基于钢板弹性屈曲理论的组合墙轴压试验研究

为了研究核电工程涉及的超大厚度钢板混凝土组合墙体的整体性能及钢板的屈曲规律,基于3个不同的钢板弹性屈曲理论分析设计和实施了4个钢板混凝土组合墙轴压试验模型,试验中主要考虑距厚比参数的不同.分析了构件的破坏过程、荷载-位移曲线、钢板的荷载-屈曲曲线.分析结果表明:钢板的屈曲或屈服对试件整体刚度影响不明显;合理的栓钉布设能有效地保证钢板和混凝土协同工作,随着栓钉布设的距厚比变小钢板的屈曲应变和应力有所增大.在试验分析基础上,导出了组合墙体的初始刚度和极限承载力的经验公式,给出了适合组合墙体钢板弹性屈曲应变计算的理论公式.     

核电站双钢板混凝土剪力墙抗剪强度研究

以核电站屏蔽厂房剪力墙为原型,对含栓钉和加劲肋的双钢板混凝土组合剪力墙进行低周往复加载抗剪试验研究.试件包含3个1︰4缩尺模型,变化参数为栓钉间距与加劲肋,分析了试件的破坏特征、承载力以及耗能情况.试验研究发现:组合墙体整体受力性能良好,具有较强的抗剪性能.通过设置加劲肋,能有效提高墙体承载能力、刚度和延性.在试验基础上进行了有限元数值模拟与参数研究,研究了混凝土强度、钢板厚度、轴压力和加劲肋设置对抗剪强度的影响程度,并初步建立了核电站双钢板剪力墙抗剪强度计算公式,为核电安全壳设计理论的建立打下了基础.     

钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁

为了研究钢板-混凝土组合加固技术在桥梁加固工程中的应用,提出了钢板-混凝土组合加固预应力混凝土箱梁的抗弯极限承载力计算公式,采用ANSYS软件选用合理单元类型和材料本构关系,对采用钢板-混凝土组合加固的某火灾受损预应力混凝土箱梁桥进行了非线性有限元数值模拟分析对比,并做了加固后效果验证性荷载试验,还对组合加固和粘钢加固效果进行了对比。结果表明：简化公式计算结果与数值分析结果偏差在5%以内;加固后结构关键截面抗弯极限承载力提高30%以上,应变校验系数降低为0.57～0.70,挠度值减小明显,结构基频提高了19%,横向分布系数理论值与实测值比值为0.93～1.05,吻合良好;组合加固梁体校验系数降低为0.66～0.82,较合理且相对均匀,结构受力协同性较好,更有利于提高结构整体受力性能。     

混凝土小型空心砌块墙抗震性能的试验研究

进行了１０榀混凝土小型空心砌块墙的反复荷载试验，分析了这类墙体的受剪承载力、刚度、变形性能和耗能能力，并提出了混凝土小型空心砌块墙的受剪承载力计算公式，该公式的计算值较好地符合试验结果     

不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体抗震性能有限元分析

在对不同间距设置芯柱-纤维石膏速成板组合墙体试验研究的基础上,利用ADINA有限元软件建立不同间距灌芯形式组合墙体的三维有限元模型,结合试验结果验证有限元计算模型的合理性,分析组合墙体的变形破坏特征和抗震性能.通过对组合墙体的数值模拟计算,讨论混凝土灌芯情况和墙体高宽比对组合墙体承载力的影响,结果表明:增加钢筋混凝土芯柱的数目可以有效加强组合墙体的抗侧承载力,组合墙体的破坏模式由弯剪破坏向剪切破坏转变;随着高宽比的增大,组合墙体的开裂荷载和极限承载力降低.     

钢-混凝土组合脊骨梁极限承载力试验研究

通过全过程加载试验和空间有限元分析,探讨了带波形钢腹板悬臂挑梁的组合脊骨梁在单调荷载作用下的受力全过程、破坏模式、变形特征、抗弯承载力和极限状态,并确定其主要受力的特征值;根据试验现象、荷载-位移(应变)关系、混凝土板剪力滞效应的分析,总结出组合脊骨梁正、负弯矩截面在材料屈服前、后的受力特点和变形特征;在此基础上推导出组合脊骨梁的抗弯承载力计算公式,公式计算结果与试验结果吻合较好.     

C50赤铁矿混凝土中栓钉的抗剪性能试验及有限元研究

针对核电厂钢板赤铁矿混凝土结构中栓钉抗剪性能的研究,进行了9个栓钉推出试验,同时采用Abaqus对其进行有限元分析,探讨了试件在C50普通混凝土和C50赤铁矿混凝土中破坏模式的区别、栓钉极限抗剪承载力、荷载-滑移曲线.分析了栓钉直径、栓钉长径比、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度对栓钉抗剪承载力的影响.研究结果表明：试验中以栓钉根部被剪断为主要破坏模式;栓钉在赤铁矿混凝土内的抗剪滑移量均小于6mm,具有脆性破坏特征.随着栓钉直径、栓钉屈服强度和赤铁矿混凝土强度的增加,其抗剪承载力均有所提高;栓钉长径比大于8时,其对抗剪承载力影响不大.进一步提出了栓钉在C50赤铁矿混凝土内抗剪承载力和荷载-滑移曲线,所提曲线与试验值和有限元值均吻合良好.     

预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力性能分析

建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点在往复荷载作用下受力性能分析的精细化有限元计算模型.根据已完成的6个"弱节点"试验结果,对比分析试验与模拟试件的破坏模式、梁端荷载-位移骨架曲线和特征点荷载,验证了有限元模型的准确性.研究了预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力全过程工作机理,并对各关键组件的应力、应变发展规律及其相互作用进行分析.通过有限元模型参数化分析,研究了轴压比、钢套箍厚度、钢套箍延伸高度、预制混凝土管强度及芯部混凝土强度等因素对节点承载力和变形能力的影响.分析结果表明:在梁端往复荷载作用下,钢套箍屈服"拉力带"和核心区混凝土"斜压杆"机构共同抵抗节点剪力;峰值荷载时钢套箍以刚体变形为主,极限荷载时钢套箍腹板大面积屈服;芯部混凝土、钢套箍与预制混凝土管之间界面接触相互作用力分布不均匀;轴压比、钢套箍厚度、预制混凝土管和芯部混凝土强度对节点承载力及变形能力影响较大,增大钢套箍厚度可以显著提高节点承载力及变形能力;钢套箍延伸高度增加可以提高节点变形能力,但对承载力影响不明显.建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点受剪计算模型,理论值与模拟值吻合较好且偏于安全.     

再生混凝土多孔砖墙体抗震性能试验

为了考察再生混凝土多孔砖墙体的抗震性能,进行了3片再生混凝土多孔砖墙体在不同竖向荷载作用下的水平低周反复荷载试验,分析了墙体的受力全过程、破坏特征及极限承载力,探讨了墙体的滞回特性、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能.结果表明,再生混凝土多孔砖墙体的受力全过程、破坏形态和普通混凝土多孔砖墙体基本相同,再生混凝土多孔砖墙体的滞回曲线较饱满,延性系数较高,耗能能力较强,具有良好的抗震性能,墙体的刚度退化趋势大致相同.再生混凝土多孔砖墙体在无竖向荷载作用下破坏时的裂缝数量较少,主裂缝明显;在施加竖向荷载后破坏时裂缝细而密,无明显主裂缝,表明随着竖向荷载的增加,墙体受力均匀,强度得到发挥.参考现行规范和已有研究成果,提出了再生混凝土多孔砖墙体抗震受剪承载力计算公式.研究成果可供再生混凝土多孔砖的工程应用参考.     

钢板剪力墙的极限抗剪承载力

钢板剪力墙由周边钢框架、内嵌钢板组成。为了充分利用钢板的届曲后强度,提高经济性,推广钢板剪力墙的应用,基于拉力场理论,推导出钢板剪力墙的极限抗剪承载力理论公式,并通过有限元程序ANSYS进行数值模拟,求出钢板剪力墙在水平单向荷载作用下的荷载位移曲线。采用不同高厚比钢板,对理论计算值和ANSYS数值模拟相比较。结果表明:其极限抗剪承载力与推导出的理论值相比,误差在1.5%以内。模拟结果验证了理论公式的计算准确。     

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.     

钢板混凝土组合墙试验和有限元分析

设计制作了4个1/4缩尺模型的钢板混凝土组合墙试件,进行拟静力试验,通过改变墙体构造措施与含钢率来研究此类墙体的抗震性能.然后,采用ABAQUS软件建立非线性有限元分析模型,进行参数分析.试验结果表明,增加钢板厚度可明显增加组合墙体的承载力、耗能能力等.在含钢率相近的情况下,设置封板构造的组合墙体与含加劲肋的墙体具有相近的承载力,但前者的屈服荷载、延性性能及耗能能力明显更高.有限元参数分析结果表明,增加封板数量,提高了含钢率,增加了试件峰值荷载,而增设加劲肋可使试件各特征值明显提高;降低剪跨比能够提高试件的承载力,但试件延性降低,不利于抗震.钢板混凝土墙体不满足抗震性能要求时,可通过提高钢板厚度、增加加劲肋数量和采用腔体结构形式来提高墙体抗震性能.     

异形钢骨混凝土柱—钢梁节点受剪承载力试验

为研究异形钢骨混凝土柱—钢梁框架节点的地震破坏机理和受剪承载力,进行了4个T形配钢柱—钢梁节点和4个L形配钢柱—钢梁节点的低周往复荷载试验,研究了轴压比、混凝土强度等级和核心区配箍率对节点受剪承载力的影响。观察其受力过程和失效模式,分析了节点核心区混凝土、箍筋、钢骨腹板及钢骨翼缘框在低周往复荷载作用下的应变变化规律及受力机理,分析了节点的各组成部分的抗剪性能。通过对试验数据的分析,得到节点在水平荷载作用下受剪承载力计算公式,计算值与试验值吻合良好。     

外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱连接节点试验研究

介绍了2个外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点,并对其进行了低周反复荷载作用下的试验研究.对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行了分析.试验结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与型钢混凝土柱的连接节点具有较强的受剪承载力、较好的延性和耗能能力,能够满足工程要求.在此基础上对节点的受力机理进行了探讨,提出了节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好.     

双跨连续GFRP-混凝土组合板的试验研究

为研究GFRP-混凝土组合板的受力性能,对3块GFRP-混凝土组合连续板进行了静载试验.3块组合板分别通过环氧树脂胶或剪力栓钉与下部型钢支座连接.试验结果表明:所有组合板的最终破坏形态均表现为加载垫块处局部冲剪破坏;中支座处和边支座处没有出现荷载重分布现象,组合板表现出良好的空间受力性能及变形协调能力.然后,基于塑性极限理论,提出了一种GFRP-混凝土组合板极限承载力计算方法.预测值与试验值的比较结果表明,所提方法可以有效地预测GFRP-混凝土组合板的极限承载力.     

预应力高强混凝土管桩桩身抗剪承载力试验

在无轴压和轴压1 300 kN作用下对PHC-AB400(80)型管桩进行桩身抗剪承载力足尺构件试验.详细介绍加载装置和试验方法,得到该桩型在无轴压受剪和轴压受剪状态下的开裂荷载和极限荷载.基于管桩在无轴压受剪和轴压受剪状态下裂缝发展的观察以及对支座与加载点间剪跨段混凝土主拉应力与主拉应力角的分析,研究该桩型的破坏过程.比较由《预应力混凝土管桩图集》中的公式计算得到的数值和试验值可知,公式值约为试验值的58%.因此,建议管桩抗剪承载力的计算公式中考虑箍筋的抗剪作用.     

复合材料管-钢管约束混凝土组合柱的轴压性能

通过纤维增强复合材料(FRP)管-钢管约束混凝土组合柱的轴压试验,分析组合柱的受力特点、破坏形态、本构关系和承载力。结果表明:在荷载作用初期,FRP管的约束作用较小;在荷载作用后期,FRP管的环向应力增长较快,故以FRP管的环向断裂作为承载力极限状态指标。将现有理论计算模型与试验所得受约束混凝土的应力-应变关系进行对比,发现空心构件极限应变的理论计算误差较大,而实心构件吻合较好。最后提出了一种可用于确定实心组合柱极限承载力的简化计算方法,理论计算结果与试验值符合较好。     

球扁钢肋组合桥面板局部与整体力学性能

为了检验所提出的球扁钢肋组合桥面板在桥梁中使用的受力性能,设计制作了2个带球扁钢肋组合桥面板试件和1个正交异性钢桥面板试件.通过静力试验,测试桥面板不同部位的结构应变和变形,考察了球扁钢肋组合桥面板在车轮荷载作用下的局部受力性能,以及在正、负弯矩作用下的整体受力性能.试验结果表明:在车轮荷载作用下球扁钢肋组合桥面板的疲劳细节处应力水平非常小,大大降低了桥面板钢结构发生疲劳破坏的可能性;试件截面应变沿高度的分布符合平截面假定,在受弯破坏极限状态下,混凝土与钢板之间无明显滑移和脱层,球扁钢组合桥面板的钢板与混凝土之间组合作用良好;该种组合板具有良好的延性,并有较高的承载能力.     

钢混凝土组合桥面板负弯矩区裂缝宽度计算

制作了5个组合桥面板试件并进行负弯矩加载试验,结果发现组合桥面板在混凝土开裂后截面内钢筋、钢板的应变不符合平截面假定,钢筋应变明显大于按照平截面假定求得的计算值.理论推导了组合桥面板混凝土开裂后截面钢筋应力的计算公式,并与试验结果对比,计算值与实测值吻合较好.对不同的混凝土裂缝宽度计算方法进行对比发现:采用本文推荐的钢筋应力公式,并使用公预规提出的混凝土裂缝宽度计算公式按照偏心受拉构件计算,得到的结果与实测值吻合较好.     

盾构隧道装配式管片接头三维有限元分析

根据Saenz公式将混凝土本构模型简化为双折线线性强化弹塑性模型，推导了混凝土弹塑性参数的计算公式．应用大型结构分析有限元软件Alogr对装配式管片接头进行三维线弹性和弹塑性有限元分析，得到了混凝土应变、接头位移、接缝转角、螺栓拉力等计算结果，并将有限元计算结果与接头荷载试验测试结果进行了对比．研究表明，有限元计算值与试验值两者的变化规律是一致的，计算结果在反映结构应力／应变分布规律方面有重要参考作用．