆性围岩巷道顶板变形、破坏实际，对其岩石试样进行了卸荷破坏三轴实验，研究深部复杂高应力脆性破坏围岩的变形、破坏机理及其力学特性。实验研究结果表明，在深部复杂高应力环境下，中等稳定脆性围岩巷道顶板破坏属于卸荷不平衡力引起的变形破坏，必须采用围岩一支护体之间的刚度、强度、变形相互耦合支护技术，才能有效防止巷道顶板发生剪切、错动或断裂破坏。     

钢结构半刚性节点连接试验与性能分析

针对钢框架梁柱半刚性节点连接受力复杂、强度及刚度影响因素多等问题，通过四种不同类型半刚性连接节点在荷载作用下的试验过程和结果，分析了半刚性节点连接的分类、承载力和延性性能。提出防止节点脆性破坏、提高延性性能、设计理想的抗震节点的有关构造措施。为钢结构半刚性节点连接的设计与应用提供试验依据。     

基于能量耗散的页岩脆性特征

针对脆性矿物含量作为页岩脆性评价标准时不能反映不同力学背景下脆性变化的局限性,基于单轴和三轴压缩时页岩的全过程应力-应变曲线,通过能量释放与耗散定义能综合反映岩石破坏前后力学特征的脆性指数和评价指标,并对不同围压下的脆性特征进行评价。研究结果表明:建议的脆性表征方法能同时反映岩石脆性破坏的难易程度和脆性的强弱,可深入分析脆性破坏的实质,评价不同力学背景下的脆性变化特征。页岩峰后稳定破坏所消耗的破裂能越小、剩余能越大,其破裂指数越大,脆性指数越小,脆性越强;反之,其破裂指数越小,脆性指数越大,脆性减弱而延性增强;建议的评价指标均从不同角度反映了页岩脆性特征,可用来对其进行脆性评价。一定围压范围内,随着围压的升高,页岩脆性减弱,破坏后岩块数不断减少,碎裂较不完全,其破坏机制依次为张拉破坏、张-剪破坏和剪切破坏,并呈现出脆性机制向延性机制转变的趋势。     

工程材料中裂纹模型选取方法的研究

采用椭圆盘裂纹模型模拟工程材料中的微缺陷，导出了在任意应力状态材料破坏概率的分布函数，并研究了椭圆长、短半轴之比值与破坏概率分布的关系，最后通过对文献[6]中的实验数据的比较，提出了如何确定椭圆盘裂纹模型去模拟脆性材料中的微缺陷的具体方法。     

岩石洞室受爆炸应力波作用的破坏效应

基于工程观测资料,采用现场试验数据综合分析、小比例化爆模拟实验和岩石脆性破坏模型的三维动力有限元数值模拟的方法,研究了深埋岩石洞室在爆炸应力波荷载作用下随着各种条件的变化而发生的破坏效应.总结了洞室宏观破坏的一般规律,编制出新的洞室破坏分区表.水泥砂浆材料小比例化爆模拟实验表现了完整多孔硬岩中洞室应力波破坏的特征,扫描电镜试验表明洞室微观损伤破坏的变化规律与宏观破坏现象具有一致性.在数值模拟研究中采用了实测经验应力波规律和能表现材料破坏后性能劣化及脆性破坏非连续各向异性发展的材料模型,创建了适用的洞室工程破坏准则,编制了动力有限元参数化分析的计算程序,计算了大量模型的洞室破坏历程和最终工程状态,工程实例计算表明数值模拟方法是合理可行的.通过数值模拟研究了在不同荷载、工程特征、地质特征下岩石洞室破坏的定性和定量特征.     

高强混凝土的断裂性能与破坏特征

本文分析了高强混凝土的强度，脆性，断裂能及破坏特性，研究了混凝土断裂能和脆性的影响因素，建立了混凝土抗压强度，脆性及断裂能三者之间的关系式。     

玻璃纤维筋混凝土构件的设计原理

从材料力学和钢筋混凝土结构的设计理论出发，假设混凝土先受压破坏，引入修正系数，得到了修正后的玻璃纤维筋混凝土构件抗弯、抗剪设计理论，由此考察了玻璃纤维筋混凝土构件的脆性破坏机理和特性．最后通过一个玻璃纤维筋用于剪力墙结构的工程实例，初步验证了修正后的设计理论的实用性、科学性和安全性．     

玻璃纤维增强复合材料加固海洋钢结构理论分析和实验研究

在现代工程中,钢结构是主要的一种结构形式,在现代海洋基础设施建设中应用次数较为频繁。随着我国海洋建设行业的不断发展,大多数传统海洋钢结构建筑已经不能满足当下使用需求,必须要对其进行及时处理。高强纤维增强钢结构技术主要是将纤维片材利用粘结剂粘接于金属结构损伤部位,通过胶层将部分荷载转送到增强片材上,进而减轻钢结构材质破坏及疲劳破坏程度,进一步增加海洋钢结构使用时间。高强纤维增强钢结构技术与传统结构相比有明显优势。本文就玻璃纤维增强复合材料加固钢结构理论进行了分析,并对其进行了试验探究,望为后续工作者提供一些参考意见。     

锈蚀钢绞线的静力拉伸断裂特性

通过制作专门的掺盐预应力混凝土构件获取锈蚀钢绞线试样,借助宏观观察和微观电镜扫描手段研究了试样的静力拉伸断裂特性,分析了锈蚀对钢绞线静力拉伸断裂特性的影响问题.研究结果表明:当钢绞线钢丝锈蚀坑底部珠光体团的位向与钢丝纵轴线间的夹角较小时,会形成延性的铣刀式断口或杯锥式断口;反之,当该夹角较大时,会形成脆性的劈裂式断口或劈裂-铣刀式断口;钢绞线钢丝锈蚀坑处珠光体团的位向是一个概率问题,钢绞线的总体锈蚀程度越大,锈蚀坑与上述夹角较大珠光体团相遇的概率也越大,钢丝出现脆性断裂的概率也越大,整根钢绞线的脆性断裂特征也越明显.     

Ni9铸钢沿晶断裂的研究

观察了Ｎｉ９铸钢的断口形貌，分析研究了沿晶断裂的形成原因，考察了稀土元素对沿晶断裂倾向的影响．结果表明Ｎｉ９铸钢中沿晶断裂的形成主要与杂质元素Ｈ、Ｐ在晶界偏聚有关．添加稀土后，钢的沿晶断裂倾向明显降低，脆性沿晶断裂消失．     

洞顶岩石断裂破坏与颗粒流模拟分析

针对卡其娜洞顶发生的岩石崩落问题,选取其中Throne Room为例,对岩石基本力学性质和断裂韧度进行测试,之后建立三维颗粒流模型并对其进行分析。利用三维激光扫描仪完整再现洞顶几何形态,通过Rhinoceros 3D处理点云数据用于PFC模型构建;利用岩体特征分析软件Split-FX从三维扫描点云中获取不连续面的位置、方向和大小,在模型相应位置建立不连续面网。采用平节理(flat-joint)接触模型更好地模拟Kartchner石灰岩的脆性特质,不连续面采用光滑节理(smooth-joint)接触模型模拟。对三维颗粒流软件PFC3D应用于大型岩土体工程分析具有一定的借鉴意义。     

调质态07MnNiMoDR钢脆性断裂机制及冲击功离散性

测试了调质态07MnNiMoDR钢的冲击功,研究了其在DBTT区间的脆性断裂机制.结果表明,调质态07MnNiMoDR钢在DBTT区间的解理断裂由贝氏体束尺寸控制;存在一个临界尺寸,当形成于贝氏体束内的微裂纹尺寸达到这个临界值,并在正应力作用下穿过贝氏体束界扩展至相邻贝氏体束时,发生脆性解理断裂.另外,在DBTT区间的冲击断裂过程中,粗大贝氏体束的离散分布将使得脆性断裂载荷值不稳定,并最终导致冲击功出现离散.因此,通过控制调质态07MnNiMoDR钢中贝氏体束尺寸并使其均匀分布,能够有效提高其在DBTT区间的冲击功及降低冲击功离散性.     

型钢混凝土柱的施工质量控制

以工程实例简述型钢混凝土柱的施工工艺及质量控制措施,并运用基本的质量控制方法对质量问题进行要因分析,对相关质量控制工作进行系统全面的总结.在论述型钢柱的加工工艺过程和现场安装工艺过程中重点强调了工艺流程和过程质量的控制措施,并对变形纠偏提出了处理办法,运用公式给出了必要的证明.在钢柱的安装过程中特别强调了首节柱的安装工艺及钢柱吊装的校正措施.质量控制方法选用PDCA四阶段工作循环的管理程序和方法,以最基本的方式反应出实际施工中的质量控制情况.从现场施工的角度对劲性柱的选用形式等问题提出了自己的建议.     

X65管线钢的动态断裂行为研究

采用热激活方法研究了X65管线钢的动态断裂韧性以及温度效应,研究结果表明：该材料的断裂韧性随加载速率提高而降低,存在由加载速率引起的韧脆转化,升高温度将使这一转化向高速区移动,通过热激活分析,获得了断裂激活能以及与温充和加载速率相关的定量化关系,该关系可以预测一定温度和速率范围的断裂韧性,同时在固定的速率下,该关系较好地预测了止裂韧性与温度的关系,从而为用小试样测试止裂韧性指出了可能性。     

1150初轧机万向接轴扁头断裂分析

本文通过对初轧机万向接轴材质35 CrMOV钢K_(IC)和K_(Id)值的实测,计算了扁头裂纹尖端的应力场强度因子,应用断裂K判据,分析扁头脆断的原因.结果表明,由于初轧机上轧辊在强烈扭振和冲击载荷作用下,导致了扁头的断裂.     

利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性

为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体发生脆性断裂,从加载到试件破坏P-WCMOD曲线一直呈线性;高强(钢纤维)混凝土和钢纤维、玻璃纤维水泥基复合材料发生半脆性断裂,P-WCMOD曲线在峰值荷载附近有较小的非线性区;而在PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)中观察到韧性断裂,在P-WCMOD曲线中出现明显的假应变硬化现象;脆性和半脆性材料的试件从起裂到破坏,预制缝端部仅出现一条裂缝,且最终沿这条裂缝贯通,对于PVA-FRCCs,预制缝端出现多条细小裂缝,并最终沿着主裂缝贯通.比较几种材料的水平外力总功值可知,PVA-FRCCs韧性最好,钢纤维混凝土次之,钢纤维水泥基复合材料稍差,玻璃纤维水泥基复合材料最差.     

10Cr9Mo1VNbN耐热钢的动态断裂韧度研究

采用自制的仪器化冲击试验机，研究了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢在７７～９２３Ｋ的冲击韧度和动态断裂韧度．结果表明：在１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢下平台温度范围内，缺口试样冲击能量的绝大部分用于裂纹萌生；在韧脆转变区及上平台范围内，裂纹扩展消耗大量的能量，断口的形貌观察证实了这一点．采用带预制疲劳裂纹的夏比冲击试样的示波冲击试验，可以测量材料的动态断裂韧度，并且它比冲击韧度能更敏感地反映材料脆性断裂趋势．动态断裂韧度值的变化与延伸带宽度、启裂区宽度和启裂区内韧窝尺寸有相同的趋势     

Mechanical properties and fracture toughness of rail steels and thermite welds at low temperature

Brittle fracture occurs frequently in rails and thermite welded joints, which intimidates the security and reliability of railway service. Railways in cold regions, such as Qinghai-Tibet Railway, make the problem of brittle fracture in rails even worse. A series of tests such as uniaxial tensile tests, Charpy impact tests, and three-point bending tests were carried out at low temperature to investigate the mechanical properties and fracture toughness of U71Mn and U75V rail steels and their thermite welds. Fracture micromechanisms were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) on the fracture surfaces of the tested specimens. The ductility indices (percentage elongation after fracture and percentage reduction of area) and the toughness indices (Charpy impact energy A_k and plane-strain fracture toughness K_IC) of the two kinds of rail steels and the corresponding thermite welds all decrease as the temperature decreases. The thermite welds are more critical to fracture than the rail steel base metals, as indicated by a higher yield-to-ultimate ratio and a much lower Charpy impact energy. U71Mn rail steel is relatively higher in toughness than U75V, as demonstrated by larger A_k and K_IC values. Therefore, U71Mn rail steel and the corresponding thermite weld are recommended in railway construction and maintenance in cold regions.