钢筋混凝土梁受弯破坏机理尺寸效应试验研究

针对尺寸效应特性对梁构件受弯破坏的影响机理,对不同截面尺寸简支梁相似试件开展单调加载试验,测试构件在不同加载阶段的承载力、挠度和截面应变等试验数据.按不同加载阶段分析其力学性能的影响因素,并阐述其破坏机理的尺寸效应.试验分析表明,混凝土材料抗压特性在受弯构件力学性能中表现为负面尺寸效应,这种负面尺寸效应对构件整体力学行为的影响并不显著.相比之下,内力臂和钢筋等因素对试件承载力和延性均产生显著的正面影响.随截面尺寸增大,受弯承载力和延性均呈增长趋势.根据试件在不同尺度上表现出的显著破坏特征和实测数据,推导相关计算参数随试件尺寸的关系,建立考虑尺寸效应的极限承载力计算方程.同时也验证了现有极限承载力计算理论的安全性.     

圆形箍筋约束混凝土力学性能尺寸效应试验

为了考察约束混凝土轴压力学性能的尺寸效应,对10组圆形箍筋约束混凝土短柱进行了单调轴压试验,在试验基础上对比分析了试件几何尺寸对试件破坏特征,承载能力及变形能力的影响。试验结果表明：峰值应力随试件尺寸的增大而下降,且体积配箍率越低,下降趋势越明显;无保护层试件的峰值轴向应变、峰值环向应变以及峰值后变形能力也随试件尺寸的增大呈下降趋势;当体积配箍率较低时,保护层的存在使试件极限承载力有所提高,且大尺寸试件的提高幅度偏大;而当体积配箍率较高时,保护层对试件极限承载力贡献很小。     

高耸结构极限承载力研究

通过对某高耸塔架结构进行在风荷载和自重荷载作用下的极限承载力分析,研究了高耸塔架结构在受荷过程中的结构内力变化情况,并讨论了影响高耸塔架结构极限承载力的一些因素。     

松散体滑坡抗滑桩加固的土拱效应分析

基于颗粒流理论,采用PFC2D程序对抗滑桩加固的松散体滑坡成桩后的土拱形成、发展及破坏过程进行研究,分析细观因素（摩擦系数和孔隙率）对抗滑桩土拱效应的影响.结果表明：抗滑桩第1次产生的土拱效应承担极限承载力;土拱破坏后,后续产生的土拱效应承担残余承载力,残余承载力虽有波动但变化不大;桩间土拱的极限承载力、残余承载力和桩体最大荷载分担比随着抗滑桩的桩间净距离增大而减小,随着桩宽增加而增大,但其变化关系并非简单的线性关系;在一定范围内,摩擦系数对抗滑桩土拱效应的影响较大,土体摩擦系数越大,土拱效应越明显,土拱极限承载力越大,且桩体最大荷载分担比呈增长趋势;颗粒集合体的孔隙率对抗滑桩成拱的影响显著,密实度低的松散体的土拱极限承载力相当于密实度高的松散体的残余承载力.     

基于增量动力分析方法的单层球壳结构强震损伤分析

为研究地震作用下空间网格结构的倒塌过程及其破坏行为,进而揭示结构的倒塌机理,基于增量动力分析方法(dynamic analysis method, IDA),以单层球面网壳结构为研究对象,考虑材料损伤累积效应,模拟网壳结构在地震作用下的倒塌过程,并分析不同杆件截面尺寸、矢跨比、初始几何缺陷、支座约束数量等参数对结构抗倒塌能力的影响。结果表明:强震作用下,考虑损伤后网壳结构的动力极限承载力比未考虑损伤时其极限承载力下降了20%左右,塑性单元比例上升10%左右;其他参数一定时,加强杆件截面以及矢跨比的减小,均能提高网壳的动力极限承载力,网壳对初始几何缺陷十分敏感,缺陷为跨度的1/100时其极限承载力比完整结构降低30%左右,支座约束减半后,损伤累积效应使结构的地震承载力降低10%左右。因此在结构设计之初,应考虑材料损伤累积效应的影响。     

栓钉锈蚀情况下组合梁极限承载力的一种计算方法

为了研究栓钉锈蚀对组合梁极限承载力的影响,通过对栓钉锈蚀率不同的钢-混凝土组合梁进行极限承载力破坏试验,对试验结果进行理论分析,并基于组合梁的不完全抗剪连接理论,提出了栓钉锈蚀后组合梁极限承载力计算公式.结果表明:栓钉锈蚀将导致组合梁的极限承载力降低,且极限承载力随着栓钉锈蚀率的增加呈线性下降趋势;将栓钉锈蚀率与组合梁...     

砂土中单桩承载特性室内试验分析

针对不同砂性地质条件和工况,通过室内模型试验,研究了砂土中桩基的承载力性状.研究表明:砂土在自重条件下发生自密实,并将影响到室内模型基桩的承载性能,承载力随砂土密度的增大有增长的趋势;试验孔道位置和贯入深度的改变诱发极限承载力值发生改变,模型桩承载曲线表现出明显的边界效应和深度效应;贯桩速度的增大也引起模型桩极限承载值的相应增加.模型试验结果可以定性分析砂土中桩基的承载特性,为桩基设计提供指导.     

白卡纸格栅拱架承载力试验

目的研究格栅拱架的极限承载力及其破坏形态.方法笔者以竞赛用巴西白卡纸为材料,建立缩尺直墙拱结构形式的格栅拱架进行承载力试验.分别从理论计算、有限元模拟和分级静力加载试验三方面研究该形式格栅拱架的承载性能.结果静力加载的试验结果与数值模拟效果较为吻合,破坏位置与破坏形式一致,均发生在拱顶两侧支撑和拱架的横撑部位.分级加载过程中,前三级试件变形和砂土沉降变化较小,第四级加载出现严重破坏,得出承载力为2 700 N.模拟其他尺寸试件进行对比分析可得,改变直径和厚度对试件影响较小,变形量在10%以内.结论栅拱架模型极限承载力和破坏形态可为结构优化与局部加固提供参照.同时格栅拱架承载能力高,且耗材少,结构自重小,有效达到了节约资源的效果.     

节理岩体宏观力学参数尺寸效应的数值试验

基于Mont-Carlo法,建立了节理岩体的结构面网络,采用RFPA2D-DIP数值模拟软件把生成的网络图转化为有限元网格,从而建立能反映材料细观结构的数值模型.对其中6个不同尺寸的节理岩体试件进行单轴受压数值模拟试验,分析了不同尺寸节理岩体应力与应变之间的关系,以及抗压强度和变形模量的尺寸效应,并对岩体的破坏过程进行了研究,描述了1500mm×1500mm岩体的破坏过程.结果表明,随着岩体尺寸的增大其抗压强度和变形模量均减小,但变化幅度却越来越小,抗压强度随尺寸增大趋于稳定的速度更快,并得出了指数衰减的拟合关系式,不同尺寸岩体的破坏过程大致相同.该研究方法为节理岩体宏观力学参数的研究提供了一种新方法.     

风电塔架空心锥体基础承载机理数值分析

通过有限元数值模拟方法,研究了在外荷载分量作用下风电塔架空心锥体基础的承载特性和破坏机理,对比分析了不同径高比下基础的竖向、水平和弯矩极限承载力,并与传统重力式基础承载力进行比较。结果表明:与传统的风机重力式基础相比,空心锥体基础的竖向极限承载力、水平极限承载力及弯矩极限承载力分别提高472.4%、34.9%及193.3%;极限状态时空心锥体基础地基的破坏机理也与传统重力式基础存在着不同;随着径高比的增大,空心锥体基础竖向极限承载力与水平极限承载力呈逐渐增大的趋势,而弯矩极限承载力则表现出了先增大后减小的趋势。     

用地平衡与人居生态环境承载力的耦合关系研究

对2006~2015年研究区域的遥感影像数据进行处理,求出每年人居生态环境承载力。结合研究区域的社会经济数据及实际情况选择10个指标,通过相关分析方法对研究区域用地平衡与生态环境承载力的耦合关系进行分析。结果表明：研究区域近10年总生态环境承载力与人均生态环境承载力不断降低,总生态环境承载力由2006年的5053.77hm2下降至2015年的4795.64hm2,人均生态环境承载力由2006年的0.546153 hm2下降至2010年的0.426212 hm2;人均生态承载力与景观格局指数的耦合形态呈先降低后增加的变化趋势,与植被覆盖度、生物丰度指数的耦合形态均呈下降趋势,但降低幅度较小,与水网密度指数、土地生态系统服务功能指数之间的耦合形态呈小幅度上升趋势;人均生态承载力与人均耕地面积之间的耦合形态基本呈直线型,与人均林地面积之间和废水净排放量的耦合形态呈下降趋势;人均生态承载力与第三产业比重之间的耦合形态大致呈直线型,与城市化率的耦合形态呈下降趋势。     

贵阳市土地承载力评价及预测

土地承载力是土地利用空间结构优化和区域协同发展的基础要素。构建贵阳市土地承载力指标体系,采用均方差权数决策法和线性回归模型对贵阳市土地承载力进行评价和预测。结果显示:2007~2013年,贵阳市土地承载力指数变化呈先缓慢下降后缓慢上升趋势;土地承载力指数与分项承载力指数在年份之间的增幅有一定的差异;根据预测,2014~2025年,土地承载力总体呈波动上升趋势,但社会承载力和生态承载力持续下降。从优化土地利用效率、加强生态建设等方面提高贵阳市土地承载力水平。     

交通承载力与环境承载力的耦合协调度——基于城市群的实证分析

为探讨交通承载力与环境承载力发展水平的协调程度,构建了反映交通承载力和环境承载力发展水平的指标体系,利用耦合协调度模型对2010—2014年中国五大国家级城市群中的10个典型城市的面板数据进行测算,并从时空维度进行二者耦合过程与演变趋势的分析.对比结果表明各城市群的交通和环境承载力综合评价值因地域差异较大,2010—2014年升降不一,具有层级结构:除长江中游和珠三角的交通承载水平呈波动下降趋势外,成渝、长三角和环渤海呈波动上升;除环渤海的环境承载力水平呈持续上升外,其余城市群呈波动下降;交通承载力与环境承载力耦合互动效应明显,但各城市群的交通与环境承载力的协调等级较低,环渤海和长三角城市群的协调处于低度协调的耦合状态,其余城市群的协调处于中度协调.     

回采巷道底板破坏范围及其影响研究

针对回采巷道底板破坏深度确定难题,以蒋家河煤矿ZF204工作面运输顺槽为研究背景,采用现场实测、物理相似模拟和数值计算相结合的方法,掌握了巷道两帮脚挤压破碎和底鼓规律,建立了底板破坏力学模型,分析了巷道底板的极限承载力,揭示了巷道底板挤压流动型变形的破坏机理。研究发现,巷道两帮下部的底板极限承载力与内聚力成正比关系,并且随着内摩擦角的增大,巷道极限承载力随内聚力的增大的幅度越大。内聚力一定时,极限承载力随着内摩擦角的减小而降低。围岩渐进破坏参数的折减系数小于1时,极限承载力随着折减系数呈降速减小。基于上述分析,建立了巷道底板极限平衡深度计算模型,得出巷帮极限平衡区宽度与巷道底板破坏深度成线性增长关系,给出了巷道底板最大破坏深度和位置计算公式。基于底板破坏引起极限平衡圈演化研究,完善了巷道支护的极限平衡圈理论。     

装配式方形基础的黏土地基承载力特性研究

利用弹塑性有限元分析可满足快抢快建的装配式方形基础作用下不同黏土类型地基的极限承载力.通过预位移方法研究基础的极限承载力及其破坏模式,提出载承力计算图和V-H面的承载力包络图,讨论尺寸效应.研究表明:基础尺寸对地基极限承载力影响显著,而对无量纲承载力以及归一化承载力包络面影响甚微;地基承载力也随着土体的模量增加而增加,其中硬塑黏土的无量纲承载力和归一化承载力包络面的曲线倾斜角略大于其它土体地基.     

尺寸效应对碳纤维加固轴心受压柱的影响

通过应用有限元分析软件ANSYS对碳纤维加固轴心受压柱进行材料非线性的模拟实验,得出十个不同尺寸模型的极限承载力,并与理论计算值进行对比分析.由此得到小模型试验和实际尺寸模型承载力的结果差别,即尺寸效应对加固效果的影响,分析了产生差别的相关因素,倒角半径的大小是重要因素之一,所以结合实际工程因素计算出了倒角半径的大小范围,对实际加固工程的计算有一定的参考意义.     

用地平衡与人居生态环境承载力的耦合关系

对2006~2015年研究区域的遥感影像数据进行处理,求出每年人居生态环境承载力。结合研究区域的社会经济数据及实际情况选择10个指标,通过相关分析方法对研究区域用地平衡与生态环境承载力的耦合关系进行分析。结果表明:研究区域近10年总生态环境承载力与人均生态环境承载力不断降低,总生态环境承载力由2006年的5 053.77 hm~2下降至2015年的4 795.64 hm~2;人均生态环境承载力由2006年的0.546 153 hm~2下降至2010年的0.426 212 hm~2;人均生态承载力与景观格局指数的耦合形态呈先降低后增加的变化趋势,与植被覆盖度、生物丰度指数的耦合形态均呈下降趋势;但降低幅度较小。与水网密度指数、土地生态系统服务功能指数之间的耦合形态呈小幅度上升趋势;人均生态承载力与人均耕地面积之间的耦合形态基本呈直线型,与人均林地面积之间和废水净排放量的耦合形态呈下降趋势;人均生态承载力与第三产业比重之间的耦合形态大致呈直线型,与城市化率的耦合形态呈下降趋势。     

超高性能混凝土混凝土组合梁抗剪承载力计算方法

基于极限平衡理论,并考虑尺寸效应,采用简化的混凝土破坏准则和超高性能混凝土(UHPC)层破坏理论得到了超高性能混凝土-混凝土(UHPC-NC)矩形截面组合梁斜截面抗剪承载能力计算方法.设计了相应的组合梁抗剪试验.试验数据与理论计算结果的对比分析表明,该计算方法既能准确计算组合梁的抗剪承载力,又能有效反映UHPC层、UHPC层内配筋、尺寸效应等各个参数对于UHPC-NC组合梁抗剪承载力的影响.试验结果反映出UHPC层可以大幅提高整体结构的抗剪承载力和延性.     

砂土中陆地风电空心锥形基础水平承载力的影响因素分析

空心锥形基础是一种新型的陆地风电基础形式,其主控荷载为水平荷载和倾覆力矩。开展砂土中锥形基础水平单调加载模型试验,研究加载高度、加载速率和模型尺寸对基础水平承载力的影响,并对比分析相同质量和径高比的锥形基础与圆形基础的水平承载力大小。研究表明:锥形基础水平极限承载力随加载高度增加逐渐降低;加载速率对锥形基础的水平极限承载力影响较小;径高比和底板尺寸是影响锥形基础水平极限承载力的主要因素,当基础径高比为5.5时,锥形基础水平承载力最大;增大底板尺寸可有效控制基础水平侧移;基础失稳破坏形式为转动破坏;相同质量的锥形基础和圆形基础相比,锥形基础的水平承载力是圆形基础的1.1～1.2倍。     

胶合竹木工字梁受弯性能的试验研究

提出了一种以OSB为腹板骨架,OSB板外用环氧树脂胶黏剂和钉子连接竹集成材而成的胶合竹-木工字梁.以竹-木工字梁的腹板高度、剪跨比及加劲肋为参数,对24根竹-木工字梁的结构性能进行研究.分析了工字梁试验全程的破坏形态和破坏机理,探讨了其极限承载力、延性和抗弯刚度等,并研究影响其结构性能的因素.研究结果表明,竹-木工字梁整体工作性能优良,跨中截面应变沿梁高方向仍基本符合平截面假定,其极限承载力与截面高度、剪跨比和加劲肋有关.当剪跨比小于2.0时,组合梁出现了明显的剪压破坏特征,剪跨比越大,极限承载力呈显著下降趋势.加劲肋能显著提高工字梁的极限承载力,提高幅度为3.4%~38.0%,对极限位移的提高幅度约为1.7%~12.6%.加劲肋增强后的工字梁的初始抗弯刚度亦有大幅提高,提高幅度为10%~30%,腹板越高,增幅越大.