考虑弯距影响的混凝土键齿接缝抗剪承载力计算方法

为建立能反映多键齿折减效应的混凝土接缝抗剪承载力计算公式,考虑弯矩对键齿剪切面正应力分布的影响,基于应力莫尔圆计算理论求得接缝面的剪应力分布,通过假设正应力中拉应力部分不提供承载力,提出了考虑弯矩影响的混凝土键齿接缝抗剪承载力计算方法,并采用既有试验对公式进行验证.结果表明:既有计算式对单键齿承载力存在不同程度的低估,AASHTO计算式虽能较好地预测单键齿接缝的承载力,但对多键齿干接缝的承载力存在明显的高估.相比AASHTO计算式,建议式针对单键齿干接缝承载力的计算结果较为保守,计算值与试验值比值的平均值为0.84;多键齿干接缝的计算值与试验值更加吻合,计算值与试验值比值的平均值为0.95;针对键齿胶接缝的计算结果与AASHTO计算式结果差别不大.所提方法能考虑不同键齿布置、键齿深度对承载力的影响,解释了多键齿干接缝的折减效应,适用于混凝土键齿接缝的抗剪承载力计算.     

预制节段桥梁钢榫键接缝受力特性

设计2个接缝直剪试验,并结合数值分析对钢榫键接缝在施工阶段和成桥阶段的受力特性进行分析。结果表明：在侧限压力的作用下钢榫键接缝依靠钢材和混凝土的接触受压来传递接缝间的剪力,接缝具有较高的抗剪承载力和良好的延性,当荷载?位移曲线进入水平段后,接缝仍能承受较大的相对变形,并保持承载力不降低;在施工阶段应由钢榫键跨缝齿的非弹性变形对临时荷载进行控制设计,在成桥阶段应由钢榫键材料剪切强度对接缝直剪强度进行控制设计;钢榫键接缝直剪抗力可按剪切实用公式计算,钢榫键材料和跨缝齿直径均是影响钢榫键接缝承载力的关键因素。     

UHPC大键齿干接缝直剪性能及尺寸参数分析

预制拼装UHPC桥梁的拼接接缝是该类桥梁整体受力尤其是剪切受力的关键.为探究UHPC大键齿干接缝的直剪性能,基于ABAQUS塑性损伤模型建立了非线性有限元模型,并采用现有文献的UHPC键齿干接缝试验数据进行了模型校验.以校验的有限元模型为基础,研究了UHPC大键齿干接缝直剪性能及剪切破坏过程,揭示了其两种主要破坏模式,即滑移破坏和直剪破坏.同时,开展了UHPC干接缝的大键齿尺寸参数分析,考虑的参数主要包括:键齿深度、键齿倾角和侧向应力;根据计算分析结果,大键齿尺寸建议取深齿比0.15～0.25且键齿倾角小于37°较为合理.此外,基于摩尔应力圆理论和有限元计算结果,建立了UHPC大键齿干接缝直剪承载力计算公式,经试验数据验证具有良好的适用性.     

钢箱-砼组合结构PBH剪力键群抗剪试验研究

在PBL剪力键的基础上,提出了适用于钢箱-砼组合结构的PBH剪力键(Perfobond Hoop, 以下简写为PBH)。在PBH现有单排及多排研究基础上,为更加贴近在结构中的真实受力方式,进一步增加共同受力的剪力键数量,对PBH剪力键群进行了以沿抗剪方向剪力键排数为参数的推出试验,其中排数为3、5、7、9、11共5类试件。试验得到PBH剪力键群的荷载-滑移全过程曲线、承载力、破坏形态及滑移分布规律。其破坏形态为混凝土劈裂破坏及穿孔钢筋受弯屈服;沿高度方向的界面滑移呈现“两端大中间小”的分布规律;PBH群抗剪极限承载力随剪力键排数增加而折减,且排数越多,折减越多。折减效应分析认为,该折减的原因来自于沿抗剪界面的滑移分布不均匀。并由此提出了PBH群承载力折减系数。     

钢箱-砼组合结构带孔加劲肋套箍剪力键群抗剪试验研究

在PBL剪力键的基础上,提出了适用于钢箱-砼组合结构的带孔加劲肋套箍(PBH)剪力键(perfobond hoop,PBH)。在PBH现有单排及多排研究基础上,为更加贴近在结构中的真实受力方式,进一步增加共同受力的剪力键数量,对PBH剪力键群进行了以沿抗剪方向剪力键排数为参数的推出试验,其中排数为3、5、7、9、11共5类试件。试验得到PBH剪力键群的荷载-滑移全过程曲线、承载力、破坏形态及滑移分布规律。其破坏形态为混凝土劈裂破坏及穿孔钢筋受弯屈服;沿高度方向的界面滑移呈现"两端大中间小"的分布规律;PBH群抗剪极限承载力随剪力键排数增加而折减,且排数越多,折减越多。折减效应分析认为,该折减的原因来自于沿抗剪界面的滑移分布不均匀。并由此提出了PBH群承载力折减系数。     

斜拉桥新型半封闭组合梁全桥剪力滞效应分析

半封闭钢箱组合梁是台州市椒江二桥所采用的新型组合梁,其在斜拉桥的受力环境中需要承受弯矩和轴压力的双重作用,必定不同于一般连续梁桥.为了研究这种新型组合梁的剪力滞效应,本文利用有限元软件ANSYS建立了椒江二桥全桥模型,通过有限元模拟来分析半封闭钢箱组合梁的剪力滞效应.研究结果表明,半封闭钢箱组合梁在全桥的剪力滞效应沿纵向分布明显不同,但是呈现明显的规律性,笔者同时利用力学原理分析了该规律产生的原因,并仿照剪力滞系数,定义了正应力分布不均匀系数,研究了横截面最大正应力不均匀系数沿全桥分布情况,得出一些有意义的结论,为以后类似组合梁桥提供设计参考.     

地震作用下沉管隧道节段接头剪力键的力学性能

基于有限元法结合黏弹性人工边界，将地震波输入转化为等效节点力，建立了基于波动理论的三维平面SV波入射方法.半空间算例证明了SV波入射方法及其数值实现的准确性，并在该地震波输入方法的基础上，考虑上覆海水对沉管隧道的静、动水压力，研究了港珠澳大桥沉管隧道节段接头剪力键的力学性能.研究结果表明:水平地震作用下也会产生竖向加速度，但竖向加速度值较小；地震作用下剪力键受力最大的是压应力，拉应力相对较小；剪力键拉应力主要集中在剪力键与沉管主体连接的部位，该处易产生拉伸裂缝，水平剪力键的破坏形式主要是拉伸破坏；接头剪力键的布设方向决定了剪力键根部的剪力分布，绝大部分剪力被布设方向和节段位移方向相一致的剪力键所承担.     

基于换算剪力的变截面箱梁弯曲剪应力计算方法

为了简化变截面箱梁剪应力计算方法,运用梁段微分关系和微元体平衡微分方程建立了变截面箱梁剪应力的传统计算方法.在分析各项剪应力横向分布模式之间相似性的基础上,提出截面换算剪力的概念,并引入剪应力分项系数,建立了变截面箱梁剪应力的简化计算方法.变截面悬臂箱梁算例分析表明:简化计算方法得到的剪应力与传统计算方法结果和有限元解吻合程度良好,进而验证了简化计算方法的正确性;弯矩剪应力分量对总剪应力有一定的削弱作用,轴力剪应力分量对其有一定的增大作用;弯矩剪应力分项系数沿纵向逐渐减小,且其在总分项系数中占比较大,轴力分项系数沿纵向逐渐增大,且其占比甚小.因此,在计算变截面箱梁剪应力时主要考虑剪力和弯矩的影响.     

薄壁钢箱梁考虑加劲肋构造剪力滞效应的计算

采用有限元方法对设置不同加劲肋的钢箱梁进行模拟计算,分析了各试件的应力分布并给出在不同构造情况下箱梁跨中截面顶板的剪力滞系数,表明在钢箱梁中加劲肋可以有效地减少剪力滞效应;根据有限元模拟计算出的不同构造情况下各试件的正应力值,并结合变分法公式提出了计算箱梁截面正应力的修正公式,有效地提高了计算精度。     

混凝土薄壁连续箱梁剪力滞效应试验研究

对大比例长悬臂梯形截面混凝土薄壁连续箱梁在弹性范围内的剪力滞效应进行试验研究与分析,并研究在各级荷载作用下,中间支座和跨中截面荷载一挠度曲线以及翼缘混凝土应变分布规律等。考虑翼缘弯曲正应力沿宽度方向和厚度方向的不均匀性,给出翼缘等效宽度计算系数公式;根据试验结果,得到连续箱梁中间支座和跨中截面翼缘等效宽度计算系数,并和现行JTGD62-2004规范中翼缘等效宽度计算系数计算结果进行比较。研究结果表明：混凝土薄壁连续箱梁无论在中间支座处,还是在跨中截面均存在正剪力滞现象：规范连续箱梁翼缘等效计算系数公式偏于安全。     

干/湿状态下HFRP搭接接头的剪切蠕变试验及分数阶导数流变模型

搭接是纤维增强复合材料(FRP)的重要连接方式,长期性能是该技术实际工程应用的关键.对不同恒定应力和湿度状态下混杂FRP(HFRP)双搭接接头的剪切蠕变性能进行了试验研究.试验观测到了明显的蠕变变形,测定了蠕变与恒定应力及湿度的关系.进一步采用分数阶导数流变模型对试件的蠕变进行模拟.根据模型所包含的Mittag-Leffler函数的性质采用了改进的Powell优化算法,并确定了合理的初值,结合试验曲线拟合得到模型各参数值.根据搭接接头蠕变的特点,在经典分数阶流变模型中引入了表征应力水平对搭接接头非线性蠕变特性影响的函数,提出了一种改进的分数阶蠕变柔量计算公式.研究结果表明,该流变模型能够采用简单的表达形式和较少的参数对试件的非线性蠕变行为进行拟合,在30%~70%恒定应力范围内准确模拟了双剪搭接接头的蠕变曲线.     

基于三维重构的原岩硬性结构面抗剪强度

节理面形貌特征是影响岩石节理面剪切破坏的重要因素。具有相同形貌特征的岩石节理面，沿不同剪切方向其力学行为存在差异性。结合三维激光扫描和3D打印技术，针对天然节理岩石的表面形貌进行逆向处理，将其制备为不同剪切方向的人工节理试样，并进行5种法向应力条件下的直剪试验。依据室内试验结果与理论分析，提出了定量计算节理面三维粗糙度与沿剪切方向接触面积有效系数值的方法，建立了不同剪切方向下含有三维形貌参数的抗剪强度模型。结果表明，影响剪胀角的因素与节理面的粗糙度系数和沿剪切方向接触面积有效系数值有关；沿不同的剪切方向会得到不同的剪胀角。基于剪切破坏的爬升和摩擦效应理论，并利用非线性拟合方法，得到峰值剪胀角的变化规律。最后，与已有的Barton抗剪强度公式进行对比分析，进而验证了该方法的合理性。     

异形汽车座椅弹簧的刚度及应力分析

以某型异形汽车椅弹簧为研究对象,针对其刚度特性及应力进行理论计算.利用Hypermesh与ANSYS联合仿真研究该异形汽车座椅弹簧的结构特点,并对其弹簧的刚度特性进行应力分析和强度校核.结果表明:基于弹簧串联理论得到的弹簧刚度和仿真结果更接近;汽车座椅弹簧轴向载荷与轴向变形量呈近似线性关系,刚度随着轴向力的增大而小幅增大,在满载工况下,汽车椅弹簧能满足强度要求,符合实际应用要求.利用有限元软件对弹簧进行应力分析及强度校核,并对切应力计算公式提出修正系数,使结果更加合理.     

结构性黄土扭剪特性及联合强度破坏应力修正算法

 中国西北地区存在大量的陡峭黄土边坡,降雨或扰动均会导致黄土的结构性大大降低,可能导致滑坡的产生。通过新型扭剪强度测试仪分析了结构性黄土在扭剪试验过程中的破坏特征,基于扭剪试验结果对可以综合考虑结构性黄土抗拉及抗剪特性的联合强度公式进行了验证,并基于联合强度研究了土体破坏应力的修正算法。结果表明,原状黄土、重塑黄土的破坏扭矩随含水率增大而逐渐减小,且原状黄土的破坏扭矩大于重塑黄土;扭剪强度试验中破坏应力圆与联合强度破坏线相切,验证了联合强度公式具有合理的试验基础;基于联合强度提出的土体破坏应力修正算法,可为黄土边坡灾害评价提供更加切合实际的强度理论。     

粗糙岩石节理剪切强度的修正公式

以Mandelbrot-Weieratrass函数构造的具有分形节理的岩石试件为模型，通过多组压剪实验，得到了岩石节理法向应力和分形维数及切向应力的近似关系，并利用实验结果得出了粗糙节理岩体剪切强度的修正公式。     

铝合金板式节点受弯承载力试验研究

从理论上提出了铝合金板式节点在面外弯矩作用下的抗弯承载力计算公式.进行了4个铝合金板式节点试件试验,其中3个试件只承受面外弯矩,一个试件同时承受面外弯矩和剪力,得到了板式节点的受力性能,归纳了板式节点在面外弯矩作用下和弯剪联合作用下的破坏模式主要为:杆件受弯破坏、节点板块状拉剪破坏和节点板的屈曲破坏.通过试验数据分析,得出了反应撬力对其极限承载力影响的折减系数k1的取值范围,并验证了承载力计算公式的准确性.针对4个板式节点试件的试验,采用ABAQUS有限元软件建立了有限元数值分析模型,分析了其极限承载力,补充和完善了试验研究.     

双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力研究

首先对双钢板混凝土组合剪力墙中的钢板进行了屈曲理论分析,对核心受约束混凝土进行了受力分析.以北京中国尊核心筒结构底部剪力墙为原型,进行了1/4缩尺模型的双钢板混凝土组合剪力墙试件和内置钢板混凝土组合剪力墙的轴压性能试验,对比分析其荷载--位移曲线、轴压承载力等.考虑到钢板屈曲对钢板轴压承载力的影响以及受约束混凝土轴心抗压强度的提高,提出了双钢板混凝土组合剪力墙轴压承载力的计算公式,与应用其他计算方法计算得到的试验试件的轴压承载力相比,本文提出的计算公式的计算结果与试验结果吻合度最高.结合其他文献中双钢板混凝土组合剪力墙轴压性能试验的相关数据进行验证,表明利用本论文提出的计算公式得到的轴压承载力计算值与试验结果吻合较好.     

基于有效固结应力法的加筋垫层路堤稳定性计算方法

针对填方路基分期填筑的施工特点,采用了有效固结应力法进行软基加筋垫层路堤的稳定性分析.根据加筋垫层作用原理,通过筋材受力分析和加筋垫层路堤整体稳定的极限平衡分析,阐述了加筋垫层对路堤稳定性贡献的两种途径:潜在滑动面上筋材拉力切向分量直接产生的抗滑作用及其法向分量对土体抗剪强度提高的促进作用.综合考虑加筋垫层的加筋作用及软基在路堤施工过程中固结作用的影响,提出了加筋垫层路堤稳定性分析的改进有效固结应力法公式,并通过编程算例分析讨论了该公式的特点及适用性.     

直线滚动导轨额定动载荷的计算

关于直线滚动导轨额定动载荷的计算,目前在国际ISO标准中尚无计算公式及有关标准.本文以滚动轴承 ISO281-1977国际标准为基准,运用 dundbergG和Palmgren A提出的最大动态切应力理论,结合直线滚动导轨的特点,推导了其额定动载荷的计算公式,并进行了数值计算.与国外的产品样本设定值进行的分析比较表明了本文理论计算的可靠性.