钢棒/环氧拔出试件界面端奇异应力场强度表征及其试验测试

传统复合材料界面强度细观试验采用界面端部脱粘时的剪切应力作为界面剪切强度的表征,而理论分析表明双材料界面端应力场存在奇异性。在分析拔出试件界面端应力奇异性的基础上,对钢棒/环氧复合材料在宏观尺度进行断裂韧性的试验测试,所得结果与压入试件界面端试验结果比较,表明不同类型界面端断裂韧性也不相同,其中原因有待深入研究与分析。     

考虑端部形状影响的矩形桥墩局部冲刷试验研究

文章以宽度相同、长度不同的矩形桥墩为研究对象,考虑矩形、圆端形、三角尖形3种典型端部形状,在铺设10 cm等厚定级配沙的矩形长直水槽内进行不同流速下桥墩局部冲刷室内试验,量测不同时刻桥墩周边测点流场、墩周冲刷坑深度等参数,结合基本理论对桥梁基础局部冲刷进行研究。结果表明：圆端形和三角尖形端部桥墩墩前下降水流和墩周马蹄形涡流强度较矩形端部小;在相同条件下,圆端形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小34.9%,而三角尖形端部桥墩最大冲刷坑深度相对于矩形端部桥墩减小66.7%;在保证矩形桥墩长宽比L/B≥2的前提下,当弗劳德数Fr≤0.111时L/B越小,墩周冲刷破坏程度越小,而当0.148≤Fr≤0.185时则相反。根据河道不同流速合理选择墩型,能够更好地预防冲刷破坏。试验结果可为桥墩局部冲刷设计提供参考。     

一种新型岩石类材料平面应变实验装置的研制和应用

介绍了一种新型岩石类材料平面应变实验装置的研制和应用.该装置的主要特点是可以通过一个厚壁筒液压缸对安置在其中的方形试件施加侧向压力(最小主应力),最高压力可达20 MPa,从而最大程度地减少了刚性加载所带来的端部约束问题,提高了实验精度.利用缸体本身的刚度对试件进行侧限的设计,使得装置结构紧凑,实验简单易行.采用弹性材料试件对装置进行了校准标定,并介绍了变形测量系统.最后,对岩石试件进行了平面应变实验,结果表明,该实验装置能较好地模拟平面应变状态.     

考虑地基-混凝土非线性相互作用关系的CRCP端部锚固力计算方法

在分析温度荷载作用下连续配筋混凝土路面（CRCP）端部变形与受力特点的基础上，根据地基与混凝土接触面剪切变形非线性相互作用关系，求得端部力计算的解析解，分析了不同条件下端部CRCP温度应力及其变形，并与线性模型的计算结果进行了对比，结果表明非线性模型的计算结果更加符合实际，通过分析设计参数变化对计算结果的影响；提出了端部锚固力实用计算方法。     

约束PEC柱(强轴)抗火性能试验研究

为了研究轴向约束对部分包裹型钢混凝土组合柱(PEC柱)抗火性能的影响,开展了轴向约束PEC柱的抗火性能试验研究和有限元分析.考虑轴压和绕强轴压弯两种受力形式,进行了两根ISO-834标准火灾作用下四面受火轴向约束PEC柱的抗火性能试验.测试了试件截面温度场分布、轴向及侧向变形和耐火极限,观察了试件的破坏过程.试验结果表明:施加柱端弯矩的约束PEC柱侧向变形速率大,其破坏形态与轴压约束柱明显不同,为绕强轴的弯曲破坏;相同荷载比下有柱端弯矩的约束PEC柱耐火极限比轴压约束柱略长,总体而言两者的耐火极限均较短.有限元分析结果与试验结果吻合较好,具有较高的精度,可用于进一步的参数分析.     

基于单轴测试法的硫化矿石结块特性检测

基于COSTT单轴测试法,提出一种改进的用于检测硫化矿石结块特性的单轴测试法.采用该方法对冬瓜山铜矿硫化矿石试件施以不同荷载并设置对照组进行比较.在恒温恒湿条件下,用单轴测试仪测力环的变形值表示试件抗压强度,并就矿石结块特性与结块时间及荷载关系进行分析.研究结果表明:当结块时间相同时,荷载越大,单轴测试仪测力环变形值越大,试件抗压强度越高,即结块强度越大;当荷载相同时,结块时间越长,测力环变形值越大,试件抗压强度越高,即结块强度越大;实验结果与实际结果相吻合,证明了该方法应用于检测硫化矿石结块特性的可行性.     

循环剪切作用下卵石-碎石复合垫层变形特性试验研究

为研究卵石-碎石复合垫层在地震荷载下的变形特性,开展了一系列位移控制的大型循环剪切试验,探讨了垫层材料、法向应力、剪切幅值、颗粒破碎、循环剪切次数和剪切方向等因素的影响。结果表明：卵石、碎石在颗粒形态及孔隙率等方面的差异显著影响了垫层的变形特性;由于垫层材料间的相互作用,因此卵石-碎石复合垫层的水平变形和累积法向变形均大于单一材料垫层的变形。     

薄层胶体受剪应力应变关系的测试方法

文中采用组合圆盘粘结试件,对胶层端部引入圆弧面构造并对钢质基体进行倒角处理,能够在胶层中形成均匀系数高达0.97以上的剪应力分布,并将粘结面上的正拉应力控制在很低的水平。利用INSTRON单轴伺服试验机高精度的内置位移测试系统,将系统变形从总变形中予以剔除,从而获得胶层竖向变形,并最终换算成胶层的剪切变形和剪应变。采用样品胶体进行的组合圆盘剪切试验表明,粘结件以胶层剪切破坏为特征,随后胶体与金属基体脱层,因此组合圆盘试验方法能够反映材料受剪性能,强度测试值可作为材料强度条件使用,受剪应力应变本构关系可在粘结构件承载力计算分析中应用。组合圆盘试验方法较为简单,适合在具有位移控制功能的伺服试验机系统的实验室采用。     

高强平齐式端板连接火灾下性能试验

采用稳态火灾试验方法,对7个梁柱平齐式端板连接节点在550℃的火灾高温下开展足尺试验研究,得到此类节点在火灾下的受力性能以及失效机理.节点试件包括4个高强钢端板连接节点和3个普通钢端板连接节点,所研究参数为端板材料和端板厚度.为对比分析,同时对上述7个节点试件在常温下的相应力学性能进行试验研究.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行对比分析.研究表明,无论在常温下还是在火灾高温下,同普通钢端板连接节点相比,采用相对较薄的高强钢端板可在提高节点转动能力的同时不影响其抗弯承载力,从而确保结构整体的安全性能.     

高强钢端板连接节点火灾下性能试验与理论研究

采用稳态火灾试验方法,对7个梁柱平齐式端板连接节点在550 ℃的火灾高温下开展足尺试验研究,得到此类节点在火灾下的受力性能以及失效机理.节点试件包括4个高强钢端板连接节点和3个普通钢端板连接节点,所研究参数为端板材料和端板厚度.为对比分析,同时对上述7个节点试件在常温下的相应力学性能进行试验研究.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行对比分析.研究表明,无论在常温下还是在火灾高温下,同普通钢端板连接节点相比,采用相对较薄的高强钢端板可在提高节点转动能力的同时不影响其抗弯承载力,从而确保结构整体的安全性能.     

组合板剪切粘结机理及承载能力试验

压型钢板与混凝土界面的纵向剪切粘结破坏是组合板最为常见的破坏方式.端部锚固明显改善了组合板的纵向剪切粘结承载特性.当前的计算方法,如m-k法和部分连接法对此考虑并不充分.进行了13块足尺组合板的承载力试验,通过组合板的挠度、端部滑移和截面应变分布等试验结果,揭示了组合板剪切粘结破坏机理,分析了端部栓钉锚固、跨度、板厚和剪跨长度对组合板剪切粘结承载力的影响.根据组合板截面的内力及变形几何关系,得到了压型钢板与混凝土界面纵向剪力与竖向剪力的关系.对m-k法和部分连接法进行了分析比较,根据组合板界面剪切粘结极限状态,对部分连接法方法进行了改进,其计算结果与试验结果吻合较好.     

含缺陷材料冲击断裂的动态焦散线试验研究

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对固定倾斜角度不同离心率缺陷的PMMA试件进行了重锤冲击试验,研究含缺陷材料的动态断裂行为。研究结果表明:不同离心率的缺陷试件断裂形态基本相似;裂纹从试件下边界起裂,扩展至缺陷中部,发生停滞后由缺陷椭圆长轴上端点B继续起裂,直至贯穿整个试件。缺陷离心率的变化对裂纹的前期扩展没有明显的影响,对裂纹停滞时长及B点起裂时应力强度因子影响较大,缺陷离心率越大,停滞期时长越短。缺陷离心率的增大对缺陷端部的应力集中具有促进作用。     

端部箍筋配置对RC柱变形机理影响的研究

为了研究调整箍筋的配箍方式对控制和预测RC柱构件的变形机理,在主筋相同但箍筋的配置方式及配箍率不同的6个试件的弯剪试验中,分析不同端部箍筋配置条件下试验柱的荷载—变形关系、R=1/50范围内各构件的性能、探讨承载能力极限状态的变形,端部箍筋配置条件对反复荷载下试验柱的极限承载能力和稳定性具有明显的影响;对同一变形角、不同配箍方式的试件,在反复荷载作用下,强度降低的差别较大;构件的变形量主要集中在箍筋加密区的两端,其次集中在回转角较大的位置;对柱端部箍筋进行加密,可以控制裂缝的发展以及剪切变形,而且从监测点的位移矢量分布情况可以得知,所有检测点的位移矢量均由加密区指向未加密区的趋势。     

实心试件大变形扭转试验的有限元模拟

对类似于Lindholm型扭转试件外部几何尺寸的实心扭转试件的大变形扭转试验过程进行了有限元模拟,并对通常的根据扭转角-扭矩曲线确定材料的剪应变-剪应力曲线的方法进行了误差分析。分析表明,由于存在因截面的突然变化所引入的端部效应,试件标距部分外表面的单位长度扭角不再保持不变,靠近标距端部的横截面上的半径不再保持为直线。作为比较,对均匀实心试件的大变形扭转响应特性亦进行了分析。此外,还分别对试件在夹持端轴向自由和轴向固定时的轴向应力和应变进行了分析,结果表明对于确定材料的剪应变-剪应力曲线或等效应力-应变关系,轴向效应的影响可以忽略不计。     

端板连接节点中端板强度计算

利用有限元数值分析软件ANSYS建立半刚性端板节点模型进行非线性有限元分析.在建立模型和计算分析过程中考虑了弹塑性、大变形和接触问题,有限元分析结果与试验结果吻合良好.根据梁腹板、端板厚度和螺栓对端板强度影响,对传统计算端板强度的T形件方法进行了修正.分析结果表明:根据端板的破坏模式应采用相应修正系数来考虑上述因素的影响.该方法对端板强度的设计有一定的参考价值.     

FRP约束方钢管混凝土短柱轴压性能研究

通过对8个不同FRP材料(碳纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维)约束的钢管混凝土方柱的轴压试验研究,揭示此类构件的受力机理与破坏形态,探讨不同FRP约束材料对约束方钢管混凝土的轴向力学性能的影响.试验结果表明,碳纤维约束试件强度和延性提高最为明显. FRP材料的约束强度越大,约束钢管混凝土的轴向承载力越高并且延性越好.在相同约束强度下,玄武岩纤维约束试件的延性优于玻璃纤维约束试件.针对FRP约束钢管混凝土方柱,提出了承载力计算公式.与本试验和其他学者试验结果对比显示,该公式计算结果与试验值吻合良好.     

垫层料冻融变形特性的缩尺效应试验

垫层料冻融变形过大会影响寒区面板坝正常运行,有必要对垫层料冻胀融沉特性开展深入研究。受仪器设置限制,室内试验时只能采用缩尺后的垫层料试样,这可能会对试验结果有较大影响。为了揭示冻融试验中缩尺效应的影响规律,对不同限制粒径的试样进行了冻融试验。结果表明,相同相对密实度和含水率条件下,随着限制粒径的增大,试样冻胀变形量呈双曲线趋势减小;而冻融后总变形率先增大后减小。对比分析显示,试验结果与孔隙模型预测值吻合较好。     

钢纤维混凝土抗冲击试验研究

采用SHPB装置对不同钢纤维体积率(Vf)的钢纤维混凝土(SFRC)进行多应变率动态力学性能试验研究,测出其应变率敏感阀值,试验表明,当应变率在阀值内升高时,SFRC峰值应力增长缓慢,弹性模量基本不变,应变率超过阀值后升高时,材料动态强度和弹性模量均增长较快,而且,Vf越大,动态强度提高幅度越大.在冲击条件下,钢纤维对SFRC最显著的贡献是增韧,当应变率较高时,基体试件破碎成渣,而同应变率时的SFRC试件还能够基本上保存中间的主体,呈现出"微裂而不散,裂而不断"的破坏形态.     

端部设肋方钢管混凝土框架柱抗震性能分析

提出了一种端部设肋方钢管混凝土框架柱,采取在柱端部区域设置纵向加劲肋的方式避免端部过早地发生局部屈曲,以提高其承载力,改善延性和抗震性能.采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立壳-实体精细有限元分析模型对已有试验进行了非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下端部设肋方钢管混凝土框架柱的力学性能.研究表明,端部加劲肋能够延缓钢管壁的鼓曲,提高柱的承载力,显著改善柱的延性和抗震性能.端部加劲肋的设置长度以柱的1~2倍边长为宜,高度和厚度应满足一定的构造要求,可以通过增大加劲肋的厚度或增加每边加劲肋的设置数量来提高柱的承载力,且后者效果更好.     

采用轻骨料砼的开孔钢板连接件受力性能

为研究在钢—轻骨料混凝土组合梁和组合板结构中所使用的开孔钢板连接件的抗剪承载能力和剪切刚度等受力性能,采用了推出试验方法,完成了6个采用轻骨料混凝土的开孔钢板连接件推出试件的试验研究,在试验研究中着重考察了开孔钢板连接件的孔洞直径和开孔钢板连接件端部承压方式对剪切连接件受力性能的影响。试验研究结果表明:(1)总体表现为端部承压构件极限承载能力远高于端部不承压构件,因为在端部承压构件中,开孔钢板连接件受到端部混凝土阻挡,因而其极限承载能力相对较高;(2)开孔钢板连接件中孔洞直径对开孔钢板抗剪强度有明显影响,孔洞直径越大,极限承载力也越大;(3)开孔钢板连接件具有很高的抗剪强度和刚度,具有较好推广应用价值。