精铸模具钢热锻模的应用及寿命的提高

为了稳定和提高精铸热锻的使用寿命,研究了其失效形式和机理。研究结果表明:材质及工艺决定了精铸热锻模具呈现不同的失效形式和寿命。不恰当的材质及工艺导致热锻模具出现早期断裂失效,失效形式不合理,寿命较低。经改进材质及工艺后,热磨损、塑性变形为主要失效形式,而未出现早期断裂失效,寿命得到明显提高,稳定在6000~7000件,高于锻造模具钢80%以上。     

新型轻钢龙骨体系桁架梁承载力试验研究

根据12根无比钢桁架梁的承载力试验，获得了典型桁架梁在竖向荷载作用下的极限承载能力、破坏模态及抗弯刚度。无比钢桁架梁的极限承载力和竖向抗弯刚度均较小，跨中弯矩一应变基本呈直线关系。在进行设计时，应加密布置，加大受压上弦杆的截面型号，放宽梁刚度的限制数值。该体系的破坏一般经历局部破坏和整体失稳2个阶段：前者包括V型连接件局部屈曲和自攻螺丝被剪坏2种情况，可分别通过增加V型连接件的数量或自攻螺丝的直径或数量加以解决。     

巨型钢管混凝土分叉柱节点压弯性能试验研究

为了解决构造措施对巨型钢管混凝土分叉柱节点承载力影响程度的问题,以在建工程北京"中国尊"为工程背景,进行了2个不同构造的分叉柱节点偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏特征、承载力、侧向抗弯刚度、侧向变形及应变规律.结果表明:试件的破坏形态以弯曲破坏为主,破坏位置与分叉柱节点刚度分布有关,且侧向变形主要发生在侧向位移较大的柱肢部分;在钢管屈服之前,柱肢异形截面符合平截面假定,钢材屈服以后基本符合平截面假定;在忽略横向构造措施承载力贡献的情况下,仅考虑钢管的约束效应计算承载力与实测值相差较大,说明受压区钢管及横隔板的组合约束效应更强.     

钢筋再生混凝土柱压弯性能的重复荷载试验

为减小尺寸效应影响,了解符合实际工程的钢筋再生混凝土柱压弯性能,进行了4根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同再生粗骨料取代率、不同配箍率的钢筋混凝土方形截面柱大偏心受压重复荷载试验,研究了其受压破坏形态、承载力、侧向受弯刚度、钢筋及混凝土应变规律.结果表明:钢筋再生混凝土大偏心受压柱的破坏过程、破坏形态、侧向受弯刚度退化、钢筋和混凝土的应变与普通钢筋混凝土柱的区别不明显.参照现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的相关计算公式,计算钢筋再生混凝土大偏心受压柱承载力,其计算结果与试验结果符合较好.     

插入式钢次梁节点试验与有限元分析

近年火力发电厂引入了1种新的钢一混凝土组合结构,即型钢直接插入混凝土主梁作为次梁承担荷载。根据某实际工程,采取1：2缩尺模型,设计2组4个节点,对600mm和900mm不同混凝土梁高,有无锚筋情况进行试验研究。研究表明：该节点形式下钢梁端部的最大约束弯矩约为60kN·m;锚筋对结构无明显影响;当梁高较小时混凝土主梁发生剪切破坏,当梁高较高时,钢次梁发生受弯破坏。对该结构进行有限元参数分析,结果表明：混凝土主梁高700mm为2种破坏临界值;抗剪键刚度、楼板厚度对结构承载力有明显影响;锚筋尺寸对结构影响不大;插入端部翼缘宽度对结构有一定影响,但规律不明显。     

梁侧锚钢加固钢筋混凝土梁火灾后受剪性能

为了研究梁侧锚钢加固钢筋混凝土梁（BSP梁）受火后的受剪性能,对1根未加固的对比梁、2根BSP常温梁和2根BSP高温梁进行四点弯曲受剪试验.考察各试件的破坏模式、荷载-挠度曲线、钢筋和钢板应变等情况,分析钢板宽度、植筋胶类型和是否受火对BSP试件受剪承载力、刚度、延性的影响.结果表明：受火后BSP梁的受剪承载力、延性和刚度明显降低;增大钢板宽度可以有效提高火灾后BSP梁的受剪承载力和延性,使试件由脆性的剪压破坏向延性的弯曲破坏转变;氯氧镁水泥作为植筋胶在提高常温试件受剪承载力和延性方面比HIT-RE 500更有效,但在提高刚度方面效果略低.     

Failure mode prediction of sandwich plate under bending loads

To understand the relationship between the collapse mechanisms and geometry parameters of sandwich plate with two aluminum alloy faces and one polyurethane foam core, samples subjected to three-point bending loads were studied through simulation, test and analytic methods. Based on published papers, the dimensionless values of limit loads for different failure modes were modified according to real test condition. The load-deformation relation from the analytical formulae was compared with that from experimental and numerical results. A mechanism map was provided to reveal the dependence of the dominant collapse mechanism upon the geometry parameters of the face and the core. The results show that the prediction accuracy was high only if the face thickness was much smaller than the core thickness.     

水工钢闸门主梁失效模式间相关性分析

分析了主梁受弯、受剪和弯剪复合破坏3种主要的失效模式.推导了不同失效模式中含有不完全独立亦不完全相关的随机变量时失效模式间相关系数的计算公式.采用JC法计算了主梁不同失效模式的可靠指标及其敏感性因子.在此基础上,采用Ditlevsen窄界限公式计算了水工钢闸门主梁的体系可靠指标.结果表明所提出的失效模式间相关系数计算公式更具有一般性,它既可以考虑不同失效模式中含有相同随机变量时的相关性,也可以分析不同失效模式间包含相关随机变量的相关性.该公式为Ditlevsen窄界限公式计算结构体系可靠度提供了有益的补充.如果忽略了失效模式间的相关性,水工钢闸门主梁的体系可靠度水平将会被低估.Ditlevsen窄界限公式计算的主梁体系可靠度范围非常小,它完全可以满足一般情况下主梁体系可靠度计算精度的要求.     

梁侧锚固钢板加固混凝土梁受剪性能试验

为了研究梁侧锚固钢板加固混凝土梁（BSP梁）的受剪性能,对1根对比梁和4根BSP梁开展四点弯曲受剪试验.考察各试件的破坏模式、初始开裂荷载、裂缝形态、荷载-位移关系、钢筋和钢板应变等受力特性,分析试件受剪承载力、刚度、延性、钢筋和钢板应变与钢板宽度及锚栓间距之间的关系,揭示了BSP梁的受力机制.试验结果表明,采用梁侧锚固钢板法不仅能够有效地提高混凝土梁的受剪承载力,还能够增大刚度,改善延性,限制裂缝开展并使裂缝分布均匀,降低箍筋及纵筋应变,提升梁的受剪甚至受弯性能.     

热弯钢管CFST-外包RC复合节点受力性能

为研究某体育馆新型复合节点的受力性能,以该体育馆大跨桁架结构弦杆钢管弯曲后竖直插入地下钢筋混凝土框架柱的拱脚为原型,设计了3个采用热弯圆钢管的CFST-外包RC组合节点,进行了节点在弦杆受压、腹杆受拉的复杂受力下加载试验与有限元数值模拟,研究了热弯钢管残余应力、不同弯曲角度以及弦杆根部钢管内是否填充混凝土等对节点破坏形态、承载能力等受力性能的影响。结果表明: 热弯钢管CFST-外包RC组合节点的破坏形态主要为弦杆根部钢管的屈曲破坏,节点承载力取决于弦杆根部受压承载力;钢管热弯产生的残余应力降低了节点刚度且钢管弯曲角度越大节点刚度降低越大,但对承载力基本没有影响;钢管内填混凝土可以显著提高节点刚度和承载力,节点刚度和承载力随钢管直径增大而增大。     

High Speed Steel and WC Particle-Reinforced Composites Produce by Spray Forming

The process of spray forming utilized to fabricate WC particle-reinforced high speed steel composites has been studied. In addition, microstructures and mechanical properties of M2 high speed steel and its composites made by spray forming have been analyzed. The results show that the primary carbides of high speed steel are of two types: MC and MbC. With the increase in flight distance, the morphology of the primary carbides varies from fine fish-bone-like to islandlike and both bending strength and hardness increase. With the increase in volume fraction of WC reinforcement particles,hardness of the composites increases considerably, but bending strength, however, appears to be a decreasing tendency.     

钢管混凝土格栅坝抗冲击性能试验及参数分析

为有效减轻泥石流大块石冲击造成的灾害,提出一种钢管混凝土格栅坝.通过固体冲击试验研究该结构的冲击动力响应,总结了结构的响应模式.同时对试验过程进行数值模拟,模拟结果与试验吻合较好.最后利用数值模拟方法对结构进行参数分析,研究桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响.结果表明:结构的典型响应模式可以概括为构件轻微损伤、构件弯曲破坏、连接节点破坏;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时结构整体耗能作用不明显;桩管套箍系数、撑管径厚比和桩-撑刚度比对结构动力响应的影响受桩管和撑管外径、壁厚等单因素变化的制约.钢管混凝土格栅坝具有良好的抗冲击性能.     

侧压竹集成材梁受剪承载力试验研究

竹集成材是一种融入了现代加工技术且强质比高、环保美观的工程复合材料。为研究剪跨比对侧压竹集成材梁受剪承载力的影响,设计了剪跨比分别为0.75、1.0、1.5、2.0和2.5的5组（每组3根）竹集成材梁进行四点弯曲试验,研究侧压竹集成材梁在荷载作用下的变形特征、破坏形式及剪跨比的影响规律,探究竹集成材梁抗剪性能的影响因素及其承载能力的计算方法。结果表明,竹集成材梁具有较高的承载力和刚度;其受剪承载力与剪跨比有关;当剪跨比小于1.5时,发生层间剪切破坏,而大于等于1.5时,发生弯曲破坏。提出了竹集成材梁的受弯承载力、受剪承载力和弹性变形计算公式,计算结果与实测值吻合较好。     

穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点抗连续性倒塌性能分析与评估

火灾、爆炸、撞击等突发事件可能造成建筑物发生连续性倒塌,二十世纪以来,随着国际上恐怖活动逐年增多,各国专家学者开始重视建筑防倒塌规范的制定和结构抗连续性倒塌性能的研究。目前,钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点已被广泛应用于工程实例中,但其因在钢管外壁焊接外加强环板占用大量建筑空间,影响建筑物使用功能,而钢管混凝土柱-钢梁穿心式节点即钢梁整体或部分穿过钢管及钢管内填充的混凝土,大大节省建筑使用空间。为研究穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点在连续性倒塌工况下的机制,利用ABAQUS有限元软件建立5个穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点及1个全焊接节点模型,考察节点在连续倒塌工况下的抗力机制、变形模式及内力变化,并评估其节点的抗连续倒塌能力。结果表明：穿心型钢管混凝土柱-钢梁节点的连续倒塌破坏模式可分为钢梁倒塌破坏模式和柱壁倒塌破坏模式两种类型,柱壁倒塌破坏虽有更好的延性及承载力,但钢管壁鼓曲具有不稳定性。节点的竖向承载力主要由抗弯机制及悬链线机制提供,其中抗弯机制提供前期抗力,悬链线机制决定后期极限承载力。新型穿心构造的钢管混凝土柱-钢梁节点具有良好的抗连续倒塌能力,其节点抗连续倒塌性能评估指标η高于其余钢梁倒塌破坏节点。     

配筋圆钢管混凝土梁受弯力学性能的试验研究

为了明确混凝土强度、钢管的宽厚比、钢筋配置、加强肋等主要实验参数对配筋圆钢管混凝土梁的弯曲承载力和延性等力学性能的影响，对包括中空钢管梁，圆钢管混凝土梁及配筋圆钢管混凝土梁在内共24个试件进行了纯弯试验研究.结果表明，在充填混凝土中配置钢筋可以有效地抑制弹性区域初期阶段弯曲裂缝的产生，并防止塑性区域贯通截面的弯剪破坏，大幅度改善了RCFT梁的弯曲承载力和延性等力学性能.     

双箱型空腹圆弧钢拱平面内稳定性分析

为研究新型双箱型空腹圆弧钢拱的平面内稳定特性,采用理论推导与有限元数值模拟相结合的方法,研究其平面内弹性屈曲及弹塑性稳定承载力,分析剪力对拱截面破坏模式的影响,并建立了平面内稳定承载力的设计方法。首先,根据拱截面的剪力分布情况,研究了双箱型空腹圆弧钢拱截面整体剪切变形及弦腹杆剪切变形对平面内弹性屈曲的影响;推导出了考虑双剪切变形影响时,双箱型空腹圆弧钢拱的纯压弹性屈曲荷载公式。然后,参考轴心受压柱设计原理,引入稳定系数及正则化长细比,绘制了纯压状态下的稳定曲线。最后,分析了在几种常见荷载工况下,双箱型空腹圆弧钢拱整体破坏模式的稳定承载力设计公式。本文分析的拱结构新颖,所提弹性屈曲荷载公式计算结果与有限元分析结果十分吻合,同时采用轴力与弯矩的二项式验算了整体稳定承载能力。研究结果可供日后科研和实际工程设计参考,具有一定的现实意义。     

环氧胶粘结刚性铺装的正交异性桥面板力学性能

为了研究环氧胶在钢-混组合板中作为粘结层的适用性,以无配筋的超高性能混凝土作铺装层的钢桥面板为对象,采用环氧胶层连接两种材料,并考虑钢板表面处理不佳的涂胶情况,通过试验测试施涂效果欠佳的钢混胶接接头的抗剪强度,并采用该种环氧胶的施涂方式,设计制作一个足尺桥面板试件,进行受弯加载试验. 测试试件的变形、结构不同位置的应变响应以及极限承载力等,记录钢混粘结层的失效状态,并采用有限元方法对失效前的钢与混凝土之间粘结层的受力进行分析. 结果表明:该种环氧结构胶作为无配筋刚性铺装钢桥面板的粘结层时,施工操作方便;钢板表面处理效果影响到粘结层的强度;即便在钢板表面处理不佳情况下涂刷环氧胶,也能很好地保证钢板与刚性铺装层之间的可靠连接,钢结构的材料屈服先于钢与混凝土之间环氧胶层的破坏;粘结层的纵向剪应力分布不均匀,在加劲肋与顶板交界处的应力大于其他位置;采用环氧胶粘结的刚性铺装桥面板具有较好的延性和较高的承载力.     

钢板-纤维增强混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为改善小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能,考虑基体材料与钢板的影响。本文提出新型钢板-纤维增强混凝土组合双连梁,并对普通混凝土双连梁、内置钢板-混凝土组合双连梁和钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件进行了低周反复加载试验,对双连梁的破坏过程、破坏形态、承载能力、变形能力和耗能能力等进行研究。结果表明：除了普通混凝土双连梁试件发生剪切破坏之外,内置钢板-混凝土组合双连梁试件发生弯剪破坏,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件发生延性较好的弯曲破坏;加入钢板后的钢板-组合双连梁试件在峰值点处的承载力相对普通混凝土双连梁提高将近1.56倍,与钢板-纤维增强混凝土试件峰值点处承载力相差不大,表明钢板的内置可以改善双连梁开缝引起的内力损伤,纤维的加入对组合双连梁承载力提高影响不大。在破坏点处,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁试件的累积耗能分别是普通混凝土双连梁、内置钢板-混凝土组合双连梁试件的5.26和2.2倍,表现出较好的承载能力、变形能力和耗能能力。直到试件到达最终破坏时,钢板-纤维增强混凝土组合双连梁表面混凝土仍然保持完整,从而可以达到减小甚至避免了混凝土开裂破坏,减少震后修复费用,为组合双连梁的实际应用提供一定的理论基础。     

人工消能塑性铰构造低周往复试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对震后梁、柱构件损伤严重等问题,提出了一种新型框架梁端构造——人工消能塑性铰,即在框架梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能。设计制作了8组不同截面形式和构造的附加钢板试件,并对装有不同附加钢板的人工消能塑性铰构造进行低周往复荷载试验,研究该构造的破坏模式,并通过滞回曲线、骨架曲线、等效粘滞阻尼系数、延性等研究其抗震性能。结果表明：塑性损伤可控制在附加钢板中间开缝段,有效利用钢板弯曲变形实现耗能,使该构造具有损伤可控和损伤构件可更换,其中,卷边槽型附加钢板可防止耗能段钢板过早屈曲并提高耗能能力。     

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.