PBL剪力键的疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力键的疲劳性能,进行6组PBL剪力键试件的正交疲劳试验。试件基于EC4的标准推出试验构造,采用不同的疲劳荷载幅进行加载;测试开孔钢板、贯穿钢筋、混凝土板的应变,以及残余滑移量;得到PBL剪力键的疲劳破坏形态,疲劳荷载与疲劳寿命、残余滑移量之间的相对关系,以及PBL剪力键疲劳性能的影响因素。研究结果表明:PBL剪力键的疲劳性能优秀;所研究的试件,疲劳破坏形式皆为混凝土板的开裂;残余滑移量能表征PBL剪力键的疲劳损伤累积过程,根据残余滑移量的发展,可以将PBL剪力键的疲劳破坏过程分为3个阶段;根据疲劳试验结果,可以建立PBL剪力键的疲劳寿命与相对疲劳强度、疲劳荷载峰谷值之间的关系式;PBL剪力键的疲劳性能与混凝土强度、剪力键的构造尺寸(主要是开孔钢板孔径及厚度)等相关。     

斜板PBL剪力键受剪性能试验研究

为缓解间隔式PBL剪力键端部受力集中的问题,提出一种斜板PBL剪力键.通过四组共16个推出试件的加载试验,研究了直板与斜板PBL剪力键的受剪承载力、刚度及变形性能.研究结果表明:直板剪力键与斜板剪力键受剪承载力相当,斜板剪力键具有较高的抗剪刚度和较好的变形能力.当考虑端部承压作用时,斜板剪力键的受剪承载力随肋板角度变化...     

混合结构PBL剪力键群承载力试验研究

混合结构中钢混结合段的剪力传递直接取决于剪力键群的承载力。为研究混合结构PBL剪力键(perfobond rib shear connector)群的承载力,进行9组18个多排剪力键的静载试验,分析PBL剪力键群试件加载全过程的滑移分布及负载特征,并从单个剪力键的荷载-滑移分布出发,结合各排剪力键层间滑移的分布规律,通过累加各排剪力键滑移分布对应的荷载,提出剪力键群承载力的计算方法。同时根据对大量测试数据的统计分析,给出PBL剪力键群正常使用极限荷载的指标。试验研究表明:混合结构中单个PBL剪力键的荷载-滑移关系可用Buttry渐进曲线表述;PBL剪力键群各排剪力键的层间滑移服从二次曲线分布;PBL剪力键群正常使用极限荷载可取剪力键群平均滑移量0.2mm所对应的荷载。所提出的计算方法很好地解决了当前PBL群承载力计算上的不足,计算公式与试验结果吻合良好。     

钢-混组合梁结合段PBL剪力键受力分析

钢-混组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其结合段通过PBL剪力键传递受力,是桥梁设计和计算的重点环节。目前对于PBL剪力键的受力计算尚无统一公式,只能在已有的试验基础上对其受力进行有限元分析,探讨PBL剪力键开孔钢板的抗剪承载力和破坏规律等,从而得出相应的荷载-滑移曲线,进而分析试验值、理论公式值和有限元值之间的差异。     

PBL剪力键钢混结合段设计与试验研究

混合梁桥是桥梁结构向大跨度发展的一种重要桥型,对混合梁的钢-混凝土结合段结构形式和剪力连接件主要是PBL键的发展与应用进行评述,结合世界第一座混合梁悬索桥的设计并通过PBL剪力键和栓钉对比推出试验、钢-混凝土结合段接头的对比试验、钢-混凝土结合段1∶4缩尺模型试验,得出一些有益的结论,为今后钢混结合段的设计与优化提供参考。     

钢-混凝土组合结构PBL剪力键疲劳损伤演化机理分析

为研究反复荷载作用下钢-混凝土组合结构PBL剪力键的疲劳损伤演变及破坏机理,以开孔直径、钢板厚度和贯穿钢筋直径为影响参数,设计3因素2水平的正交试验模型,完成6组24个PBL剪力键模型疲劳试验。以相对滑移量为指标,研究了PBL剪力键的疲劳破坏机理,建立了疲劳荷载与疲劳寿命之间S-N关系曲线,讨论了PBL剪力键构造参数和疲劳荷载对其疲劳性能的影响。     

单孔PBL剪力连接件疲劳性能试验研究

为研究PBL剪力连接件在疲劳荷载作用下的力学性能,完成了2组10个单孔PBL剪力连接件的等幅疲劳推出试验。分析PBL连接件在有、无贯通钢筋两种形式下的疲劳破坏模式,及受剪承载力、剪力-滑移关系受疲劳荷载的影响。通过建立单孔PBL连接件的损伤指标考察其疲劳损伤规律。试验结果表明：无贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤指标随循环加卸载逐渐趋于稳定,难以发生疲劳破坏;设置贯通钢筋的PBL剪力连接件的疲劳损伤表现为贯通钢筋断裂,PBL剪力连接件的疲劳损伤速度先慢后快,平均残余变形随疲劳荷载循环单调递增,其变化规律符合二次抛物线形式。     

加劲板对方管剪力键静力性能的影响

方管剪力键与H形钢肋的连接构造是组合空腹夹层板中一种新的构件连接形式。为研究方管剪力键与H形钢肋连接区域的受力性能,制作两个足尺剪力键试件开展对比试验研究,在试验基础上进一步做了有限元模拟分析。试验表明:在方管剪力键侧壁设置加劲板,能使整个剪力键受力具有明显的弹塑性受力特点;加劲板能明显缓解构件连接区域的应力集中现象,且加劲板对构件抗侧刚度具有较大的贡献。数值分析进一步表明,加劲板的宽度和厚度均对整个剪力键应力分布和抗侧刚度具有显著的影响,而改变宽度,影响效果更为显著。     

波形钢腹板组合箱梁桥PBL连接键的参数分析

我国波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥逐渐兴起,而剪力连接键设计合理与否直接关系到整个波形钢腹板梁桥的承载力。PBL剪力连接键是波形钢腹板梁桥的主要连接形式之一。文章对PBL连接键的不同参数进行有限元非线性分析,得出了各参数对PBL连接键的极限承载力的影响。     

基于ANSYS的PBL剪力连接件有限元分析

为了探究PBL剪力连接件构造参数对其抗剪承载力的影响,以哈工大推出试验为原型,基于ANSYS软件建立了有限元分析模型,通过改变剪力连接件的构造参数,研究了抗剪承载力的变化规律。结果表明:PBL剪力连接件的承载力随着混凝土强度等级、钢板开孔直径、贯穿钢筋直径的增加而增大;当钢板开孔直径为30mm时,贯穿钢筋的合理直径为16mm;适当增加钢板厚度,有助于提高PBL剪力连接件的抗剪承载力。研究结果为下一步合理设计PBL剪力连接件奠定了理论基础。     

体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析

提出一种有限元模型,用于体外预应力节段预制试验梁力学性能数值分析。该有限元模型用ANSYS通用分析软件中的SOLID65单元建立试验梁的3D实体模型,以接触单元模拟节段之间的干接缝,用节点耦合法实现体外预应力束与混凝土梁之间的连接。考虑混凝土材料非线性和几何非线性,通过数值模拟分析揭示试验梁的结构行为、混凝土接缝处的应力变化规律和裂缝张开情况。该有限元模型研究了预应力配束形式、体外预应力二次效应和转向处滑移对试验梁弯曲力学性能的影响。数值分析揭示了在荷载300kN以前,节段接缝处于受压状态;在300kN以后,裂缝张开是影响试验梁力学性能的主要因素。研究结果可用于预制节段桥梁的设计。     

钢管桁架抗火试验及有限元分析

进行了2个足尺钢管桁架的抗火试验,建立了桁架的有限元模型,经比较,有限元与试验结果吻合良好。火灾试验和有限元分析结果表明:火灾作用下平面圆钢管桁架的破坏主要是由于腹杆管壁局部屈服引起的;并且随着荷载比的增加,平面圆钢管桁架的耐火极限温度逐渐降低。     

内加劲环间距对X型圆管相贯节点性能的影响

为了研究内加劲环间距对X型圆管相贯节点性能的影响,对加劲环设置情况各不相同的4个X型相贯节点试件进行试验研究与有限元分析.介绍了试验方案、有限元模型,并对试验和有限元计算结果进行对比分析.结果表明:内加劲环的设置对X型节点受力性能有一定的提高;当位于主支管相贯范围内,内加劲环对节点的强度、刚度等受力性能的提高幅度较大;...     

规则岩体结构面的蠕变特性研究

 岩体结构面的蠕变特性研究对解决岩石力学实际问题具有很重要的意义。通过规则齿型结构面在剪切应力条件下的双轴蠕变试验,研究不同爬坡角的结构面在不同法向应力时的蠕变特性,并根据蠕变试验结果,得到结构面剪切蠕变、法向蠕变随法向应力、剪应力、爬坡角的变化规律和时效性,并选取Burgers模型来描述蠕变的剪切变形特性。在模型试验的基础上采用三维有限元程序对具有锯齿状结构面的水泥砂浆块体在荷载作用下的受力性状进行模拟分析。通过有限元分析,探讨规则齿状结构面的应力分布规律。利用ANSYS计算结果,通过最大正应力理论对结构面的破坏进行判别,从而验证在剪切试验中,齿面以拉断形式破坏。     

钢框架T型钢连接节点的受力性能研究

通过拟静力试验以及有限元ALGOR程序,对钢框架T型钢连接节点进行了低周反复荷载作用下试验研究和非线性有限元分析,研究了T型钢连接节点的破坏形式、受力性能。分析结果表明:T型钢连接节点具有较好的延性,翼缘刚度的不同对延性影响较大;T型钢连接节点的滞回曲线稳定饱满,具有较为理想的抗震耗能作用;翼缘的厚度对T型钢连接强度的影响较大。     

体外预应力空间张弦梁结构的ANSYS仿真

运用 ANSYS 有限元分析软件对体外预应力空间张弦梁结构模型试验过程进行仿真计算,模拟了结构在张拉状态下的试验过程,分析了结构在张拉施工阶段的受力性能和变形特点,并探讨了不同预应力索间的相互影响。     

向家坝水电站岩石高边坡模糊数值分析

 岩石工程中各种岩体的力学参数往往具有模糊不确定性,模糊不确定性在计算中表现为有限元控制方程中各个物理量均是模糊数。有限元计算结果也模糊数。利用编写的模糊有限元程序,对向家坝水电站左岸高边坡典型坡面稳定性进行了模糊有限元分析,同时分析了参数模糊性对人工高边坡应力和位移分布的影响。研究结果表明：向家坝水电站左岸高边坡岩石力学参数模糊性将引起边坡拉应力区分布范围出现较大的变化,边坡加固设计时应充分考虑拉应力区深度变化对加固范围选择的影响,以降低工程风险。     

软弱围岩中的新型双层复合衬砌的受力特性研究及渗水风险分析

 某输水隧洞位于河床的软弱砂岩中,其双层复合预应力衬砌结构形式新颖,受力条件复杂。为了解这种新型双层复合预应力衬砌的工作性态和受力特性,分别采用现场1∶1仿真模型试验方法、三维非线性有限元数值分析方法,并将数值分析结果与仿真试验进行对比分析。有限元分析按照仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬浇筑、内衬预应力张拉以及内衬充水加压的实际过程模拟,计算中考虑衬砌与土体的耦合效应,通过外衬变形反分析调整土体计算参数,采用基于直接约束的接触迭代算法模拟管片与管片之间、内衬与外衬之间的多重接触与传力。研究结果显示,无论是结构变形、缝隙开度还是结构应力,有限元分析与仿真试验规律一致,数值接近,两种方法相互验证了这种具有多重复杂接触边界的非连续变形柔性结构的受力特性,明确了内、外衬的传力机制;在此基础上,进一步分析高压内水外渗对结构安全性的影响以及预防措施,其研究成果可供类似工程参考。     

基于高温下拉索力学性能的大跨度张弦梁结构抗火性能数值分析

基于高温下预应力拉索力学性能试验结果的分析,回归出可用于理论分析和数值计算的预应力拉索高温力学性能模型;基于实用大空间火灾空气升温模型和钢结构材料升温的真实时间历程,采用考虑时间积分效应的非线性有限元数值分析法,建立用于张弦梁结构抗火分析的数值模型。通过对大跨度张弦梁结构的抗火实例分析,研究结构的温度场分布、位移和应力特征。分析结果表明:在火灾作用下,张弦梁结构具有较好的空间协同工作性能;结构的抗火薄弱区域位于边榀附近,结构的变形呈现不对称特征;火灾下引起张弦梁结构产生较大变形的主要原因是钢材升温膨胀以及结构刚度和强度的降低;在文内设定的大空间火灾荷载作用下,该张弦梁结构是安全的。     

体外预应力空间双弦结构非线性分析

分析了体外预应力空间双弦结构的受力特点 ,建立了几何非线性有限元分析计算模型 ,并编制了相应的计算程序。通过计算结果与试验结果的比较 ,表明计算模型合理 ,程序计算精度良好 ,可用于对该类结构的非线性分析。