混凝土管片接头有效弯曲刚度比的解析计算模型

混凝土管片及其径向接头的横向弯曲刚度直接影响到管片衬砌的弯矩分布。当混凝土管片的混凝土强度等级、主筋面积和接头连接螺栓的面积已知时,建立了混凝土管片和接头的极限弯矩计算模型。基于混凝土梁弯曲时截面变形假定,解析推导得到管片和接头的极限曲率表达式。分别定义了混凝土管片和接头的有效弯曲刚度及其弯曲刚度比,提出了混凝土管片接头有效弯曲刚度比的解析计算模型。分别参考北京地铁4#、东莞至惠州城际轨道交通工程某穿越东江水下隧道和上海地铁13#线隧道的工程参数,计算管片接头有效弯曲刚度和管片弯曲刚度的比值并进行对比。研究表明,管片接头有效弯曲刚度和管片弯曲刚度比在9%到11%之间,管片接头在衬砌中可以近似简化为铰接形式来进行内力计算。利用ANSYS软件建立等刚度管片环与铰接管片环模型,对比结果显示管片接头的存在使管片最大弯矩减小,弯矩分布发生很大变化。利用等刚度模型和铰接模型进行的内力计算可指导管片配筋,为工程提供参考。     

极寒条件下东北地区地铁管片预制质量控制

本文结合哈尔滨轨道交通2号线的实践经验,针对哈尔滨地区极寒天气条件下的混凝土管片预制质量控制技术展开探讨.分别从混凝土管片冬季预制施工环境、施工准备、原材料选取、混凝土施工、管片的冬季养护以及成品管片存放等几个方面详细介绍了混凝土管片冬季预制施工过程中应当注意的问题.经实践证明,本文所介绍的管片冬季预制施工技术完全可以满足混凝土管片生产质量的要求,效果良好.     

预制管廊横向接头抗弯力学模型及取值方法

接头导致预制预应力综合管廊结构刚度分布不均匀,内力以及变形发生变化,而抗弯刚度是衡量管廊接头性能的重要指标以及评价管廊结构整体力学性能的重要参数.在考虑横向接头截面实际构造形式以及受力变形特点的基础上,通过内力平衡和变形协调条件,建立了可以表征接头截面从受力到破坏各阶段的力学模型以及相应的理论解析表达式.通过数值模拟的方法对接头抗弯刚度影响因素进行了敏感性分析,并在此基础上将理论计算结果与数值模拟结果进行对比,最后根据得出的抗弯刚度变化规律提出了管廊横向接头抗弯刚度两阶段取值方法,研究结果可为预制管廊的设计和理论分析提供参考.     

FRP筋在混凝土腐蚀环境中的应用研究

为了研究FRP筋在混凝土腐蚀环境中的应用,从FRP筋材料力学性能出发,通过与钢筋性能的对比,对FRP筋的抗拉强度、弹性模量以及应力应变关系进行了总结,同时分别分析了FRP筋在水分、温度变化以及碱性环境中其力学性能的变化,并通过构造内力平衡关系对FRP筋混凝土构件在腐蚀环境中的承载力进行了研究。研究表明:FRP筋应力应变关系呈线弹性变化,没有明显的屈服台阶,其抗拉强度比钢筋要大,但是弹性模量较小;当其应用于混凝土结构中时,可以提高结构的抗弯承载力,但在腐蚀环境中工作时,FRP筋的力学性能会发生变化,有效受拉面积也会削减,最终影响了结构的整体抗弯承载力,因此在计算腐蚀环境中FRP筋混凝土构件的抗弯承载力时需要考虑承载力的折减。     

预制管廊横向接头刚度理论计算模型及方法

基于已经完成的预制预应力管廊横向接头结构受力性能试验，在考虑预制混凝土应变影响、高强螺栓伸长和接头拼缝张裂形态的基础上，根据变形协调条件和内力平衡方程，提出了管廊横向接头的抗弯承载力以及刚度的理论计算模型.将理论计算结果与试验结果进行对比，两者吻合良好，由此验证了理论计算模型的正确性.该研究成果将为预制管廊安全性的评判以及设计优化提供理论依据.     

钢管混凝土格构式风力发电机塔架的设计与有限元分析

介绍了一种新型风力发电机塔架的设计过程,通过构造措施和内力计算设计了一个钢管混凝土格构式三肢柱风力发电机塔架.运用SAP2000软件进行建模分析,得出该塔架满足强度、刚度、稳定性要求,证实了本文提出的设计方法的可行性.     

管片预制拼装改进技术加固水下破损桥墩偏压试验

为解决水下桥墩加固过程存在填充混凝土强度损失大、管片套筒连接效果差、新旧混凝土界面粘结效果无法保证等问题,提出采用新型的自应力不分散混凝土作为填充混凝土,同时参考盾构衬砌改进混凝土管片套筒.为验证改进方法的加固效果,考虑桥墩初始损伤和偏压的影响,设计制作了3个试件并进行偏压试验.结果表明:采用管片预制拼装改进技术(IPCSAM)加固的墩柱,其偏压承载力较原墩柱提升60%～80%,损伤墩柱加固后的承载力可达到无损伤墩柱加固后的90%,加固效果良好;与原管片预制拼装技术相比,加固效率提高了10%.     

某新型预应力拉杆拱渡槽的MIDAS分析

结合南水北调工程中的某新型上承式预应力混凝土拉杆拱渡槽,运用三维有限元软件MIDAS/Gen对该渡槽的支撑结构——上承式预应力混凝土拉杆拱在各种工况下的内力分布规律进行分析,较全面地评价了其整体受力性能。     

某新型预应力拉杆拱渡槽的MIDAS分析

结合南水北调工程中的某新型上承式预应力混凝土拉杆拱渡槽,运用三维有限元软件MIDAS／Gen对该渡槽的支撑结构——上承式预应力混凝土拉杆拱在各种工况下的内力分布规律进行分析,较全面地评价了其整体受力性能。     

超浅覆土隧道管片试验方法研究

本文以管片变形与内力相似为原则,设计用油缸加载等效设计工况结构所受荷载。通过弯矩等效方法将混凝土管片的真实受力情况转化为管片模型试验中的受力状态,研究表明该方法能够很好地模拟超浅覆土状态下的管片受力和变形,对管片模型试验方案的设计和实施具有指导意义。     

超磁致伸缩驱动器的输出力动态响应特性

设计了一种新型超磁致伸缩驱动器,通过ANSYS有限元分析软件对超磁致伸缩驱动器的内部磁场进行了仿真。并搭建了输出力动态响应特性测试系统,通过改变外加电流与预紧力大小对驱动器的动态响应时间进行研究。实验结果表明,该驱动器的磁场设计合理;当电流小于2.5 A且预压力一定时,其输出力响应时间随电流的增大而减小;设计的驱动器在预压力达到300 N时输出力响应时间最短。     

中柱失效下钢管混凝土柱梁节点力学性能分析

为研究钢管混凝土柱—H型钢梁下栓上焊节点在中柱失效模式下钢梁的传力性能,设计了腹板连接板处开圆孔和长圆孔的2根试件,进行了静力加载试验研究,分析了钢梁的传力特性和不同机制对竖向荷载抗力的分担。结果表明:该新型节点远端钢梁试验时始终处于弹性状态,可采用相关公式计算钢梁内力;在贯通隔板范围内钢梁受其抗弯性能影响较大。试件屈服前主要由钢梁抗弯机制提供竖向抗力,屈服后转由悬索机制提供,整个试验过程钢梁抗弯机制并未消失,破坏前一直处于拉弯状态;腹板连接板开设长圆螺栓孔可以提高节点转动能力,更有利于钢梁轴力提供竖向抗力。同时,提出并验证了该新型节点形式在框架结构中刚性连接的假定,给出了极限面荷载参考值。     

基于K60的自平衡智能车设计研究

两轮自平衡车结合了两轮同轴、独立驱动、悬架结构和倒立摆模型的自平衡原理,是一种在微处理器控制下始终保持平衡的新型代步工具。设计了一款基于MK60DN512ZVLQ10的智能小车系统,在无人控制的情况下,有效地控制两轮小车的运动速度,实现了两轮小车自平衡、自动变速、自动避障、自动停车、翻越坡道等功能,并沿着赛道实现自动循迹。     

输水隧道管片环弯矩调整系数试验与分析

由管片错缝拼装的隧道衬砌圆环中,接头部分的挠曲刚度小于与之邻接的管片的挠曲刚度,接头部分承受的弯矩不同于管片承受的弯矩.目前,考虑接头的影响主要通过弯矩调整系数ξ来实现.但是弯矩调整系数ξ还没有通用公式,一般需要通过足尺试验来确定.由于时间和成本问题,所有隧道工程都做足尺试验不现实,故工程中经常需要借鉴类似工程的经验,这必然带来很大的随意性.以上海市青草沙输水隧道工程为依托,进行输水隧道管片弯矩调整系数的足尺试验,改变作用在管片上的径向力P和轴向力F,得到了弯矩调整系数ξ和弯矩M、轴向力F、一环管片长度L的关系公式,对隧道衬砌设计有一定参考价值.     

自适应微摩擦综合测试仪的研制与纳米润滑实验研究

描述了作者研制的自适应微摩擦综合测试仪的基本原理。采用多用途自适应浮动结构、精密刀口杠杆加载结构和摩擦力精密测量系统,可精确地加载和测量ｍＮ量级的摩擦力。研究纳米膜在各种润滑方式下的摩擦学性能,同时采用相对光强光干涉法,检测纳米级的润滑膜厚以及润滑状态的变化。以１０＃标准粘度液作润滑剂,分别用面接触浮动润滑副和点接触浮动润滑副作实验,研究了其摩擦因数和润滑膜厚度随载荷、速度和运动方式（点接触纯滑动和纯滚动）的变化规律,并验证了仪器的实验性能。     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

折腹式组合梁桥考虑剪切变形的挠度计算

提出考虑剪切变形的弹性弯曲理论分析折腹式组合梁桥.通过假定位移场,建立内力平衡方程、变形协调条件以及物理方程,依据边界条件和荷载工况求出解析解.以折腹式I型和箱型梁为算例,将该理论结果和有限元计算及试验结果进行比较,验证其妥当性.基于该理论得出跨中挠度简化计算式,给出考虑剪切变形影响与否的高跨比界限.     

格构梁刚度及地基变形模量对格构梁弯矩的影响研究

锚杆格构作为一种新型支护系统,广泛应用于地质灾害防治中,格构梁内力计算没有规范的计算方法.利用FLAC软件研究地基变形模量E0、格构梁弹性模量E及格构梁惯性矩I三个参数对格构梁内力影响,发现格构梁最大正弯矩随地基变形模量E0的增加而减小,随格构梁E和I的增加而增大.进一步分析得出,地基弹性模量与格构梁刚度的比值λ=E0/EI是影响格构梁内力的一个重要影响因素,在其他条件相同的情况下,格构梁弯矩值与λ值一一对应.     

常规桥梁搭板内力计算方法在SIAB中的适用性

探讨了常规有缝桥梁搭板内力计算方法在半整体式桥台桥梁(SIAB)中的适用性.首先,介绍常规有缝桥梁搭板的内力计算方法,根据SIAB的构造特点,分析搭板近台端受到结构温变变形和收缩徐变引起的水平力、弯矩和剪力的影响;然后,建立SIAB搭板的有限元法(FEM)模型,并分析这些内力对SIAB搭板内力计算的影响程度.分析结果表明:剪力、弯矩的影响很小,可以忽略不计,但水平力的影响很大,搭板在进行内力计算时需加以考虑.最后,提出了简支梁修正法,并与既有有缝桥梁搭板内力计算方法做了对比.结果表明:有缝桥梁搭板内力计算方法不适用于SIAB搭板内力计算的结论.     

压杆纵横弯曲的高阶应变理论解

将高阶应变弹性理论引入细长压杆的纵横弯曲问题中,考察了内禀长度对于纵横弯曲的行为,尤其是中点挠度、最大压力等的影响。结果表明：内禀长度对比外特征尺度不可忽略时,压杆纵横弯曲的最大压力降低;中点挠度也明显受到轴向力、横向力、材料刚度、压杆长度（即外特征尺度）以及内禀长度的影响。工作对于承受纵横弯曲作用的微尺度压杆的设计、制造及使用有一定的指导意义。