纤维增强聚合物加固带裂缝圆截面木梁的弯曲

对具有纵向贯穿裂缝圆截面木梁全贴纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer, FRP) 布的弯曲加固效果进行了研究. 在组合梁小挠度变形的假定下, 建立了全贴FRP 布加固带纵向贯穿裂缝圆截面木梁弯曲变形的控制方程, 研究了自由端集中载荷作用下FRP 布加固圆木梁的弯曲行为, 并得到了问题的解析解, 分析了FRP 布模量和厚度、梁长细比以及裂缝宽度等因素对FRP 布加固木梁弯曲变形的影响. 数值结果表明, FRP 布加固木梁自由端挠度随FRP 布厚度、弹性模量和剪切模量的增加而减少, 且当FRP 布厚度和弹性模量增加到一定值时, 继续增加其厚度和弹性模量对圆木梁的加固作用已不明显; FRP 布的剪切模量对短粗木梁挠度的影响较大, 且当剪切模量较大时, FRP 布加固可完全消除裂缝因素的影响.     

纤维增强聚合物布加固黏弹性木梁弯曲的解析解

将木梁视为服从标准线性固体本构的黏弹性体,假定纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)布与木梁紧密粘贴,研究了FRP布加固木梁线性弯曲的蠕变行为.在建立FRP布加固黏弹性矩形截面木梁弯曲变形控制方程的基础上,利用Laplace变换,给出了突加均布载荷作用下FRP布加固简支黏弹性木梁弯曲的解析解.根据相关试验数据,确定了花旗松(Douglas-fir,DF)木梁标准线性固体本构的材料参数,分析了芳纶纤维增强塑料(aramid FRP,AFRP)布含量和梁跨高比等对AFRP布加固简支DF木梁弯曲变形的影响.结果表明:AFRP布加固可有效减小木梁的蠕变挠度;随着DF木梁蠕变的增加,AFRP布加固DF木梁的中性轴逐渐靠近粘贴AFRP布的侧边,且随着DF木梁跨高比或AFRP布含量的提高,AFRP布加固DF木梁的最大压应力和最大拉应力减小.     

纤维增强复合材料加固裂纹黏弹性梁的弯曲变形

考虑裂纹缝隙效应,将裂纹等效为非线性旋转弹簧,假定纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)布与梁紧密粘贴,研究了FRP布加固裂纹标准线性固体黏弹性梁的弯曲行为.在给出FRP布加固裂纹的等效旋转弹簧刚度和FRP布加固黏弹性矩形截面梁弯曲变形控制方程的基础上,利用Laplace变换及其逆变换以及梁弯曲边界条件和裂纹处的连接条件,得到突加均布载荷作用下FRP布加固简支裂纹黏弹性梁弯曲蠕变的解析解.数值分析了碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布含量、梁跨高比以及裂纹位置及其开闭状态等对CFRP布加固裂纹花旗松(Douglas-fir, DF)木梁弯曲蠕变的影响.     

非保守集中力作用下饱和多孔悬臂梁的非线性弯曲

 基于孔隙流体仅沿梁轴向运动的微观不可压饱和多孔弹性梁大挠度弯曲数学模型,利用Galerkin截断法,研究固定端不可渗透、自由度可渗透的饱和多孔悬臂弹性梁在自由端处承受突加非保守集中力作用下的拟静态非线性弯曲问题,给出了梁弯曲时挠度、弯矩等随时间的响应以及沿梁轴线的分布.数值结果表明：当载荷较小时,非保守集中力、保守集中力以及线性小挠度理论的结果相差很小;当载荷较大时,非线性大挠度理论的结果小于相应线性小挠度理论的结果,非保守力的结果大于相应保守力的结果,且这种差异随着载荷的增大而增大.同时,在集中载荷突加于梁上时,多孔弹性梁骨架最初不变形,但随着时间的增加,梁的挠度逐渐增大,并最终趋于稳态值,此时多孔梁骨架承担全部的外载荷.     

纤维增强聚合物加固黏弹性Timoshenko裂纹梁的弯曲变形

将裂纹的缝隙效应和FRP加固作用等效为黏弹性组合弹簧,推导出Laplace变换域内FRP加固黏弹性裂纹梁的等效抗弯刚度.基于标准线性固体本构关系和Laplace变换,获得了具有任意开闭裂纹数目FRP加固黏弹性梁弯曲的解析解.数值算例说明,AFRP布可有效地削弱裂纹效应,且裂纹梁的变形与跨高比成反比例关系;受AFRP布加固作用影响,裂纹深度和荷载的改变对梁变形的影响并不明显.     

碳纤维布加固指接木梁的强度性能

通过有限元分析木梁和指接梁的典型破坏特征,对不同构件的CFRP进行加固分析,得出提高指接木梁弯曲承载能力的加固模式.考虑材料线性和非线性本构关系,以及损伤因素对碳纤维布加固指接木梁的力学影响,利用ABAQUS 软件对指接点进行有限元分析,建立简化模型,设计出精确描述模型损伤行为和性能的数值方法.结果表明,运用CFRP加强材来增强木梁力学性能的方法有效,木梁的变形性能得到明显改善.     

UHPC加固箱梁顶板受弯性能试验研究

提出密配筋UHPC(超高性能混凝土)加固钢筋混凝土箱梁顶板方法,以消除混凝土箱梁顶板因开裂导致结构承载能力和耐久性普遍降低两类病害.为探究该加固方法在集中荷载下的箱梁顶板横向受弯性能,对3块足尺箱梁顶板局部模型进行试验研究.试验结果表明:负弯矩作用下,受拉的UHPC层显著提高了加固板的抗裂性能和刚度;加固试验板的开裂强度取决于UHPC的弹性抗拉性能;裂缝宽度为0.2mm时的持荷水平相对于未加固试验板提高了255.8%;当裂缝宽度小于0.27mm时,荷载与最大裂缝宽度关系近似线性.正弯矩作用下,UHPC层受压,加固试验板的开裂强度取决于封闭裂缝所用黏胶的抗拉强度;因为普通混凝土区域裂缝出现较早,正弯矩加固板在前期表现出略微偏大的挠度,但后期挠度和裂缝宽度的增长速度均明显小于未加固板,致密的UHPC层为箱梁顶板提供良好的防水性能,加固层对正弯矩试验板刚度的提高和裂缝发展的控制效果较为明显;破坏形态符合预期,破坏荷载与理论计算结果吻合良好.     

碳-芳混杂纤维布加固木梁抗弯性能试验研究

通过碳-芳混杂纤维布加固矩形木梁(杉木和松木)的抗弯性能试验,研究了不同层数的碳-芳混杂纤维布加固矩形木梁的破坏形式、抗弯承载力、荷载-挠度曲线和截面应变分布.试验结果表明:与未加固试件相比,木梁经碳-芳混杂纤维布加固后,其抗弯承载力和刚度有了一定程度的提高,抗弯承载力提高幅度在18.1%～62.0%(松木)和7.7%...     

碳纤维布层数对榫卯接长木梁抗弯性能影响的试验研究

通过5根碳纤维布(CFRP)加固榫卯接长木梁的受弯静力试验,研究CFRP布层数对加固榫卯接长木梁抗弯性能的影响.试验结果表明,榫卯接长木梁在粘贴1~3层平行于梁轴方向的碳纤维布后抗弯承载力提高了29.1~30.9倍,原木梁(参照构件)为弯曲破坏,榫卯接长木梁经碳纤维布加固后由于碳纤维布与木梁剥离而发生破坏.因此,当平行与梁轴方向的碳纤维布层数从1层变化到3层时,木梁的抗弯承载力、刚度和能量吸收能力变化不大.     

碳纤维布加固指接木梁的强度性能

通过有限元分析木梁和指接梁的典型破坏特征，对不同构件的CFRP进行加固分析，得出提高指接木梁弯曲承载能力的加固模式.考虑材料线性和非线性本构关系，以及损伤因素对碳纤维布加固指接木梁的力学影响，利用ABAQUS 软件对指接点进行有限元分析，建立简化模型，设计出精确描述模型损伤行为和性能的数值方法.结果表明，运用CFRP加强材来增强木梁力学性能的方法有效，木梁的变形性能得到明显改善.     

弹性地基梁在热—机械载荷作用下的非线性响应

基于弹性地基梁在均匀升温及横向均布载荷联合作用下的非线性控制方程,考虑不可移夹紧边界条件,采用打靶法得到了该两点边值问题的数值结果。当横向载荷为零时,成为弹性梁热屈曲问题,给出了不同地基弹性系数的热屈曲平衡路径,结果表明:由于地基的约束作用,弹性梁热屈曲临界升温会明显增加,但不随梁细长比的变化而变化。当横向载荷不为零时,成为弹性梁在热、机械载荷联合作用下的弯曲问题,给出了不同地基弹性系数的弯曲响应。     

矩形弹性薄板大挠度问题的控制方程及摄动展开

本文放弃薄板大挠度问题的ＶｏｎＫａｒｍａｎ方程，引入板中面体积应变ｅ及弯矩ｍ＝ｍｘ＋ｍｙ，重新导出了薄板大挠度问题的控制方程组。并以四边固定矩形板受均布载荷的大挠度为例给出了用摄动法求解的各级摄动展开表达式。     

非均匀升温下Timoshenko夹层梁热过屈曲精确数学模型及其数值解

在精确考虑轴线伸长和一阶横向剪切变形的基础上建立Timoshenko夹层梁在热载荷作用下的几何非线性控制方程.采用打靶法数值求解所得强非线性边值问题,获得两端不可移简支夹层梁在横向非均匀升温作用下的静态热过屈曲和热弯曲变形数值解.绘出梁的变形随温度载荷变化的特征关系曲线,分析和讨论材料和几何参数对梁变形的影响.结果表明:梁在均匀加热下不产生拉-弯耦合变形及弯曲变形.在均匀升温条件下,梁的中点无量纲挠度与升温的关系曲线为热过屈曲平衡路径;当升温为横向非均匀的情况下,中心挠度与平均升温之间的关系曲线表现出热弯曲变形的特点.横向剪切变形随梁的长细比增大而显著减小,随变形程度的增大而增大.     

非强柱弱梁钢筋混凝土框架试验及有限元分析

通过两榀单层单跨混凝土框架在竖向荷载下的试验研究和非线性有限元全过程分析,对"梁强于柱"和"梁柱等强"框架的极限荷载、正常使用状态下的变形、位移延性和塑性内力重分布进行了研究.研究结果证明,在配筋适当的情况下,"梁强于柱"和"梁柱等强"框架在正常使用荷载下裂缝宽度和挠度均能满足混凝土结构设计规范的要求,且均具有较好的延性,能实现充分内力重分布.     

钢筋混凝土纤维强化塑料复合梁的弯曲失效线弹性断裂力学模型

钢筋混凝土梁的受拉部位粘贴纤维强化塑料(FRP，fiber reinforced plastic)板，可以提高整个结构的承载能力．随着载荷加大，在弯矩比较大的弯曲段经常出现钢筋层与FRP板之间的层间开裂和失效．建立了多层复合梁的层间裂纹分析模型，并对其失效行为进行分析．在线弹性断裂力学(LEFM，linearelastic fracture mechanics)范畴内，应力强度因子和能量释放率(或裂纹扩展力)是两个重要参量．提出了拉伸弯曲组合梁的能量释放率的计算方法，通过弯曲平面假设研究了复合梁的变形与受力特点，计算和讨论了裂纹在不同位置时的能量释放率。     

基于改进三弯矩方程的钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度研究

为简便估算恒载作用下钢-混凝土混合梁变截面连续梁合理钢箱梁长度,基于现有三弯矩方程推导了适用于变截面连续梁的改进三弯矩方程,建立了基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩简化计算方法,并采用MATLAB软件编制了计算程序。构建了不同跨径的变截面钢-混凝土混合连续梁桥标准结构,运用改进三弯矩方程分析了恒载作用下不同跨径钢-混凝土混合连续梁桥关键截面弯矩随钢箱梁段长度变化的规律,建立了主跨跨径150m~300m间钢-混凝土混合变截面连续梁桥钢箱梁段合理长度预估公式。不同跨径的钢-混凝土混合连续梁的墩顶负弯矩和跨中正弯矩均随钢箱梁段长度的增大而减小;主跨跨径150m、200m、250m、300m的变截面钢-混凝土混合连续梁桥钢箱梁段长度与主跨跨径的比例分别为0.35、0.40、0.40、0.45时,主跨跨中正弯矩减小趋势变缓;研究结果表明：基于改进三弯矩方程的变截面连续梁弯矩计算结果与有限元计算结果的偏差小于10%,可便捷且准确地计算恒载下变截面连续梁弯矩;预估公式计算得到的钢箱梁段合理长度与实桥使用的钢箱梁段长度之间的误差在12.5%以内,预估公式具有良好适用性。     

高速铁路下承式钢箱系杆拱结合桥的受力分析

为了了解下承式系杆拱结合桥的受力性能,根据武广客运专线某140 m下承式钢箱系杆拱结合桥,设计制作1个比例尺为1-8的全桥试验模型,并对桥梁在全桥均布、半桥均布、全桥偏载、半桥偏载和超载共5种工况进行加载试验和分析.研究结果表明:在均布荷载作用下,半桥加载方式引起的竖向挠度约为全桥加载时的2倍;在偏载作用时,重载侧与轻载侧竖向挠度之比小于它们的荷载之比;在受力上,拱肋、系梁和纵梁的半桥均布加载都比全桥均布加载时更不利;对于横梁,端横梁梁端面内接近固结,其他横梁梁端面内接近铰结,面外弯曲问题则可通过采用箱型横梁和加大端横梁截面尺寸等措施加以缓解;刚性吊杆既受轴拉作用,也受弯曲作用,以端吊杆受力最为不利,设计时需引起注意;混凝土板的受力状态以第一系统引起的轴拉作用与竖向荷载引起的弯曲作用为主,采用3%以上的高配筋率时裂缝宽度能得到有效控制.     

木质组合梁抗弯性能试验研究

通过12根矩形截面梁、24根T型组合梁和6根工字型组合梁,共计42根木质梁试件的2点加载受弯试验,研究了木基结构板—矩形截面木搁栅组合梁的抗弯性能.结果表明,木质梁试件破坏前能产生较大的变形,最终破坏主要有4种模式:纯弯段腹板弯曲破坏、沿腹板顺纹方向劈裂破坏、弯剪区沿腹板截面高度剪切破坏和梁端部局部扭转.木质组合梁中连接翼缘与腹板的钉连接节点在梁受弯时滑移变形较小,因此其能有效地传递翼缘与腹板之间的组合作用.T型组合梁与矩形截面梁相比,刚度和承载力有明显增加,工字型组合梁与T型组合梁相比,受弯性能进一步提高.因此可按组合梁理论进行更加合理的木楼盖相关设计.