体外预应力钢－混凝土组合梁在负弯矩作用下的稳定系数研究

摘要：对组合梁施加体外预应力,可有效提高截面的开裂弯矩。负弯矩作用下体外预应力组合梁的极限承载力受失稳控制,其侧扭失稳表现为与纯钢梁不同的畸变失稳模式。本文考虑钢梁初始几何缺陷影响和残余应力影响,对体外预应力组合梁进行了有限元非线性稳定分析,计算结果与试验实测值吻合。通过改变截面参数,对25组组合梁在初始几何缺陷、不同残余应力分布和不同综合力比下的承载力进行计算,给出了预应力组合梁的长细比计算公式,与我国现行钢结构规范钢柱稳定曲线进行了比较。研究表明：承受负弯矩作用的体外预应力组合梁可用文中提出的长细比做参数采用钢柱稳定曲线进行计算。     

抗过载片上集成MEMS悬浮螺旋电感

 针对微机电系统(MEMS)悬浮电感机械性能较差问题,设计了一种应用于高过载环境的片上集成MEMS 悬浮螺旋电感。通过采用一种新颖的阶梯式螺旋线圈结构,有效减小了悬浮线圈在高过载环境中的变形与应力。利用ANSYS 和HFSS 软件对设计的电感力学性能和射频性能进行联合仿真。仿真结果表明,采用阶梯式螺旋线圈的MEMS 悬浮电感的抗过载能力比采用等截面线圈的传统MEMS 悬浮电感提高了近3 倍,并且具有相当的射频性能;与增加了支撑柱的等截面MEMS 悬浮电感相比,所设计的MEMS 悬浮电感具有与之相当的力学性能,但是其射频性能明显优于增加了支撑柱的电感。     

复合夹层梁动力响应的谱有限元解

基于复合夹层梁的基本运动方程 ,采用有限元的基本原理 ,以复合夹层梁的一维行波方程解作为形函数 ,在频域内采用谱有限元法求解复合夹层梁的动力响应 ;另外采用通用的有限元程序 ,通过修改弹性材料特性的输入 ,以考虑线性粘弹性材料的阻尼特性 ,同样进行了复合夹层梁的频响分析 .2种方法的计算结果对比表明 ,谱有限元法可以方便地考虑夹层线性粘弹性材料的频变特性 ,且所需单元少 ,计算准确可靠     

预应力混凝土T型梁横向加固试验研究

既有线跨度33.5m预应力混凝土T型梁横向联结薄弱,梁体横向振幅超出桥梁检规限值,整体工作性能差,影响行车安全,不适应提速对桥梁的要求.本文实施一种将主梁中心距由1.8 m增大为2.0 m,将桥面板连接起来,并在桥面板下增设32处加强隔板的加固方案,通过测试验证加固效果显著.     

基于固端弯矩相等原则的等效荷载法

为提高工程结构力学分析的效率,提出了一种基于固端弯矩相等原则的计算方法。首先,基于固端弯矩相等的原则,研究在对称集中荷载和三角形分布荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法,并导出梁在非常规荷载作用下固端弯矩的实用计算公式。然后,将超静定单跨梁的荷载形式推广至更任意的集中荷载和分布荷载等情况,并探讨了任意多集中荷载作用下单跨超静定梁的等效荷载施加方法和通用计算公式。最后,通过多跨连续梁和框架结构算例验证了所提方法具有较好的计算效果。算例结果表明,基于提出的等效荷载法可快速得到单跨超静定梁的固端弯矩,从而可高效准确地确定结构的真实内力分布。研究成果表明了利用等效荷载实现高效求解的可行性,它为力矩分配法及其它力学分析问题提供了一条高效便捷的思路。     

横梁含橡胶集料对某框架-剪力墙结构抗震性能的影响

橡胶集料混凝土具有阻尼大、变形能力强和弹性模量低等特点.首次以结构自振周期、侧向刚度、水平地震载荷和结构层间弹性位移为参考指标,引进阻尼比ζ和弹性模量折减系数λ,分析横梁加入橡胶集料对框架-剪力墙结构抗震性能的影响,并且与相对应的普通混凝土框架-剪力墙结构作对比.分析结果显示,相对于普通混凝土框架-剪力墙结构侧向刚度较大等特点,在横梁中掺入橡胶集料后能适当地降低结构侧向刚度,延长结构基本周期,降低水平地震载荷,从而提高结构抗震性能.     

预应力开孔梁模糊优化设计

在梁中开孔能够进一步满足结构功能要求 ,其中开孔参数的设计是重要一步 笔者在预应力开孔梁最新研究成果的基础上 ,用模糊规划方法 ,以开孔参数为设计变量 ,将预应力梁力学特性回归方程、应力强度计算公式转化为模糊约束函数 ,从而建立模糊优化模型 ,对开孔尺寸进行优化设计 ,得到基于模糊综合评判的最优解答 ,所得计算结果对工程应用中预应力开孔梁设计具有参考价值     

框架结构损伤识别的两步法

直接将框架结构的损伤定义在梁柱构件上,提出了一种识别一般框架损伤参数的动力方法,该方法分两步进行：第1步,利用结构的前几阶动力模态,通过对代数特征值反问题中一定带宽矩阵的识别方法加以改造,识别框架楼层侧移刚度矩阵;第2步,应用线性归化方法,由所识别的结构刚度矩阵,识别框架梁柱的损伤,算例分析表明,这一方法是可行的。     

曲线网格高层斜交网筒结构体系抗侧性能

为了使网筒结构更适应高层建筑的受力特点,提出曲线网格高层斜交网筒结构,并分析其抗侧性能的影响因素。通过弹性反应谱法进行系列模型计算,探讨了曲柱底部角度、顶部角度、结构高宽比等几何参数以及环梁、角柱、杆件连接形式等结构因素对结构抗侧性能和受力性能的影响。其中,底部角度和高宽比是主要几何参数,主环梁是主要结构因素。在一定高宽比下,底部角度存在最优区间,在此区间,顶部角度的影响较小;当底部角度远离其最优区间时,顶部角度才有明显影响。设置主环梁可大大减小曲柱弯矩、有效改善曲柱受力。角柱、杆件连接形式对结构性能的影响较小。总体而言,曲线网格高层斜交网筒结构的抗侧性能优于目前常用的等角度直线柱高层斜交网筒结构。     

X80输气管线悬空状态下的安全评价

X80管线在我国西部恶劣复杂的环境中运行时,各类地质灾害经常造成管道悬空现象,严重影响管道的安全运营。在万能材料试验机上对X80管线进行拉伸试验,得其本构关系,为仿真计算提供依据。借助弹性地基理论、Winkler假定对悬空管道力学模型进行分析,应用基于应变准则的失效判据来判断管道的安全状态,并用有限元软件ABAQUS对X80悬空输气管道的安全状态进行模拟与分析。结果表明:最大应力、应变及挠度与悬空长度、管径比(D/t)呈正相关;悬空管道的危险点,位于埋设段与悬空段交汇处。这些结论为悬空管道的安全评估提供了一定的理论基础。     

部分预应力混凝土延性梁的试验研究

本文介绍了配置有较密箍筋的部分预应力混凝土延性梁在大变形领域的多次重复载荷作用下的试验概要,并对该梁的破坏过程、混凝土受压破坏的几个应变值、荷载一位移滞回曲线的特性、延性、塑性铰区域内外的变形特性等试验结果作了若干讨论。     

承受弯矩和轴力的薄梁的弹塑性侧屈

本文讨论在弯矩和轴力联合作用下两端简支的矩形截面薄梁的弹塑性侧向屈曲问题。在屈曲分析中,采用了增量型本构关系和Shanley全面加载理论,最后将侧屈问题化为常微分方程的特征值问题,进而得到薄梁的侧屈临界载荷所满足的方程。给出了算例,并作了讨论。     

浅谈边中跨重量不平衡连续箱梁悬浇施工

根据忻州至阜平高速公路忻州—长城岭段路基、桥涵、隧道工程第十合同段2#大桥连续箱梁的施工,结合原有对称悬浇连续箱梁施工的方法,对中跨较边跨长、中跨节段较边跨节段重量大等特殊结构的连续梁施工法进行较为详细的介绍。为中跨带横隔板、边跨现浇段支架与悬浇相结合、边跨支座后安装等连续梁施工提供了参考。     

粘贴钢板加固木梁试验研究

对8根木梁粘贴钢板加固进行对比试验研究,其中3根为对比试件,5根为粘贴钢板加固木梁试件,试验参数包括钢板厚度(3或5mm)、钢板层数(1或2)和是否采用螺栓锚固。研究结果表明:粘贴钢板加固木梁的极限承载力有明显提高,提高幅度为9%～141%(平均提高60%);其中采用螺栓锚固的粘贴钢板加固木梁的极限承载力提高幅度更大,平均提高88%。加固木梁的极限位移亦明显提高,提高幅度为16%～139%(平均提高61%)。粘贴钢板加固木梁试件的初始弯曲刚度亦有较大提高,提高幅度为32%～158%,其中粘贴一层5mm厚钢板的加固木梁提高最多。粘贴钢板加固木梁跨中截面仍基本符合平截面假定;在相同荷载作用下,加固木梁受拉边缘钢板拉应变和受压边缘压应变明显小于对比试件。粘贴钢板加固木梁并用螺栓锚固是一种有效的加固方法。     

不同荷载工况下钢筋混凝土深梁的拓扑优化设计

为探讨不同荷载工况对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时改进当前深梁设计方法,采用渐进演化类拓扑优化算法寻求钢筋混凝土开洞深梁在不同集中加载工况和荷载集度工况下的最优拓扑结构,再依据这些最优拓扑结构建立相应的压杆[CD*2]拉杆模型,并分析这些最优拓扑结构和压杆[CD*2]拉杆模型的差异。结果表明：压杆[CD*2]拉杆模型均为较符合满应力分布的Michell结构;集中荷载作用在梁顶时,荷载从加载点通过最短直线压杆以压力的形式向支座传递;集中荷载作用梁腹和梁底时,荷载则通过伞状拉杆悬吊在主压拱上,再向支座传递;随着荷载集度降低,最优拓扑结构向拱或拱[CD*2]组合压杆的组合体系演化。在工程设计中,对于不同荷载工况条件下的钢筋混凝土深梁,可以参照最优拓扑结构在内部有针对性地设计隐藏的受压加强构件或受拉钢筋。     

超高性能混凝土板加固足尺钢筋混凝土梁抗剪性能

为进一步研究超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete, UHPC)预制板加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗剪性能,开展了3根足尺RC梁的试验研究,包含1根对比梁和2根UHPC预制板加固梁,关注UHPC板及其内嵌CFRP板条对RC梁抗剪性能的影响。试验结果表明：试验梁均发生受剪破坏,但加固梁的承载力、刚度和延性均明显提高,其中,因内嵌CFRP板条提高了UHPC板的抗裂性能,极限荷载及对应位移分别提高了30.8%和28.5%;螺杆力学锚固发挥了侧向约束作用和销栓作用,在一定程度上提高了UHPC板的贡献。同时,通过建立非线性有限元模型对试验梁进行了数值分析,模拟结果与试验结果吻合度高,表明模型所选的本构关系及相关参数合理,可用于预测UHPC板加固RC梁的全过程受力行为。     

核筒悬挂结构的动力特性及参数优化

基于欧拉伯努利梁理论和层剪切模型,应用拉格朗日方程推导了单段核筒悬挂减振控制结构的运动方程.在此基础上通过时程分析评价了结构的减振性能,应用复模态叠加法对结构的响应进行了频域分析,以主体核筒顶点位移和悬挂楼面层间位移响应为优化目标,对悬挂楼面的侧移刚度、阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化.分析结果表明,存在最优的侧移刚度和阻尼器刚度使得核筒位移响应最小,存在较优的阻尼器阻尼系数可同时有效抑制核筒和悬挂楼面的响应,所以通过合理设置结构参数能够显著减小核筒悬挂减振结构的动力响应.     

配置HRB400钢筋陶粒混凝土梁的试验

为了研究配置HRB400钢筋陶粒混凝土梁的力学性能,采用试验方法,完成了6根受弯梁的试验研究。结果表明:陶粒混凝土梁的开裂荷载大于普通混凝土梁的,极限承载荷载则和普通混凝土梁的相差不大,破坏时具有显著的脆性特征;在相同荷载作用下,陶粒混凝土梁的挠度比普通混凝土梁的大,刚度则小于普通混凝土梁的;裂缝宽度比普通混凝土梁的小。纤维的加入明显提高了陶粒混凝土梁的开裂荷载,减小了陶粒混凝土梁的裂缝宽度。     

基于横张增量法的PC梁桥现存应力测试与评估

针对目前预应力混凝土桥梁由于多方面因素造成的预应力损失,基于静力平衡原理,通过横张增量法对实桥进行预张力测试,采用线性条件下二级间增量方式消除误差,得出实测桥梁的目标钢束现存应力,并与规范中理论设计值进行对比分析,确定在役桥梁预应力储备状况。研究结果表明：实测箱梁跨中8根正弯矩束中,有3根钢束有效预应力实测值小于设计值13.36%～23.7%,墩顶4根负弯矩束实测值较设计值大16.86%～24.59%,由此说明,PC箱梁预应力损失较严重,主梁刚度有所下降。     

疲劳荷载作用下抗弯加固RC梁FRP应变分析

根据一系列常幅疲劳试验,分析了抗弯加固RC梁中FRP疲劳应变的变化规律和关键影响因素.FRP疲劳应变随着荷载水平的增加而增加,与加固构件挠度变形量成较好的线性关系.在疲劳加载初期由于混凝土裂缝的出现导致加固构件挠度的增加,FRP应变快速增加;随后在大部分的疲劳寿命期内FRP应变变化很小,略有下降,表现出良好的抗疲劳力学性能.