爆炸荷载作用下地下结构杭层裂钢板机理分析

为了对某飞机洞库的抗层裂钢板进行有效地设计,基于层状介质中一维应力波的传播理论,给出了脉冲荷载作用下地下结构混凝土中的应力历史计算方法.通过算例研究了混凝土中应力波的传播规律,揭示了混凝土-钢板层状结构抗层裂的相互作用机理,可为地下结构的抗层裂设计、施工提供参考.     

室内大尺度爆炸试验装置结构设计及分析

为实现在相对固定条件下各种爆炸现象、结构或材料抗爆特性等的实验研究,设计了室内大尺寸爆炸试验装置并考虑了减振措施,该爆炸试验装置是地下半封闭式分层复合结构,复合结构层由钢板、钢筋混凝土和砂隔振层组成.运用一维弹性平面应力波理论对爆炸试验装置的抗爆性能进行了分析,并对分层复合结构的抗层裂和震塌效应进行了研究.结果表明,该装置可满足工程抗爆实验的要求.     

自由面对应力波反射诱发层裂过程影响的数值模拟

采用基于细观损伤力学基础上开发的动态版岩石破坏过程分析系统RFPA2D数值模拟软件,对冲击载荷作用下非均匀介质中应力波反射诱发层裂过程进行了数值模拟,重点探讨了不同自由面情况对层裂过程的影响.结果表明：动态版RFPA2D数值模拟软件可以逼真地模拟其过程;在不同自由面情况下,应力波传播至自由面产生反射诱发层裂破坏,除与应力波的峰值、延续时间和波形等有关外,还与应力波传播的方向有关,如果相同应力波垂直入射至自由面比斜入射至自由面更容易诱发层裂破坏的发生;当应力波平行入射至自由面时不会诱发层裂破坏.     

应力波在岩石直杆中传播特性及层裂研究

目的揭示冲击应力波在直杆岩体中的传播特性与层裂破坏规律,以便更好地研究围岩结构动力稳定性.方法采用RFPA~(2D-Dynamic)软件建立均匀岩石直杆数值模型Ⅰ、Ⅱ,分别施加直角三角形冲击荷载.对模型Ⅰ进行杆中及固定端应力波传播形态与理论解析对比分析,对模型Ⅱ施加5种相同峰值而持续时间不同的冲击载荷,进行直杆中应力波经自由端反射诱发层裂过程数值模拟.结果压缩应力波在固定端反射为压缩波,同时在杆两边界自由面不断产生大量剪切波和拉伸波;压缩波的峰值随着应力波的传播逐渐降低;冲击波持续时间越长,裂纹扩展范围随之扩大,萌生裂纹数量增加,裂纹间距也越长.结论冲击波传播形态数值模拟与解析理论结果具有较好的一致性;不同的冲击荷载卸荷速率对岩石直杆动态起裂位置和层裂扩展长度影响较大.     

钢筋混凝土圆杆中的应力波传播及层裂研究

利用Φ74 mm的Hopkinson压杆对圆柱型钢筋混凝土试件进行了波传播实验和层裂实验研究,利用应变片记录杆中应力波信号,使用高速摄影机拍摄试件的拉伸破坏过程.实验结果表明：在较低的加载速率下,应力波在钢筋混凝土试件传播过程中呈现弹性波特性,不弥散不衰减;在较高的加载速率下,钢筋混凝土试件出现层裂现象,层裂强度在7 MPa左右;断裂试件中的裂纹在拉压应力波交替作用下反复张开闭合,随着应力波在杆中的衰减而趋于稳定.     

应用J积分断裂准则评价应力吸收层抗裂性能

应用弹塑性断裂力学J积分理论,采用半圆弯曲试验评价了3种级配应力吸收层的抗裂性能,发现采用断级配设计的应力吸收层具有良好的抗裂性能,结果表明断裂韧度JC可以用来评价应力吸收层的抗裂性能,由丰富沥青胶浆填充断级配骨架结构的级配设计,可以提高沥青混合料的抗裂能力。     

应用J积分断裂准则评价应力吸收层抗裂性能

应用弹塑性断裂力学J积分理论,采用半圆弯曲试验评价了3种级配应力吸收层的抗裂性能,发现采用断级配设计的应力吸收层具有良好的抗裂性能,结果表明断裂韧度JC可以用来评价应力吸收层的抗裂性能,由丰富沥青胶浆填充断级配骨架结构的级配设计,可以提高沥青混合料的抗裂能力.     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊析技术

以定量检测Al2 O3薄膜 /steel体系薄膜界面动态结合强度为目的 ,应用改进激光层裂装置 ,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波 在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移 通过应力波分析、数据处理和数值模拟 ,建立了应力波传播与衰减模型 经过应力波相关技术表征 ,建立了关于界面损伤发展的 3个阶段 :初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则 同时 ,根据应力波的到达时间和衰减方式 ,提出估计层裂面尺寸的计算方法     

激光薄膜层裂技术的理论建模及相关诊断技术

以定量检测Al2O3薄膜／steel体系薄膜界面动态结合强度为目的,应用改进激光层裂装置,利用高功率脉冲激光冲击薄膜表面能量吸收层产生向基体内部传播的高幅应力波。在自由表面应用激光探针对心记录到达该面的应力波引起的振动位移。通过应力波分析、数据处理和数值模拟,建立了应力波传播与衰减模型。经过应力波相关技术表征,建立了关于界面损伤发展的3个阶段;初始脱粘、裂纹扩展、薄膜剥离的新的层裂判别准则。同时,根据应力波的到达时间和衰减方式,提出估计层裂面尺寸的计算方法。     

钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能研究

钢纤维自应力混凝土是一种具有很高抗拉强度的新型结构材料，将其应用到水电站钢衬钢筋混凝土压力管道中，可以明显地改善管道的抗裂能力．通过一系列大比尺管道试验，对比了钢衬钢筋混凝土压力管道、钢衬钢纤维混凝土压力管道，钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能．试验结果表明。钢纤维自应力混凝土能够明显地提高压力管道的抗裂承载力．依据试验结果并结合理论推导，给出了钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道开裂荷载的计算公式．     

车辆荷载下隧道混凝土顶板数值模拟研究

地下隧道使用期间上部荷载对顶板的荷载可能对其内部应力分布与微变形产生影响。研究HME-V加强混凝土作为隧道顶板材料的可行性,并对掺高性能抗裂剂的混凝土结构进行理论分析和仿真模拟。探讨隧道顶板结构的力学性能和稳定性,对应力场、应变场、位移场进行分析。结果表明,应力与变形状态均在力学模型估算的范围之内,对实际工程具有一定的参考价值。     

C30钢渣混凝土的温度线膨胀系数试验研究

通过埋设在C30普通混凝土和C30钢渣混凝土中无应力计的实测伴测温度及计算得到的无应力应变值,采用最小二乘法进行拟合。拟合成果表明:C30普通混凝土的温度线膨胀系数接近10.0×10-6/℃,C30钢渣混凝土的温度线膨胀系数大于11.0×10-6/℃;无论是C30普通混凝土还是C30钢渣混凝土,其温度线膨胀系数α不是一个定值,它随着时间的改变而改变。为实现钢渣在混凝土中安全、可靠的利用,建议钢渣混凝土在温度应力对结构稳定性影响不大的建(构)筑物中使用。     

地下等截面交叉洞室扩建衬砌拆除及支护方法

为确保存在应力集中交叉口区域、衬砌老旧失效且为素砼结构的地下深埋废弃洞室改造扩建数据中心之后继续稳定服役,依托贵阳市地下某等截面交叉洞室改扩建数据中心工程,通过有限元数值模拟、现场监测的方法研究不同衬砌拆除方案、不同支护体系施工的围岩位移、应力以及主钢拱架变形受力特征。结果表明:首先开挖三角交叉区域衬砌,再以三角区为界,左右对称拆除衬砌的素砼衬砌拆除方案对围岩影响最小;Y型主拱架的整体竖向位移以及内力均为最小,但拱架整体有向右侧偏移的趋势;结合上述结论,提出了一种“三角交叉区开挖,Y型主拱架先行,左右对称拆除,随拆随支接搭拱架”的衬砌拆除+支护一体化施工控制方法;数值模拟与现场监测变形趋势一致,斜长拱架拱脚钢拱架应变、围岩压力、混凝土应变最大,但皆满足工程支护要求。可见该方法满足数据中心的服役要求。     

坝下游面钢衬钢筋混凝土管非线性有限元分析

采用解析法对某水电站坝下游面钢衬钢筋混凝土压力管道进行初步设计，确定了钢衬厚度和钢筋配置，对其进行整体三维非线性有限元分析，着重研究了在设计荷载作用下，钢衬和钢筋的应力状态以及管周混凝土的开裂特征．采用将非线性有限元分析与规范解析法相结合的方法，先根据非线性有限元计算的结果，分析得到钢衬钢筋混凝土管的钢筋应力，再将其代入规范解析公式，计算出结构的裂缝宽度，并最终提出了满足结构限裂要求的配筋方案．     

钢梁—钢筋混凝土柱框架节点抗震性能试验研究

试验设计制作了两个钢梁-钢筋混凝土柱框架中间层中节点试件,水平加载装置采用MTS力学加载系统,对结构试件施加低周反复荷载。在节点区的型钢腹板、翼缘和箍筋上预埋应变片,用以观测节点区的应力应变状态。通过在节点区的梁端上下翼缘处布置拉杆传感器观察钢梁的受力过程。利用MTS自身配置的数据采集系统对结构试件的力和位移等信息进行采集和分析,研究表明:钢梁-钢筋混凝土柱节点有利于结构抗震,同时具有较强的耗能能力。     

某商务中心地下广场超长结构温度应力分析

温度应力是超长混凝土结构产生裂缝的主要因素,也是设计需要解决的主要问题。应用有限元计算软件SAP2000对某商务中心地下广场超长结构温度应力,分析了地下混凝土结构从施工到正常使用全过程中可能受到的温度荷载类型,并将混凝土自身收缩效应等效为温度荷载;用线性分布法计算作用在建筑物上的各类温度荷载,制定了超长结构温度作用计算工况。在此基础上,得到此商务中心地下广场在最不利温度工况下的温度应力场。分析结果表明,地下广场超长结构的温度计算模型,可以为相似工程的施工图设计起到一定的指导作用。     

新型方钢管混凝土柱与混凝土梁的节点破坏机理

结合我国现行钢管混凝土柱在实际工程中的应用状况,提出了用于方钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架结构的新型连接节点形式非穿心暗钢牛腿方钢管混凝土柱与混凝土梁节点,采用了X型加载试验方案,制作了1∶3的试验模型,进行了低周反复荷载作用下的试验研究,得到了相关的钢筋应力应变发展规律和相应的滞回曲线,通过对试验结果节点破坏的机理分析,提出了进一步的改进措施.试验研究结果表明,这种节点具有可靠的受力性能,与常规的连接方式相比相对简捷而可靠.     

框架结构中无粘结预应力筋极限应力

为了研究各种结构形式中影响无粘结预应力钢筋(UPS)应力变化的主要设计参数,通过非线性有限元分析给出能全面准确计算各种不同结构形式中UPS极限应力的计算公式。分析了影响UPS应力变化的主要参数综合配筋力比、预应力度、配箍率、跨高比、荷载形式、结构形式对框架结构中UPS极限应力的影响。结论是:对框架结构中UPS极限应力影响较大的设计参数有综合配筋力比、配箍率、跨高比、水平荷载效应比。修正了UPS极限应力的计算公式。结果表明:现有规范ACI318-89、BS8110、JGJ/T92-93计算结果存在局限性,特别是对承受较大水平荷载的无粘结预应力混凝土框架的设计存在不安全的情况。对修正公式、规范公式与试验结果进行了对比。在承受较大水平荷载的框架结构中采用修正公式计算UPS极限应力更准确、对结构使用更安全。     

超高层钢管混凝土柱浇注过程性能分析

钢管混凝土结构是在钢管中充填混凝土而形成的结构,近年来逐渐广泛应用开来。在钢管混凝土结构施工过程中使用泵送混凝土是最常用的方法,本文以某实际超高层钢管混凝土结构为研究背景,利用ANSYS有限元软件进行了钢管混凝土柱的施工控制模拟和分析。计算了在6.4m、8.4m和12.6m三种工况下,钢管壁和纵横向加劲肋在混凝土荷载下的变形和应力。分析表明,在三种工况下,均可以保证施工过程的安全性。