混凝土板柱结构抗火性能的有限元分析

基于通用有限元软件ABAQUS,建立火灾下混凝土板柱结构的计算模型,采用不同规范中混凝土和钢筋热工参数的取值,对现有试验中的温度场及位移曲线进行模拟分析对比,在此基础上,对实际工程进行模拟分析.分析结果表明:按照美国规范选取材料的热工参数时得到的温度值最高,按照欧洲规范取值时次之,按照中国规范取值时最低;按照中国规范选取材料热工参数和材料力学参数时,模拟的混凝土温度-时间曲线和位移-时间曲线与试验吻合较好;模拟的实际工程呈现冲弯破坏的趋势,与现有试验有所差别.     

大尺度钢筋混凝土双向板的受拉薄膜效应分析

针对板块平衡法缺乏足尺试验验证的缺点,选取2块4.6 m×2.7 m钢筋混凝土矩形板和2块2.7 m×2.7 m钢筋混凝土方形板,进行了模拟均布荷载作用下的大挠度加载试验.试验结果表明:在形成塑性铰线时,板块平衡法中的挠度特征值计算公式对矩形板有效,对方形板则较为保守;板块平衡法中原有的最大挠度特征值计算公式对混凝土双向板较为保守.为此,对形成塑性铰线时的挠度特征值计算公式进行了修正,并提出了新的最大挠度特征值计算公式.将其应用于板块平衡法中,根据已有的混凝土板试验数据,对混凝土板的极限承载力进行了理论和试验的对比分析.结果表明,修正的板块平衡法可以准确地计算大变形下考虑受拉薄膜效应影响的极限承载力.     

改进H-B准则的层状岩体隧洞塑性区半径与应力场分析

基于改进的各向异性Hoek-Brown(H-B)强度准则,推导得到层状岩体隧洞围岩塑性区应力场表达式,获得围岩塑性应力分布和塑性区半径解析解.与横观各向同性应力解对比,论述应力分布计算式的正确性与优越性,并分析层理面与最大主应力方向夹角β,地应力p_0,围岩单轴抗压强度,以及H-B强度准则经验参数mi对塑性区半径的影响规律.以片麻岩体隧洞为例,重点讨论文中解对β的敏感性.结果表明:当β=90°时,应力随着隧洞半径r增大而增大的速度最快;β对塑性区半径R_p的大小有重要影响.     

钢筋混凝土板的受拉薄膜效应分析

基于能量原理,提出了在大变形下考虑受拉薄膜效应计算混凝土板承载力的改进的能量法,并通过该方法分析了影响受拉薄膜效应产生的主要因素。研究发现,正交系数和特征比对受拉薄膜效应的影响较为显著,而混凝土强度和钢筋配筋率的影响较小。     

火灾下钢-混凝土组合楼盖的 声发射监测及分析

为研究火灾下钢-混凝土组合楼盖的损伤机理,利用声发射技术对组合楼盖不同位置处的声发射信号进行监测.通过声发射系统采集的振铃计数、幅值、能量和持续时间等基本参数,结合试验宏观现象,对声发射进行振铃计数分析、RA-AF关联分析和b值-能量分析.研究表明:根据振铃计数信号,可判断构件的裂缝开展密集程度及内力变化,在降温阶段,次梁会对钢筋混凝土板产生剪切裂缝,使结构产生二次破坏;RA-AF关联分析能准确地判断出组合楼盖的失效模式,可根据其失效模式进行相应的内力分析;b值-能量分析可反映出试件破坏时的能量变化及试件的损伤程度,并推断出构件是否达到相应的破坏状态.     

火灾下组合楼盖的次梁布置与声发射损伤分析

目的研究组合楼盖中不同次梁布置方式对声发射损伤程度的影响,确定组合楼盖破坏过程中声发射变化规律与联系,推断组合楼盖的内部损伤程度和极限承载状态.方法对2块钢-混凝土组合楼盖CS1、CS2进行了足尺试验,并对试验参数、声发射布置和试验现象进行了描述.通过声发射特征参数撞击、累计计数、事件率和b值-能量,结合试验现象对组合楼盖不同次梁布置方式的声发射特性进行分析.结果 CS1和CS2板面出现多条45°斜裂缝,并形成经典屈服线模型,CS1和CS2的残余变形程度约为停火时的46%和33%;升温时CS2中的撞击峰值信号和信号活跃性明显小于CS1,CS2对组合楼盖的承载更为有利;火灾试验不同阶段,累计计数呈现出不同的变化趋势,次梁和混凝土板膨胀率不同对声发射信号影响较大;结论声发射撞击信号可反映出组合楼盖的内力变化过程,但不能以撞击数量来判定组合楼盖达到破坏的不利位置与损伤严重程度;不同次梁布置方式对组合楼盖的内部损伤有较大影响,CS1次梁布置方式对组合楼盖的承载性能较为不利;b值与能量变化均具有一定的规律性,能够真实地反映和判断出裂缝开展及混凝土板内部损伤的程度.     

改进机动法计算大变形下混凝土单向板承载力

基于经典屈服线理论的机动法,建立虚功方程时考虑了大变形下混凝土板塑性铰线截面处的钢筋伸长做功,提出了计算大变形下混凝土单向板在均布荷载作用下极限承载力的改进机动法.为验证本方法的合理性,开展了3种边界条件的6块钢筋混凝土单向板在大变形下的静载试验,并将试验结果与计算结果进行了对比.结果表明:在大变形下混凝土单向板的破坏模式与经典屈服线理论的塑性铰线模式一致;由于受拉薄膜效应的存在,单向板挠度达到跨度的1/15时,仍能承受较大荷载;本方法计算的板极限承载力与试验结果相差不超过10%,具有较好的精度.