混凝土拱坝的多轴强度与安全指标

为便于推算混凝土多轴强度,开展混凝土结构的多轴强度设计,本文针对任意的多参数强度准则,给出了用等比超载系数K_(OL)计算多轴强度的通用方法。以某已建成的拱坝为例,分别计算坝体的等比超载系数K_(OL)和失效距离系数K_(FD),并与单轴强度安全系数进行比较,指出混凝土拱坝按多轴强度设计的必要性。基于K_(FD)的定义和算例分析,建议将K_(FD)作为拱坝多轴强度安全设计和校核的指标。     

水电站框格重力坝应力及稳定分析

为研究广西拉浪水电站扩建工程破坝开孔对坝体稳定性的影响,运用了规范规定的材料力学法并结合三维有限元软件,对4个施工步骤共7种工况下进水口及整个坝体应力及稳定性进行分析,结果表明:材料力学法计算的孔口底部截面最大压应力为0.67MPa,最小压应力为0.34MPa,坝基截面最大压应力为0.63MPa,最小压应力为0.06MPa,均满足《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》中坝体上游面的垂直应力不出现拉应力且不大于混凝土允许压应力的要求。进水口以上坝体抗滑稳定安全系数K为1.24,K′为5.28,全坝体抗滑稳定安全系数K为1.10,K′为3.10,均大于《混凝土重力坝设计规范SL319-2005》规定的K为1.0与K′为2.5,满足抗滑稳定要求。在孔口周围、压力管上弯段及下弯段存在局部拉应力区,建议在局部拉应力区合理配筋。     

钢制内压容器安全系数与试验压力系数研究

考虑钢制内压容器初始静强度和载荷的不确定性,应用信息熵理论,对容器安全系数、试验压力系数与可靠指标的关系进行探索.研究表明:1)钢制薄壁内压圆筒屈服安全系数应不小于1.50,抗拉安全系数应不小于1.90;钢制薄壁内压球形容器屈服安全系数应不小于1.40,抗拉安全系数应不小于2.15;扁平绕带式容器屈服安全系数应不小于1...     

轴压下CFRP—钢管约束混凝土柱试验研究

为研究CFRP—钢管约束混凝土柱试件在B式(仅在核心混凝土施加轴压)加载下的轴压力学性能,采用轴压试验的方法对18根CFRP—钢管约束混凝土试件进行核心混凝土轴向加载,分析混凝土强度、CFRP包裹层数和CFRP约束效应系数对试件轴向承载力和轴向位移的影响。试验结果表明,CFRP约束效应系数对试件轴压承载力提高系数贡献最大,CFRP约束效应能防止钢管的屈曲同时限制混凝土裂缝的发展,增大核心混凝土强度和增加CFRP层数,试件轴向承载力有显著提高。同时制作了6根试件进行A式B式加载对比试验,试验结果表明B式加载方式的极限承载力均大于A式加载,B式加载试件在整个加载过程中CFRP都对混凝土产生约束作用,试件的轴压性能相较于A式更加优良。     

钢制薄壁圆筒外压试验压力的研究

基于随机-模糊概率模型,定量分析了钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度、稳定系数与外压试验压力系数之间的关系。研究表明：1）如果要求钢制薄壁圆筒临界失稳强度的模糊可靠度范围,在外压气压试验、液压试验和正常操作时分别为0．9997091～0．9999992822,0．998411～0．9991836与0．9999992822～0．99999999864,可取常规稳定系数不小于2．60,外压试验压力系数的取值范围在气压试验时应不小于1．08但不大于1．16,在液压试验时应不小于1．08但不大于1．61;2）采用55组试验数据验证了文中方法的合理性。     

混凝土柱承载力按砌体柱计算的不合理性分析

我国公路混凝土拱承载力计算通常将拱圈等效为梁柱后,按砌体柱公式计算承载力.通过混凝土柱和砌体柱轴压构件和偏压构件的破坏模式与计算方法进行对比分析,结果表明:混凝土柱的破坏模式、截面强度、偏心率折减系数、纵向弯曲系数与砌体柱均有所不同;混凝土柱截面强度采用砌体柱的强度计算将小于实际值;而混凝土柱纵向弯曲系数、偏心率折减系数均小于砌体柱.因此,混凝土偏压柱按砌体柱的计算方法计算将大于实际承载力,偏于不安全也不合理.混凝土柱的承载力应采用合理方法计算.     

基于统一强度理论的多室T形钢管混凝土短柱轴压承载力

为研究多室T形钢管混凝土柱的轴压性能,将多室T形钢管混凝土柱等效成两个正方形和一个矩形钢管混凝土柱,对于矩形钢管混凝土柱,考虑长边和短边对核心混凝土的不同约束作用,将矩形钢管对核心混凝土产生的约束力等效成圆钢管对核心混凝土产生的均匀约束力,并引入混凝土折减系数。对于等效成圆钢管后直径小于100 mm的小尺寸方钢管混凝土柱,假定混凝土折减系数为1。利用统一强度理论分别求出两种钢管内部核心混凝土轴压强度,将钢管部分轴压承载力和两种钢管内部核心混凝土轴压承载力进行相加,得出整体的轴压承载力。计算结果与试验结果吻合较好,说明所建立的理论公式可以精确地计算多室T形钢管混凝土短柱的轴压承载力。     

一种多轴疲劳寿命预测的统一模型

基于SAE 1045中碳钢的单-多轴疲劳试验结果，在研究了扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅不同比值时的多轴疲劳寿命预测模型之后，建立了统一的多轴疲劳寿命预测模型。发现：不同的扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比导致不同的寿命预测模型，为寻求单轴模型与多铀统一模型的关系，假设单轴疲劳寿命预测模型中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变，而对疲劳强度系数乘以1．5435、疲劳延性系数乘以0．6713，以第一主应变幅取代单轴拉压应变幅，则修正后的单轴模型等价于多轴统一模型，利用修正后的单轴模型可以预测任意扭转名义应力幅与拉伸名义应力幅之比时的多轴疲劳寿命。     

型钢增强型钢管混凝土柱的轴压承载力计算

依据钢管混凝土的统一理论,将型钢增强的钢管混凝土组合柱的研究成果推广应用到此类组合柱的轴压强度计算中.文中分析了型钢增强型钢管混凝土组合柱轴压受力机理,考虑不同内外钢管和型钢的截面形式,提出采用组合柱等效套箍系数计算组合柱的轴压强度.计算结果分别与文献试验数据进行对比,数据吻合较好,表明可以用统一理论方法计算型钢增强型钢管混凝土组合柱的轴压承载力,为该组合柱承载力设计计算提供了一种新的理论方法.     

基于软化拉-压杆模型钢骨超高强混凝土框架节点抗剪承载力计算

钢骨超高强混凝土框架节点是一种新型组合结构.为计算钢骨超高强混凝土框架节点的抗剪承载力,基于钢筋混凝土框架节点软化拉-压杆模型,以钢骨和超高强混凝土为压杆,以钢骨、纵筋、箍筋为拉杆,建立了钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型,进行了框架节点抗剪承载力计算,并与试验值进行了比较,分析了轴压比和配箍率对计算值的影响.结果表明,抗剪承载力试验值与计算值的比在1.2左右,吻合较好,且计算值偏于安全;随着轴压比的增大,计算值增大;随着配箍率的增大,计算值亦增大.所提出的钢骨超高强混凝土框架节点软化拉-压杆模型很好地反映出轴压比和配箍率对抗剪承载力的影响.     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

基于缺口应力法的焊接接头多轴疲劳分析

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、IIW和EESH 3种多轴疲劳准则计算出等效缺口应力并将其统一在同一坐标系统下;最后采用最小二乘法拟合出适用于多轴疲劳评估的缺口寿命曲线。与IIW标准推荐的单轴曲线相比,这些多轴缺口疲劳曲线具有更低的倾斜度和更高的疲劳等级,即多轴加载时明显降低了10~3~10~6次中周范围内的疲劳强度值,而对10~6~10~7次高周疲劳范围的影响则相对有限。     

拱坝砼标号合理选择的探讨

本文对砼设计标准，利用砼后期强度以及拱坝应力重分布的特点等方面的综合分析，探 讨了拱坝砼标号的合理选择以及降低拱坝砼个别部位抗压安全系数的合理性，以期获得更经济安 全的拱坝．     

关于拱坝柔度系数的讨论

针对以往认为龙巴迪破融曲线是只与坝高有关的直线，没有将它与拱坝的安全性指标直接联系起来这一情况，从混凝土坝体的强度和屈曲稳定出发，得出两类曲线：一类与坝体混凝土的强度有关，是一簇以坝体混凝土强度为参数的双曲线；另一类与坝体的屈曲稳定有关，是一条指数曲线。     

高拱坝失效故障树模型与失效概率

研究高拱坝洪水、地震、山体滑坡等外载荷,坝身混凝土、坝基岩石材料强度弱化等的随机性,以及评价准则的模糊性;分析了高拱坝分别基于强度理论和稳定理论确定性评价方法的不足,提出应该利用模糊数学方法解决具有随机性、模糊性的高拱坝安全评价问题;建立了基于结构可靠度理论的高拱坝失效概率故障树模型并给出了具体算例.     

TBM掌子面力学模型与滚刀破岩力推力预测

以掌子面岩体破坏前状态建立了滚刀推力作用的双集中力模型,采用弹性半空间理论的Boussinesq解答和叠加原理,给出了双滚刀协同作用下岩体应力分布的解析解。根据应力分布的特点和TBM破岩要求,提出了TBM破岩的必要条件；采用单轴强度理论和多轴强度理论,分别给出了滚刀破岩推力的预测公式。工程实例表明,采用本文提出的基于多轴强度理论的预测公式计算出的滚刀破岩推力与TBM工作时实际使用的推力非常吻合。     

拱坝的开裂计算

在试验研究的基础上,建立了岩石与混凝土结合面三维裂缝扩展的强度准则;运用上述强度准则及有限元分离裂缝模型提出了拱坝开裂的计算方法,并给出了应用实例。     

碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验研究

为研究碱矿渣混凝土的受压应力-应变关系,分别制作单轴受压混凝土棱柱体标准试件和钢管约束条件钢管混凝土试件,开展单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土受压应力-应变关系试验.结果表明:单轴受压条件下,碱矿渣混凝土立方体强度和棱柱体强度关系仍可采用现行规范建议式表示,采用无量纲两段式应力-应变关系模型拟合的单轴受压应力-应变关系与试验曲线结果吻合良好;钢管约束条件下,碱矿渣混凝土极限强度和极限应变均较单轴条件下有了明显提高,表明钢管约束作用能够较好地提高核心混凝土的强度和韧性性能;采用已有钢管约束核心混凝土应力-应变关系模型拟合的应力-应变关系曲线与试验曲线吻合较好.结果表明:现有普通混凝土应力-应变关系模型对单轴受压条件和钢管约束条件下碱矿渣混凝土仍然适用.     

一种新的多轴疲劳寿命预测模型

基于SAE 1045中碳钢和40CrNiMo合金钢的疲劳试验结果,分别建立了单轴和多轴疲劳应变-寿命模型,寻求了两种模型的关系,发现:就所研究的两种材料而言,如果假设单轴疲劳应变-寿命模型(Manson-Coffin方程)中的疲劳强度指数和疲劳延性指数不变,而对疲劳强度系数乘以1.093 7、疲劳延性系数乘以0.751 2,以von Mises等效应变幅取代单轴拉压应变幅,则修正后的单轴模型等价于多轴模型。修正后的多轴疲劳寿命预测模型中,弹性线上移,塑性线下移的事实表明:对于同样大小的应变幅,单轴疲劳中的弹性应变分量大于多轴疲劳中的弹性应变分量,而单轴疲劳中的塑性应变分量小于多轴疲劳中的塑性应变分量。利用修正后的模型可以预测多轴疲劳寿命。