徐变对钢管混凝土拱桥拱肋截面应力重分布的影响

采用混凝土徐变理论及有限单元法,并考虑混凝土的弹性后效及混凝土受四周约束作用的徐变特性,对任意形状拱肋截面的钢管混凝土拱桥的应力重分布进行研究,推出短期荷载作用下截面应力和在长期荷载作用下应力重分布的半解析表达式,提出要应的分析及实施步骤,分析表明,徐变对钢管混凝土拱桥的截面应力重分布非常显著,如与外荷截作用下的应力相叠加,则可能会恶化结构构件的工作。     

CFST构件考虑长期荷载作用的设计荷载计算公式

利用混凝土徐变理论,并考虑混凝土的弹性后效及受四周约束作用的徐变特性,提出一个在长期荷载作用下钢管混凝土（CFST）构件任意形状截面构件的设计荷载计算公式,该公式涉及徐变特征值,钢管和混凝土的弹模比及截面几何特征,偏心等因素,可供编写钢管混凝土构件设计规范及设计人员参考。     

约束扭转状态下钢管混凝土抗扭承载力的有限元建模及参数分析

随着建筑结构跨度的不断增加以及形式的多样化发展,使建筑物抗扭性能的研究变得尤为重要.运用大型有限元通用软件ANSYS建立约束扭转状态下钢管混凝土构件的有限元实体模型,模拟其受扭全过程的荷载-位移曲线,并对该有限元模型进行验证.在此基础上,选取含钢率、钢材屈服强度、混凝土强度和长细比作为参数进行有限元参数分析,探讨这4个参数与抗扭承载力的相关关系.结果表明:长细比对约束扭转状态下的钢管混凝土抗扭性能有一定的影响,混凝土强度和钢材强度对抗扭承载力的影响基本是独立的,而混凝土对钢管混凝土抗扭承载力的影响不能忽略.     

变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力

变截面钢管混凝土格构柱的轴压试验结果表明,随着试件高度的增大和柱肢坡度的减小,其极限荷载逐渐降低.基于上述规律,在等截面钢管混凝土格构柱计算框架的基础上,研究了变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的计算方法.提出变截面钢管混凝土格构柱等效长度的概念和等效长度法的计算公式,其承载力计算结果与试验结果吻合良好.最后在有限元数值分析验证的基础上,给出适合工程应用的四肢变截面钢管混凝土格构柱轴压极限承载力的实用算法,为钢管混凝土设计规程的进一步完善提供参考.     

考虑徐变的钢管混凝土拱桥动力分析

随着钢管混凝土应用的逐渐增多,对实际工程非常重要的徐变问题也日渐突出,而徐变对钢管混凝土结构动力响应的影响还研究甚少.为此推导了钢管混凝土轴心受压构件的徐变计算方法,建立了丫髻沙大桥有限元模型.实际测量值与已有研究成果对比表明,建立的有限元模型能够反映实际结构的动力和静力特性.基于继效流动理论和钢管混凝土统一理论,计算分析了徐变对丫髻沙大桥自振频率和动力响应的影响.结果表明徐变对桥自振频率和动力响应影响较大,特别是在徐变发生的早期阶段.     

异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法研究

为方便T形、L形和十字形钢管混凝土柱的工程设计,结合国内外相关规程计算方法,采用自编程序对异形钢管混凝土柱压弯相关方程曲线进行了计算分析,提出异形钢管混凝土柱偏压承载力统一算法,最后对不同截面形式及构造的异形钢管混凝土柱偏压承载力进行了算法验证.结果表明:统一算法力学意义明确,操作简单易行,具备一定的安全储备;承载力试验值与计算值比值的均值为1.1~1.4,其计算精度与荷载作用截面的工程轴有关.统一算法的提出补充完善了异形钢管混凝土柱计算理论,利于异形钢管混凝土结构的推广应用.     

考虑徐变的钢管混凝土拱桥结构分析

钢管混凝土拱桥的建造过程可以分为相互联系的三个阶段：拱肋施工阶段、桥面系统施工阶段和使用老化阶段。计算中要考虑它们共同对结构的影响。在使用老化阶段,拱桥在徐变会影响其变形和内部受力状态。通过使用ACI209密闭混凝土的徐变公式和逐步计算法,根据拱桥在徐变过程中的特点,利用有限元工具计算出拱桥的徐变结果。从计算结果可以看出,钢管混凝土拱桥的徐变与普通有干燥的混凝土是不同的,表现在对数时间坐标上,其徐变变形即使在几十年后也不会趋于水平。     

混凝土扭转剪切徐变试验方法及其应用

为研究大跨径混凝土梁桥在长期变形分析时剪切徐变的影响,针对剪切徐变系数的取值问题,提出一种基于扭转的剪切徐变试验装置和测试方法,并开展三组混凝土试件的剪切徐变试验研究;获取375 d的徐变系数曲线,利用现行规范模型的参数修正,对剪切徐变的发展规律进行分析,并通过有限元对结果进行验证.研究结果表明:基于扭转的剪切徐变试验装置可对构件进行有效加载;通过扭转剪切得到的徐变系数计算公式可用于试验数据分析;C30混凝土试验剪切徐变终极值为规范轴压徐变终极值的2.26～2.63倍,剪切徐变在受荷早期的发展低于轴压徐变,但后期逐步加速;受扭构件等剪切影响显著的结构徐变计算应考虑剪切徐变效应.     

钢管混凝土拱桥徐变系数模型对比分析

ACI 209R-92和CEB-FIP MC90是钢管混凝土拱桥徐变效应计算时常用的两种徐变系数模型.通过对比ACI 209R-92和CEB-FIP MC90两种徐变模型的差异与共同点,运用有限元软件计算钢管混凝土拱桥实桥在这两种徐变模型下的徐变效应.对11座钢管混凝土拱桥从空钢管合龙至成桥10年后的计算分析表明,两种模型计算结果的差异基本小于5%.CEB-FIP MC90模型为工程人员所熟悉,推荐国家规范《钢管混凝土拱桥技术规范》采用.     

一种计算支座约束影响下连续组合梁徐变次内力的解析方法

为合理方便地计算支座约束影响下连续组合梁的徐变效应,预估组合梁长期力学性能,基于力法基本原理和混凝土徐变本构方程,分解了连续组合梁截面应力重分布和结构支座约束内力重分布的耦合关系,推导了连续组合梁在支座快速约束和缓慢约束两种情况下的徐变次内力解析公式,并通过理论和数值方法对算例进行分析.计算表明:徐变对支座沉降约束起有利作用,组合梁徐变次弯矩受截面内部应力重分布影响,受重分布系数控制,随组合梁截面混凝土与钢梁的刚度比变化,内部应力和外部内力相互影响,且与徐变系数和老化系数相关.采用该方法可较方便地计算连续组合梁在支座约束变化下的内力,公式推导建立在清晰的力学基础上,计算结果能较有效地反映组合梁力学特征,是对组合梁长期力学性能计算方法的一种有效补充.      

强蠕变软土条件下地铁基坑的施工变形特性分析

以宁波市地铁1号线东环南路站基坑工程为研究对象,分析了基坑工程围护结构变形和外围地表沉降的变化规律.结果表明,基坑开挖对围护结构变形及外围土体沉降的影响具有明显的时间效应,施工过程中应严格控制深层土体的开挖时间,并需要及时架设支撑及浇注混凝土底板.同时,结合有限元数值计算和位移转化系数的方法推算了考虑软土强蠕变性的基坑变形长时位移,所得结果与其监测结果相吻合,从而验证了所采用的监测方法的可行性.
     

高层钢结构施工过程时变模型理论与跟踪监测

针对混凝土的时变变形对钢管混凝土组合结构施工过程中结构受力的影响,基于CEB-FIP中的混凝土时变模型,提出了对钢管混凝土组合高层框架结构进行施工过程计算的时变模型,以考虑结构的施工顺序和诸如混凝土的收缩、徐变等时变效应的影响以反映此类结构的真实特性.通过某21层钢混组合高层框架结构的数值模拟与现场监测结果的对比表明:提出的分析模型能够真实反映结构复杂的施工过程及材料时变特征和结构几何非线性对结构性能的影响,数值模拟结果表明混凝土收缩和徐变引起的结构变形在高层结构设计中不容忽视.     

考虑流变特性的软土长时位移分析方法及其应用

建立了一种以有限元法瞬态力学状态模型与土体位移时效系数相结合的经验型软土长时位移计算方法,通过有限元数值方法模拟工程施工过程而得到软土的瞬时位移,并采用位移时效系数对软土的扰动位移进行时效性分析,将其瞬时位移转化为考虑流变特性的长时位移.其中,位移时效系数的确定结合了软土的流变试验和现场工程的最不稳定时间,反映了软土的流变状态.同时,以宁波市东环南路地铁站基坑工程为例进行了位移时效性分析,以验证所建方法的有效性.结果表明,计算所得软土的长时位移值与现场的监测结果较吻合.     

单轴压缩作用下CFST柱的声发射特征

通过对不同配筋率和不同壁厚钢管混凝土(CFST)柱进行单轴压缩声发射试验,对比分析了各试件破坏全过程的声发射信号特征.试验结果表明:试件的整个破坏过程可分为弹性段、弹塑性段、强化段和失效段四个阶段,声发射特征参数变化与试件破坏过程表现出较好的对应关系.声发射累积能量和累积撞击数均随荷载的增加而稳步增加;b值经历了缓慢上升、平稳波动、迅速下降的变化,反映了试件内部裂纹的逐步扩展情况;通过对声发射RA值、AF值分析可知,钢管混凝土柱的破坏过程既产生拉伸型裂纹又产生剪切型裂纹,随着荷载的增大,破坏中剪切型裂纹所占比例逐渐增多.研究表明声发射技术可以有效监测轴压下钢管混凝土柱的损伤状态.     

大跨度钢管混凝土窄拱桥稳定性可靠度分析

铜瓦门大桥是一座主跨238 m、桥面宽10 m、宽跨比1/23.8的中承式钢管混凝土提篮拱桥.该桥设计采用了只由两根钢管混凝土弦杆和钢管腹杆组成的平面桁架拱肋.稳定安全性成为该桥结构设计的控制因素.首先根据钢管混凝土拱桥主要理论,在充分考虑材料性能、结构几何参数和计算模式的不定性基础上,建立了拱肋5个典型截面稳定性失效模式下的功能函数,获得了拱肋局部稳定性的可靠指标,各可靠指标均满足公路桥梁结构构件安全等级为一级的延性破坏目标可靠指标要求.然后采用与结构可靠度几何法相结合的响应面样本选取的新方法,进行了整体稳定性的可靠度研究,计算结果为平面桁架式拱肋的应用提供了理论基础,并进一步证明平面桁架式拱肋为大跨度钢管混凝土窄拱桥提供了一个有效的竞争方案.     

变截面平缀管式钢管混凝土格构柱的抗震性能

应用OpenSEES通用程序建立变截面平缀管式钢管混凝土格构柱有限元模型,试件的分析结果与拟静力试验结果吻合良好。以柱肢坡度为计算参数,对四肢变截面平缀管式钢管混凝土格构柱开展抗震性能研究,探讨了构件的耗能能力、骨架曲线、结构延性、刚度退化等方面的受力性能和规律,并与等截面钢管混凝土格构柱进行对比研究。在此基础上进一步分析了轴压比、试件高度(长细比)、平缀管竖向间距、柱肢含钢率、支主管管径比、钢材屈服强度、混凝土强度等参数对变截面平缀管式钢管混凝土格构柱抗震性能的影响,为钢管混凝土计算理论的进一步完善和变截面钢管混凝土格构式桥墩的工程应用提供参考。     

钢管混凝土框架力学性能的简化二阶弹塑性分析

为快速得到钢管混凝土柱-钢梁框架的荷载-位移曲线,提出了一种简化二阶弹塑性分析方法。通过建立基于塑性铰理论的梁柱单元方程,采用变刚度法进行了钢管混凝土框架的二阶弹塑性分析。简化计算结果与有关试验结果及非线性有限元计算结果总体上吻合较好,在此基础上,给出了单层钢管混凝土框架的荷载-位移曲线的实用计算方法。     

高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变效应

研究高层钢筋混凝土结构考虑建造过程的收缩徐变变形的结构分析理论及方法,采用较精确的弹性老化徐变理论的徐变公式,导出简单的超静定混凝土结构力和位移的本构方程,通过直接积分得出近似解析解,并和有限元法结合,建立了高层建筑考虑建造过程,收缩和徐变效应的计算模式,同时编制了对应的计算机程序（TBSCE）,可节省大量计算机内存和机时,文中给出了30层高层钢筋混凝土结构算例,计算结果表明,建造过程和收缩徐变效应明显,应引起工程界密切注意。     

大体积混凝土温度应力松弛系数的优化确定

分析了影响混凝土徐变的诸因素,提出估算大体积混凝土徐变度的数学模型;根据国内徐变试验资料,用优化方法确定了公式参数.在此基础上按弹性徐变理论推求出混凝土的应力松弛系数,编制成便于实用的计算表格.算例表明,本文提出的估算方法,在总体上均优于其他公式,可满足工程设计的实用要求.     

钢管混凝土的体积形变研究及其膨胀模式的改善

分析了钢管混凝土的收缩与膨胀特性,认为冷缩和徐变收缩是造成膨胀钢管混凝土收缩的主要原因,混凝土是按照弹性回伸机理进行补偿收缩的。针对膨胀钢管混凝土的特点,开发出储能延迟膨胀剂,采用该种膨胀剂改变了钢管混凝土传统补偿收缩模式,使钢管混凝土按照延迟膨胀模式进行,减少了自应力的损失,有效利用了膨胀能,大大提高了钢管混凝土的承载力。