连续配筋水泥混凝土路面的临界荷位

以三板系统模拟连续配筋水泥混凝土路面,计算获得了连续配筋路面的临界荷位.引入接缝混凝土板的传力杆设计理念,确定了连续配筋路面横向裂缝处钢筋的传荷刚度计算公式.同时,以有限元方法建立了CRCP横向裂缝处混凝土的传荷刚度计算公式.裂缝处传荷刚度的确定,为模拟CRCP荷载应力计算提供了关键参数.有限元数值计算表明：三板系统中,当边板长度大于4 m时,边界条件将不对应力计算产生影响.对于双车道路面,计算所得的板宽向最大应力位于左车道外侧车轮板底的轮迹中心处,此时的路面荷位为标准轴载位于路面右边边缘且靠近裂缝边缘,推荐此荷位作为路面承载力检验的核算位置.     

下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥拱脚有限元应力分析

采用三维块体单元,进行了大汾北水道特大桥拱脚结点空间有限元分析.计算结果表明:拱脚结点以纵桥向受压为主,结点内部应力分布较均匀,总体受力合理,满足设计要求.但施工中应注意刚度突变处以及预应力锚点等应力集中区域的施工质量,并建议进行局部钢筋网的加强,便于应力的分散.     

斜交框架箱涵结构在钝角处的受力和配筋特点

运用自编框架箱涵计算软件及ANSYS有限元通用软件,对斜交框架箱涵结构进行了空间结构受力和配筋特点分析,对正交框架箱涵、斜交10°～40°框架箱涵,运用斜交转正交计算理论和斜交计算理论分别进行了计算分析.结果表明:斜交框架箱涵结构随斜交角度的增大,钝角处的弯矩呈现递增趋势;运用斜交转正交计算理论计算得到的钢筋拉应力,比斜交计算理论得到的钢筋拉应力偏大,这种差值随斜交角度的增加而变大,使得大角度斜交框架箱涵的配筋量增大;运用斜交转正交计算理论得到的混凝土的压应力比斜交计算得到的混凝土压应力偏小,计算差值在10°时达到最大为2.03 MPa.最后,根据斜交框架箱涵结构钝角处的受力特点提出了钝角处的配筋建议.     

独塔自锚式悬索桥主缆锚固节点三维光弹性试验研究

对福州鼓山大桥主缆锚固区进行三维光弹试验,分析主缆锚固区局部应力分布规律和应力集中程度.结果表明:锚固区与箱梁间传力顺畅;锚垫块作用处、索孔周边、截面突变处、凹角等区域应力集中现象较为明显;索孔核心区上方、锚固区后部的横隔板出现较大的拉应力,在设计中应加强这些部位的构造措施和配筋.     

体外预应力锚固横梁拉应力域法配筋

针对体外预应力混凝土桥端锚固横梁内侧承受较大拉应力且传统配筋方法有所欠缺的现状,提出一种新方法——"拉应力域法"配筋:对于承受主拉、压应力,存在有规律的二维"拉应力域"实体结构,可连续划分二维"拉应力域切片",通过对各切片网格配筋的方式以承担混凝土拉应力的正交分量,并以"拉应力域深度"控制网格的纵向布置区域.以某体外预应力端锚固横梁为例,建立有限元模型,并考虑锚固端横、竖向预应力的影响.应用拉应力域法配筋的分析结果表明,锚固端横、竖向预应力对于配筋量有较大影响,原设计竖向钢筋过多,横向钢筋分布不尽合理,而拉应力域法可根据实际应力分布来配筋,结果更准确.     

保护层厚度及配筋参数对混凝土裂缝宽度的影响研究

混凝土保护层厚度和配筋参数是影响钢筋混凝土构件裂缝宽度的两个主要因素.本文通过设计配筋混凝土单轴拉伸试验,探究配筋混凝土的开裂过程,重点研究保护层厚度和配筋参数对配筋混凝土试件的裂缝宽度、裂缝间距的影响.试验结果分析表明,裂缝宽度随着钢筋应力的增大而增大;保护层厚度、配筋参数均为平均裂缝间距和平均裂缝宽度的主要影响因素;总结裂缝宽度随钢筋应力、保护层厚度以及配筋参数d/ρ的变化规律,为钢筋混凝土构件在实际工程中的裂缝控制提供依据.     

商品混凝土收缩应力试验研究

针对商品混凝土早期弹性模量是个变量,难以通过测其收缩应变直接得出收缩应力这一问题,提出了收缩应力的计算方法.通过量测81个配筋试件和素混凝土试件,从拆模起到180 d龄期内的收缩值,得到其各自的收缩应变.素混凝土试件可以自由收缩;配筋试件由于钢筋的约束,不能自由收缩,导致配筋试件比素混凝土试件收缩应变要小.利用配筋试件与素混凝土试件的收缩应变差值和钢筋混凝土间的拉压平衡条件,推导给出商品混凝土收缩应力计算公式和收缩应力时随曲线,并对收缩应力的影响因素进行了分析.     

BFRP筋连续配筋混凝土路面的配筋设计

建立BFRP筋连续配筋混凝土路面的均匀温降模型,考虑混凝土材料的干燥收缩以及基层约束作用,推导出裂缝控制指标(裂缝间距、裂缝宽度和筋材应力)的解析解公式,采用有限元方法验证解析解公式的有效性.利用解析法分析BFRP筋的配筋方案及其材料特性对裂缝控制指标的影响,推荐BFRP筋连续配筋混凝土路面的配筋设计指标.研究结果表明:随着配筋率的增大,裂缝间距、裂缝宽度以及筋材应力逐渐减小,相同的配筋率下采用小直径、小间距的配筋方案对控制裂缝更为有利;增大BFRP筋弹性模量、BFRP筋与混凝土的粘结刚度系数可减小裂缝间距和裂缝宽度,但对筋材应力影响轻微;应采取有效的工程措施来提高BFRP筋的弹性模量及BFRP筋与混凝土的粘结刚度系数.在BFRP筋连续配筋水泥混凝土路面的配筋设计中,建议裂缝平均间距限值为2.0 m,裂缝宽度限值为1.0 mm,CRC层配筋率不小于0.6%.     

配筋混凝土轴向拉伸试验条件下的应力-应变关系研究

混凝土应力-应变关系是混凝土构件承载力、变形分析及裂缝研究的重要参数.本文设计制作了配筋混凝土试件开展配筋混凝土试件轴向拉伸试验,通过分离钢筋与混凝土分别承受的荷载,获得不同配筋率下的混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线,分段拟合得到对应的应力-应变曲线方程,并探讨了配筋率对混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线的影响规律.     

地下钢筋混凝土岔管围岩稳定及结构数值分析

以国内某抽水蓄能电站的钢筋混凝土岔管工程为例,从围岩开挖支护、围岩与衬砌相互作用和钢筋混凝土结构等方提出了围岩、混凝土等材料的数值模拟方法,通过三维有限元线性和非线性计算,分析研究了地下钢筋混凝土岔管在施工、运行等工况下,围岩、衬砌结构的应力与变形,以及混凝土岔管结构配筋和配筋后应力、裂缝开展等问题.结果表明：在开挖阶段由于地应力释放在主、岔洞交叉处会产生拉应力,塑性区开展较深;正常运行工况在内水压力作用下岔管结构大部分区域存在拉应力,裂缝较大;检修工况在外水压力作用下仅在主、岔管交叉处存在拉应力区,裂缝较小;结构配筋时,轴向配筋应该由外水作用的工况来控制,环向配筋由内水作用为主的工况来控制.     

双搭接接头应力场的边界元分析

介绍了在弹性范围内二维粘接结构应力场的边界元分析。和有限元相比,可减少计算工作量,且可方便地计算界面应力。把粘接结构分为三个子区域,采用线性单元或二次单元建立子区域的边界元方程,再根据界面条件,建立了粘接结构的边界元方程;提出了子域法求解胶层内部应力场的方法。对双搭接接头进行了边界元应力分析,并和有限元结果进行了对比,从而证实本文方法的有效性。     

深水钻井隔水管单根基本参数确定方法

提出利用各种力学准则确定深水钻井隔水管单根基本参数的方法,包括单根主管与辅助管线参数、浮力块参数、隔水管接头参数等。结果表明:确定隔水管单根主管基本尺寸主要有环向应力准则、轴向应力准则和挤毁压力准则,根据环向应力准则得到的结果最保守;确定辅助管线参数主要依据等效应力准则;确定浮力块参数主要是合理确定浮力块的外径和密度;隔水管接头等级确定要依据规范考虑不同载荷工况进行选型设计。外径0.5334 m,内径0.48895 m的隔水管可应用于1.830 km深的水域,且隔水管系统中无须配置填充阀,辅助管线设计合理,浮力块选用3种密度可满足工作水深的需要,选配E级隔水管接头可满足使用要求。     

反向叠加应力法无损检测焊接残余应力

评述了焊接残余力检测常用方法的原理，适用范围和优缺点。利用结构钢中存在着一定程度的拉压异性，探索焊接残余应力无损测试的新方法。即利用碳素结构钢的拉伸，压缩弹性模量或拉，压状态下的泊松比存在大约3％的差值，进行了用反向叠加应力法无损检测焊接残余应力的研究，并将实验所得到的焊接残余应力值与盲孔法所得值进行比较。结果表明：建立在碳素结构钢拉压异性基础上的反向叠加应力无损检测法，在一定的条件下可用于测定焊接残余应力，具有简便，有效，精度高的特点。     

材料非线性接缝模型

针对在水利土木大型混凝土结构工程中 ,新旧混凝土及岩体与混凝土的交界面对结构的安全有重大影响的问题 ,提出一种材料非线性的接缝数值模型。该模型可以模拟大型混凝土结构工程中不考虑法向粘结作用的交界面。在该模型中 ,同时考虑了缝面在法向和切向方向的材料非线性 ,接缝张开时 ,缝面不传压不传剪不传拉 ;接缝闭合时 ,缝面传压传剪不传拉。接缝的切向刚度除了和切向应变相关以外 ,还与缝面的法向压应力相关 ,压应力越大 ,切向刚度越大 ,但也不能无限增大。该模型已经成功地应用于三峡水利工程中的永久船闸闸室边墙衬砌锚固力的优化研究之中并得到令人信服的结果 ,提高了非线性混凝土结构仿真结果的可靠性与置信度     

缝面位移控制压裂裂缝同步扩展数值模拟

分段多簇压裂是非常规油气藏有效动用的重要工艺,压裂裂缝的复杂程度是提高单井产量和控制储量的基础,储层裂缝的扩展形态受地层物性,压裂工艺参数影响较为复杂。因此,为探索压裂裂缝同步扩展的形态特征及影响因素,建立了分段压裂缝面位移参数控制裂缝扩展数学模型,通过典型井取心岩心力学实验和数值模拟,结果表明：分段压裂簇裂缝的同步扩展形态与井斜角密切相关。井斜角在90°减小至0°时,裂缝扩展形态特征由双翼对称向双翼非对称转变,90°时簇裂缝向外侧发生偏转,且在裂缝尖端和应力阴影区,最大、最小主应力方向均发生转向,更利于复杂缝网的形成;小于90°时,裂缝向内侧发生偏转。分段压裂簇间的应力干扰作用强度与压裂排量值正相关、与簇间距离值负相关。压裂排量大小对提高裂缝的缝长和缝宽的扩展距离作用明显,能有效提高单井控制储量范围,但缝宽的扩展存在上限;簇间距10 m时,每孔排量不低于0.12 m³/min才能有效形成簇间应力干扰;排量0.18 m³/min,簇间距离小于20 m时,裂缝间的应力干扰显著,最大与最小主应力方向均发生转向,更好形成复杂缝网,簇间距离大于20 ...     

宽梁-薄墙肢梁筋直锚节点试验

在宽梁-薄墙肢节点的弹性有限元分析基础上,对近似足尺的2个宽梁-薄墙肢梁筋直锚节点进行了试验,研究了宽梁节点区的受力和变形性能,特别是纵筋的受力、滑移以及节点区的破坏形态.有限元分析和试验表明:宽梁应伸进墙肢一定的长度,以使宽梁截面的弯曲应力沿着梁截面宽度分布均匀,充分发挥宽梁的抗弯能力;位于墙外侧的宽梁上部纵筋锚固环境较差,如果仅仅满足规范规定的锚固长度,不能保证节点的承载力和延性;节点区的宽梁箍筋对于凸出在墙外的宽梁上部纵筋的锚固具有比较重要的作用.如果节点区的宽梁箍筋数量不足,宽梁在节点区将出现较多斜裂缝,使结构的承载力和延性变差.最后还提出了梁筋直锚型节点受力的空间桁架模型.     

钢筋混凝土框架结构温度应力的一种算法

伸缩缝间距与温度应力及混凝土收缩产生的应力关系密切，《混凝土结构设计规范（GB50010—2002）》给出的铜筋混凝土框架伸缩缝间距取值比较原则化，如能保证温度应力及混凝土收缩应力不大于混凝土的抗拉能力，保证混凝土不开裂，则可确定伸缩缝间距。以单层框架为例，通过理论分析，计算出框架结构的温度应力，这将有助于伸缩缝间距的计算。     

弦支穹顶静力性能的理论分析及实物加载试验

分别采用上弦节点刚接和铰接的假定，利用ANSYS程序分析了某弦支穹顶屋盖结构的静力性能．结果表明，两种情况下的杆件内力和位移接近，可以采用上弦铰接假定进行弦支穹项的理论分析．对半索半杆形式的弦支穹顶进行了实物加载试验，阐述了加载制度、测点布置及试验过程，同时进行了钢丝绳弹性模量测试试验．比较分析了杆件应力和节点的试验值与理论值，结果表明：在低水平荷载下，杆件应力和节点位移吻合较好，高水平荷载下受试验环境影响，试验值大于理论值；随着荷载的增加，均出现外圈索张紧而内圈索松弛的现象，指出在弦支穹顶设计时应合理设置内环索的预应力值．理论分析和实物加载试验均表明弦支穹顶具有良好的受力性能，用钢量少，施工方便，造价低，具有广阔的应用前景。     

胶接、胶焊与点焊接头剪切拉伸疲劳行为

通过剪切拉伸疲劳试验测定车用结构胶接接头、胶焊接头和点焊接头在不同应力水平下的疲劳寿命.基于载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设,利用疲劳试验数据拟合出载荷-寿命曲线,以此表征三种接头的疲劳性能.同时,对胶接接头、胶焊接头和点焊接头的疲劳行为进行对比分析.研究表明:三种连接方式的疲劳试验数据具有较好的规律性;拟合结果证实了三种接头载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设的正确性;胶接接头的疲劳强度最高,而点焊接头最低;胶焊接头的疲劳断裂行为比胶接接头更为安全;通过胶焊工艺可以有效提高车身接头的疲劳寿命等.研究结论为车用结构胶胶接技术的应用提供了参考依据.     

正交异性钢桥面板栓焊接头疲劳性能研究

针对正交异性钢桥面板栓焊连接细节,设计制作两个足尺试验构件,进行了静载、疲劳试验,并建立了有限元计算模型.计算分析发现:纵肋螺栓接头中面外弯矩影响明显,内侧拼接板受力大于外侧;拼接板中纵向应力呈鞍状分布,两个试验构件的疲劳裂纹均在内侧拼接板的中间区域首先出现.建议栓焊接头按Eurocode中的71级或铁路桥梁钢结构设计规范中IX细节进行疲劳设计.通过有限元模拟计算,对拼接板进行优化设计,改善了栓焊接头的疲劳性能.