木结构榫卯节点耐火极限试验研究

为研究我国古建木结构榫卯节点的抗火性能,进行了4个燕尾榫榫卯节点的耐火极限试验、以及1个未受火对比试件的承载力试验研究.承载力试验表明,未受火对比试件的梁跨中竖向位移基本随荷载线性变化,没有明显屈服点,延性较差.根据该对比试件的承载力试验值、以及各耐火极限试件持荷比参数取值,确定了耐火极限试件的预加恒定荷载值.耐火极限试验中,持荷比25%,37.5%,50%试件的耐火极限分别为59,44,21min,持荷比50%并涂有防火涂料试件的耐火极限为58min,表明持荷比的减小、以及采用防火涂料均可显著提高耐火极限.温度数据表明,持荷比对温度上升速率没有明显的影响,榫头与卯口之间2~4mm的微小间隙对传热的影响几乎可以忽略.     

装配式轻钢楼盖受力性能试验研究与参数分析

为研究装配式轻钢楼盖的受力性能,文章通过对楼盖试件进行模拟竖向均布荷载作用的静载试验,分析了楼盖的竖向承载力、挠曲变形、应变规律和双向受力性能。研究结果表明:试验楼盖具有较高的承载力,按照2.5 kN/m~2的恒荷载作为使用荷载来计算,开裂荷载是正常使用荷载的2.22倍,破坏荷载是正常使用荷载的3.63倍。在加载过程中楼盖梁-板连接件表现出良好的传力性能;同时通过有限元模拟对楼盖进行了参数分析,得出4个参数对于楼盖的承载能力与变形的影响。     

形状记忆合金作为钢框架混凝土墙结构抗剪连接件性能研究

目的利用形状记忆合金的超弹性,制成抗剪连接件应用在钢框架混凝土墙结构,解决传统抗剪连接件在地震或其他动力荷载作用下发生低周疲劳破坏的问题.方法对传统推出试验方法进行改进,即中间混凝土块两边为H型钢,便于水平力的施加,试验过程中考虑水平力、截面尺寸等因素对抗剪连接件力学能力的影响.结果施加0 kN、2 kN和3 kN水平力的抗剪连接件极限承载力分别为28.2 kN,23.4 kN,22.7 kN,位移量分别为4.63 mm,1.84 mm,1.47 mm.直径8 mm抗剪连接件极限承载力为42.6 kN,位移量分别为2.03 mm.C35混凝土等级条件下抗剪连接件极限承载力为31.3 kN,位移量为1.54 mm.结论水平力的施加会降低抗剪连接件的承载能力和位移量,水平力施加越大,抗剪连接件的承载力和位移量越小;增加抗剪连接件的截面尺寸和混凝土等级可以有效提高抗剪件的承载能力.     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力;并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳的弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力,并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

钢管混凝土拱桥极限承载力的参数研究

以主跨460 m的中承式钢管混凝土拱桥--巫峡大桥为研究对象,应用双重非线性有限元法对钢管混凝土拱桥的极限承载力进行了参数研究.研究参数包括初始缺陷、荷载形式及其作用方式、体系温度、矢跨比、管内混凝土强度,含钢率等.分析结果表明:初始缺陷、集中荷载作用方式以及体系温度对结构极限承载力影响不明显;均布荷载的作用方式、矢跨比、管内混凝土强度以及含钢率是影响结构极限承载力的几个关键因素.     

贯穿钢筋在波形PBL连接件中的影响研究

为了研究贯穿钢筋直径对波形PBL连接件极限抗剪承载力的影响,设计了贯穿钢筋直径分别为16 mm、20 mm和25 mm三组PBL连接件推出试验试件,通过使用5 000 kN的加载试验机对试件进行加载试验,测量出试件中工字钢与混凝土板之间的相对位移,并绘制出试件的荷载位移曲线.试验结果表明,当贯穿钢筋直径从16 mm增加到20 mm时,波形PBL连接件的抗剪承载力随着贯穿钢筋直径的增加而提高,当贯穿钢筋直径从20 mm变到25 mm时,波形PBL连接件的抗剪承载力虽在增加但增幅明显下降.     

深部开采梯形棚支护棚腿底部合理约束的确定

为了充分发挥围岩自承载力和梯形棚支架支撑作用,针对新集三矿普通梯形棚支护工程实际,分析了围岩表面容许位移量以及支架极限承载力,确定了棚腿底部合理水平支撑抗力系数和垂直支撑抗力系数及其合理约束。结果表明,煤和泥岩围岩表面容许位移可取200 mm,泥质砂岩和砂质泥岩围岩表面容许位移可取100 mm,12#矿用工字钢水平极限承载力和垂直极限承载力分别为40 kN/m和65 kN,合理水平支撑抗力系数m=2.0×105kN/m3,垂直抗力系数为K1=1.8 MPa/m,混凝土垫块合理尺寸a=600 mm,b=450 mm,h1=200 mm,t1=100 mm,t2=100 mm,应用于工程实际,取得了较好的工程实际效果。     

钢与高强混凝土组合梁变形性能试验研究

通过钢与高强混凝土组合梁的试验研究 ,得到其荷载 挠度曲线 ,分析其变形性能·在荷载作用下 ,钢梁与混凝土板交接面处出现相对滑移 ,导致组合梁的承载力降低 ,刚度变小 ,变形加大 ,考虑交接面相对滑移对钢与高强混凝土组合梁的变形影响 ,利用弹性分析理论建立了钢与高强混凝土组合梁的变形微分方程 ,得到了跨中集中荷载、均布荷载及对称集中荷载作用下的钢与高强混凝土组合梁的变形计算公式 ,计算结果与试验结果对比 ,二者吻合良好     

双向张拉索-混凝土结构静力分析

结合张弦梁的结构特点,对双向张拉索-混凝土结构进行静力分析.对双向张拉索-混凝土结构与普通混凝土井字梁在极限荷载与重力荷载分别作用下的位移,应力与裂缝情况,进行对比与分析.结果表明:双向张拉索-混凝土的跨中挠度、承载力都有提高；跨中裂缝减少；受拉钢筋最大应力值减小等.     

端部不等高的钢-混凝土组合梁受力性能试验研究

目的研究端部不等高的钢-混凝土组合梁的整体力学特性,为变截面钢-混凝土的研究提供参考.方法制作两组1:15的缩比例的端部不等高的钢-混组合梁并对其进行试验研究;分别对两个试件采用跨中单点加载与两点对称加载两种加载模式,测试参数为极限荷载、挠度、滑移以及截面应变等.结果单点加载的极限承载力和跨中最大位移为669.51 kN和26.45 mm,两点对称加载的极限承载力和跨中最大位移为924.94 kN和15.35 mm.两点对称加载的破坏模式主要为剪切破坏,单点加载的破坏模式为剪切、弯曲与局部承压并存.结论平截面假定适用于端部不等高的钢-混凝土组合梁的截面应力分析.与传统等截面钢-混凝土组合梁相比,端部变高度的钢-混凝土组合梁具有更大的抗弯刚度和抗剪承载能力.     

焊钉集群式后结合超高性能混凝土组合桥面板抗弯性能

为考察焊钉集群布置对后结合超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板受力性能的影响,进行常规均匀焊钉布置组合桥面板及群钉布置后结合组合桥面板试件的弯曲荷载试验和基于材料塑性损伤模型的有限元参数化分析。试验结果表明,群钉布置与均匀焊钉布置试件破坏模式特征均为UHPC板压溃、钢结构U肋底面屈服,二者弹性抗弯刚度分别为232kN·mm^-1及213k N·mm^-1,承载力分别为2 154 kN及2 049 kN。U肋屈服前,两试件的界面最大滑移值均小于0.2 mm。两试件应变分布及发展规律相似,截面应变分布均近似服从平截面假定。参数化分析结果表明,群钉孔纵向布置间距由600 mm增至1 200 mm,承载力及弹性刚度无明显变化。群钉孔尺寸相同时,孔间距对UHPC黏结界面结合状态无显著影响。间距600 mm相较1 200 mm布置可更好地保证焊钉受力安全性及截面组合效应。综合对比参数化模型抗弯性能,纵向间距600 mm结合群钉孔内2×3群钉布置对正弯矩作用下后结合钢-UHPC组合桥面板受力状态改善更为有利。     

大直径钻孔灌注桩承载力试验研究

以某大直径桩基础工程为例,进行了5根φ1 500 mm试桩的竖向与水平静载荷试验,实测得到了桩的荷载-沉降曲线、不同桩身截面的轴力、水平力-位移-时程曲线、水平力位移梯度关系、临界承载力以及地基土水平抗力系数,探讨了大直径钻孔灌注桩的竖向荷载传递机理和水平荷载承载特性.试验结果表明:大直径灌注桩承载力由桩侧阻力与桩端阻力共同承担,但表现出很强的摩擦桩特征,这与桩长过长、桩底岩层较软以及成桩方法有关;在竖向荷载作用下,桩侧阻力由上至下逐步发挥,并逐步达到相应的极限状态;单桩水平最大位移可以取10 mm,水平承载力可取900 kN.建议采用位移控制设计此类桩基.     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

车辆荷载影响下深基坑开挖稳定性分析

为分析车辆荷载对深基坑开挖稳定性的影响,文章将车辆荷载分别等效为集中静荷载和均布条形荷载;以实际工程为例,使用Midas/GTS软件,分别建立集中静荷载、均布条形荷载及无车辆荷载作用下的深基坑开挖有限元模型,计算并分析该基坑的锚索应力、桩顶水平位移、基坑外地面沉降值,并与实际监测数据进行对比。分析结果表明:车辆荷载对深基坑开挖的稳定性是有一定影响的;基坑周边支护结构距离车辆荷载越近,支护结构的内力及水平位移受车辆荷载影响越大;将车辆荷载等效为集中静荷载,数值模拟结果与监测数据符合较好。文中分析结果可为类似基坑工程中考虑车辆荷载的影响提供参考。     

大跨度深水高桩码头纵梁形式优化设计研究

本文针对深水高桩码头的纵梁结构形式进行了拓扑优化计算,本文首先进针对在400kN/m均布荷载作用、不同矢跨比条件下行了一系列拓扑优化计算,并对优化计算结果中的小矢跨比模型建立了精细有限元模型进行验证。于此同时,本文还计算了不作加强处理的拱圈荷载响应和仅作简单加强的拱圈荷载响应。计算结果显示,优化计算结果可以更加有效的减小拱式纵梁结构的最大挠度和大主应力值。     

施工期混凝土结构可变荷载的调查统计分析

对西安市及周边地区6个在建混凝土结构的施工期可变荷载进行了调查,采用不同的统计分析方法对调查结果进行统计分析,研究施工期可变荷载随施工过程的变化规律,对比了剪力墙结构和框架结构施工期可变荷载的差异,给出了混凝土结构施工期可变荷载标准值的建议取值,并与相关研究成果和现行规范进行了对比分析。研究结果表明:各工程施工期可变荷载的调查结果均服从极值Ⅰ型分布或指数分布;结构类型相同的工程施工期可变荷载随施工过程的变化规律基本相同;统计样本单元划分越细,得到的可变荷载标准值越大;工作面材料堆放越集中,不同统计分析方法得到的荷载标准值差异越大;竖向构件施工阶段剪力墙结构的施工期可变荷载值明显大于框架结构,其他阶段2种结构施工期可变荷载值较接近;将一个施工周期划分为竖向构件施工、搭支撑、水平构件施工及拆支撑4个施工阶段,混凝土结构各阶段施工期可变荷载标准值的建议取值分别为1. 894 kN/m~2、1. 716 kN/m~2、1. 295 kN/m~2、1. 998 kN/m~2。     

简支组合桁架的翼缘有效宽度研究

钢-混凝土组合桁架在竖向荷载作用下,翼缘板中存在剪力滞后现象,设计中普遍采用翼缘有效宽度的概念。文章针对组合桁架简支组合梁体系,采用非线性有限元方法,探讨了宽跨比、跨高比、荷载类型、剪力连接程度和混凝土板厚度等参数变化对翼缘有效宽度的影响。并对均布荷载作用下的简支组合桁架的翼缘有效宽度的影响参数做了敏感性分析,提出弹性状态下组合桁架有效宽度的简化公式。     

初始弯曲应力对冻融-碳化后钢筋混凝土梁承载力影响分析

为研究弯曲应力对冻融-碳化作用下在役钢筋混凝土梁桥承载力的影响,设计并制作了8片钢筋混凝土梁,采用自行设计的持荷装置对试验梁进行弯曲应力加载,并置于环境实验室中进行冻融-碳化耦合腐蚀,再对腐蚀后的试验梁进行荷载试验。对不同弯曲应力水平下的钢筋混凝土试验梁进行裂缝分析、应变特征分析和承载力的研究,并建立有限元数值模型,将其与试验结果进行对比分析。研究结果表明:随着初始弯曲应力水平的增加,2组试验梁破坏形态由1条主裂缝变为多条裂缝并存,并且延性明显降低;跨中压应变斜率及拉应变均逐渐增大,跨中应变分布已经不能完全符合平截面假定。根据试验梁的荷载位移曲线可知,混凝土强度等级的提高明显提升了试验梁抗冻融-碳化腐蚀的能力;弯曲应力水平增加会导致试验梁的承载力(屈服弯矩、极限弯矩)降低,且其大致呈线性关系。通过ANSYS有限元数值模拟与试验梁的承载力实测数据对比,归纳出冻融-碳化作用下不同弯曲应力水平对钢筋混凝土梁材料本构的修正系数φ,可为严寒区在役钢筋混凝土桥梁承载力衰减分析评估提供参考和简化分析方法。     

水平力(H)-扭矩(T)组合受荷桩承载特性模型试验研究

为探讨单桩基础在桩顶水平力(H)-扭矩(T)组合作用下的承载特性,研制了H-T组合加载装置.通过室内砂箱模型对比试验,获得了8组H-T组合工况下的桩身内力变形与承载力结果.其表明:相比于单一水平受荷或受扭桩的极限承载力(Hu或Tu),两种荷载的不同大小组合与加载顺序(H→T或T→H)均会导致相应桩身承载力的减小,且H→T组合的影响要比T→H组合明显,如2Tu/3→T时桩身水平承载力减小约12.4%,而2 Hu/3→T组合下桩身扭转承载力减幅达48.5%,故工程设计时不宜基于叠加原理计算HT受荷桩的承载力.在此基础上,采用基于MATLAB编制的可考虑桩周土约束及H-T耦合效应的改进杆系有限元法计算程序求解了不同工况下的H-T组合受荷桩的桩顶扭转角及桩身扭矩与弯矩,并将计算结果与模型试验值进行了对比分析.