混凝土后锚钢筋的静动力粘结特性与工程应用 第十三届全国结构工程学术会议特邀报告

混凝土后锚钢筋又称植筋。在工程实际中,后锚钢筋能有效地解决新老混凝土连接、钢筋漏埋、错埋等钢筋生根问题,被广泛应用于结构加固改造中。结合单锚钢筋、群锚钢筋的粘结锚固性能试验和极限承载能力分析,研究了后锚钢筋与混凝土的粘结机理、粘结破坏形态与静力承载能力计算方法,并讨论了胶层厚度,植筋深度与直径等对静力承载能力的影响;结合植筋钢筋混凝土受弯构件和压弯构件在低周反复周期荷载作用下的滞回特性,分析研究了植筋混凝土构件的延性和抗震性能,并与常规整体浇注构件的特性进行了对比分析,验证了在植筋锚固长度大于20D的情况下,植筋构件的极限承载能力、极限变形能力和延性等主要力学指标都与整浇构件相当,植筋构件的抗震性能是可靠的。     

浅谈冶金设备与基础的连接方式及适应范围

本文简要介绍了冶金板带生产线经常遇到的五种连接方法:一次浇灌法;二次浇灌法;长地脚螺栓埋置法;锚固连接法;预埋板连接法。通过本文可以帮助读者对设备与地基如何连接有所了解,为工程技术人员在以后的单机设计、安装方面提供参考和帮助。     

扣件式高大模板支架的概率极限状态设计法研究

近年来高大模板支架坍塌事故频发,尽管此类结构的验收标准低、荷载离散性大,但有关概率极限状态设计法的研究还十分不足。以搭设高度在7.6 m~14.0 m较为常见的扣件式高大模板支架为研究对象,给出了极限承载力的非线性简化计算方法,对比足尺整架试验数据,研究计算模式不确定性的统计特性;通过对现场采样数据、已有试验数据和容许误差等的分析,得出了满足规范要求的随机参数的统计特性;通过1000次Monte Carlo模拟得到了10种常用高大模板支架极限承载力的统计特性;基于枚举优化法,找出了与目标可靠指标一致性最佳的荷载效应分项系数和抗力分项系数,并将采用该文所建议方法得到的设计结果与按英国规范、我国现行规范得到的设计结果进行了比较。研究成果可为制定新规范提供理论依据。     

复合材料结构受横向载荷作用的强度问题

众所周知, 各向同性材料结构的极限分析与设计只需一个应力强度条件(如采用第一或者第四强度理论) 。但是在复合材料的情况下, 问题要复杂得多。本文中提出除了一个应力强度条件之外, 还须补充一个临界变形条件或者称为临界刚度条件才可以确定复合材料结构在横向载荷作用下的极限破坏状态的观点。对本文作者近期在这方面的研究工作作了介绍, 尤其侧重介绍如何确定复合材料结构的极限承载能力, 并指出复合材料结构受有横向载荷作用的一些有待研究解决的紧迫问题。      

边坡工程中锚索抗滑桩共同作用的设计与研究

通过有限元强度折减法计算分析得出了不同岩体强度参数、不同桩长和桩截面尺寸、不同锚索预应力值的情况下,抗滑桩的水平位移和桩身内力的分布规律,分析了抗滑桩对各个参数影响的敏感程度。为占滑坡处治中锚索抗滑桩的设计和优化提供了设计参考数据。     

NPR钢筋与海工混凝土的粘结性能试验研究

目前我国研究应用的钢材与西方发达国家相比强度仍然偏低,且普遍存在强度提高延性降低的问题,研究开发新型高强高延性钢筋是解决我国建筑用钢问题的有效途径.为了探究NPR钢筋能否应用于海工混凝土结构,本文采用中心拔出试验对NPR钢筋与海工混凝土间的粘结性能进行了研究,观察了试件的破坏形态,并分析了钢筋类型(NPR钢筋、普通钢筋)、海工混凝土强度等级(C30F250、C40F250、C50F250)、钢筋直径(8 mm、18 mm)及粘结长度(5d、7d)对粘结强度及粘结应力?滑移曲线的影响规律.试验结果表明:钢筋类型对破坏形态、粘结强度及粘结应力?滑移曲线均有明显影响;其他条件相同时,NPR钢筋的粘结强度低于普通钢筋;并且NPR钢筋的粘结强度随粘结长度的降低、海工混凝土强度等级的提高而增大.同时,采用三段式粘结?滑移本构模型对试验实测的粘结应力?滑移曲线进行拟合;结果表明,三段式模型能够较好地描述NPR钢筋与海工混凝土粘结应力?滑移曲线的特征.     

基于极限状态法的岸桥结构抗震可靠性分析

针对集装箱码头岸边装卸桥(简称岸桥)在地震作用下的安全可靠性问题,对岸桥在极限状态下的抗震可靠性开展了研究。通过对地震参数与材料力学性能的随机性描述,获得了地震作用下各随机变量的概率分布规律和统计参数;采用有限元软件ANSYS建立了岸桥结构的力学模型,用时间历程法对地震作用下岸桥承载能力进行了计算;根据可靠性理论建立了地震作用下岸桥的可靠度计算模型,用 Monte-Carlo法计算了岸桥在极限状态下的抗震可靠度。结果表明在8级烈度地震作用下,岸桥结构整体上比较安全,但门框横梁与陆侧立柱的连接处的可靠度指标比较低,存在失效可能性;与许用应力法相比,极限状态法更具合理性。     

煤矿许用粉状乳化炸药的设计与研究

从配方、工艺、爆炸性能和安全性能多个方面对煤矿许用粉状乳化炸药进行了研究,成功地开发了一种性能优异的新型煤矿许用炸药.     

高强度钢焊接方形截面轴心受压构件的局部和整体相关屈曲

钢结构设计规范GB 50017-2003规定箱形截面轴心受压构件板件宽厚比不应超过40√235/f_y,但实际工程中板件宽厚比达到120,远远超过此值。该文采用ANSYS有限元软件建立模型分析了高强度钢(名义屈服强度为460MPa)宽厚比超限的焊接箱形截面轴心受压构件的极限承载力。分析中考虑几何缺陷(整体、局部初弯曲)和残余应力,以及几何非线性和材料非线性的影响。同时,采用曲线a 代替规范GB 50017-2003中规定的曲线b,用直接强度法对这些构件进行计算,并将计算结果和有限元模拟结果相比较。针对误差较大的压杆,提出修正的直接强度法。研究表明:该文有限元模型能够很好地模拟高强度钢焊接箱形截面轴心受压构件非线性屈曲的性能;对板件宽厚比B/T≥45的轴心受压构件,有限元计算结果和直接强度法计算结果吻合较好,而对B/T<45者,二者相差较大;提出的修正直接强度法和试验结果吻合很好。     

Grade 91耐热钢的硬度与持久强度、许用应力和运行/剩余寿命的相关性研究

利用不同硬度Grade 91钢试件的持久强度数据研究该钢硬度与持久强度和最大许用应力的相关性.结果表明,采用系列硬度试件所做确定温度和外力下的持久实验同时存在性能高估和低估现象,将这些数据综合在一起预测/外推钢的持久强度与实际值差距较大,利用由此确定的105 h持久强度计算得到的最大许用应力对应用产生不完全符合实际的影响.同时研究得到Grade 91钢在确定温度下满足最大许用应力的硬度下限的确定方法:对于硬度在201(205)HBW及其以上的Grade 91钢部件,在575(600)℃及其以下温度运行时可满足ASME BPVC 2019版规范对Type 1和Type 2型材料最大许用应力的要求;硬度在204HBW及其以上的Grade 91钢部件在575℃及其以下温度运行时可满足ASME BPVC 2017版规范对壁厚大于75 mm部件最大许用应力的要求.因此,在已有硬度范围规定(ASME BPVC 2017-2019对Grade 91钢:190～250HBW)的情况下,下调最大许用应力的ASME BPVC 2019新规范给现有硬度范围下限的实施带来一定困难,即满足该硬度下限要求却不能满足最大许用应力要求.为解决这一问题未来有必要上调硬度下限值.此外,研究了Grade 91钢运行/剩余寿命评估算法中利用短时实验数据外延105 h持久强度的函数优化.结果表明,现用算法采用幂函数拟合存在性能高估现象,若采用对数函数将不同硬度试件的持久数据分开拟合则可明显提高与实验数据的吻合性;在此基础上研究所得已知运行条件下部件厚度-硬度-运行/剩余寿命的关系将安全性评估的技术参数融为一体,可体现该方法的适用性、可靠性和直观性.以上研究结果可供相关标准修订和工业实际应用参考.     

具有应力集中的机械零件可靠性稳健设计

针对在工程中很难给出带有应力集中的机械零件的显式功能函数的问题,将有限元方法、神经网络技术和可靠性理论相结合,给出了带应力集中的机械零件的可靠性稳健设计方法,数值模拟得到随机设计变量与机械零部件结构响应之间的函数关系式,结合随机摄动法和可靠性灵敏度技术,进行结构可靠性稳健设计,从而解决了工程实际中很难给出极限状态函数显式的问题,为结构可靠性稳健优化设计提供了一种新方法。     

双层黏土中自升式平台桩靴极限承载力数值分析

海底层状地基极限承载力的预测是海上自升式钻井平台插桩作业设计的关键。目前,成层土地基极限承载能力的确定主要依靠经验公式,但其适用范围和限制条件并不明确。为了研究桩靴在硬软双层黏土地基中的极限承载力,将自升式平台的插桩过程视为桩靴在半无限弹塑性地基上逐渐贯入的准静态过程,将土体视为满足摩尔-库伦屈服准则的各向同性弹塑性体,桩土之间的接触定义为符合库伦摩擦定律的主从接触面接触,在ABAQUS平台上利用非线性有限元法对自升式钻井平台桩靴在硬软双层黏土地基中的极限承载力进行数值计算,分析上、下土层强度比和上层土相对厚度比对极限承载力的影响,并与现有经验公式的结果进行对比。结果表明,BrownMeyerhof公式和投影面积法只适用于硬软差别明显的双层土地基。当上层土相对厚度比H/B一定时,上、下层土强度比Sut/Sub越小,双层土地基的极限承载力越大。当H/B=1.0时,只有在Sut/Sub3.0的情况下才可用BrownMeyerhof公式计算其极限承载力,而投影面积法适用于4.0Sut/Sub6.0的情况。当上、下层土强度比一定时,上层土相对厚度比越大,下部软土层对双层地基极限承载力的影响越小。在Sut/Sub=3.0时,只有在H/B1.0的情况下,BrownMeyerhof公式和投影面积法计算的双层土地基的极限承载力才是合理的。上、下层土强度比越大,上层土相对厚度比越小,发生穿刺的可能性就越大。所得结论对于插桩作业的设计和施工具有一定的工程指导意义。     

DX旋挖挤扩灌注桩群桩数值分析研究

通过数值计算软件FLAC3D对DX旋挖挤扩灌注桩（简称DX桩）群桩的承载性状和桩周土体的沉降规律进行了研究。分析了桩间距、承力盘布置对群桩极限承载力和沉降控制能力的影响,并比较了6根基桩的DX群桩和8根基桩的直桩群桩的极限承载力。研究结果表明：DX群桩的基桩具有DX单桩的受力性状。承力盘下方土体位移大于承力盘上方土体位移,盘腔上部出现临空面。3D(D为盘径)桩间距的承载力和沉降控制能力最佳。同一地层内,承力盘布置方式（平行、错开布置）对DX群桩的承载力影响甚微。6根基桩的DX群桩的极限承载力是8根基桩的直     

预应力混凝土压力管道设计方法

根据环形预应力作用机理,结合弹性地基梁理论,提出了预应力混凝土压力管道在结构施工阶段的验算方法,给出了预应力筋束的最大间距,确定了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制的方法。结合多层圆筒轴对称平面形变计算理论,提出了预应力混凝土压力管道运行阶段抗裂性能的验算方法,同时给出了预应力混凝土压力管道极限承载能力计算公式。所作的工作对预应力混凝土压力管道的设计与施工具有重要的应用价值。     

The Ultimate State of a Pipeline Subjected to Pitting-Corrosion

We propose a method of calculating the ultimate state of a pipeline subjected to the action of internal pressure and pitting-corrosion. A numerical example is considered.     

基于随机场理论的散体材料桩复合地基承载力可靠度研究

根据Vanmarche提出的土层概率模型,以散体材料桩为例建立了复合地基极限承载力可靠度概率分析模型,模型中考虑了基础性状的影响,采用JC法进行可靠度计算。通过实例讨论了基本变量的变异性、置换率、桩间土发挥系数、滑动面与水平面夹角、桩体材料的内摩擦角等对可靠度指标的影响。     

On the use of hyperbolic function to describe fatigue <Emphasis Type="Italic">S-N</Emphasis> curve

We analyze the peculiarities of hyperbolic functions describing S-N curves as applied to a welded joint of mild and alloyed steels. We have demonstrated that the parameter σ_u used in σ-N equation does not generally correspond to the ultimate strength of the material, as it is commonly assumed. Methods for calculating the parameters of hyperbolic equations of S-N curves are proposed for cases, where the endurance limits are unknown or experimentally determined. __________ Translated from Problemy Prochnosti, No. 4, pp. 77–89, July–August, 2007.