内置钢构架型钢混凝土转换深梁传力机理试验研究

结合深梁的"拉杆-拱"传力机理,提出新型内置钢构架型钢混凝土深梁,将钢构架的各部分杆件分别用于传力机构中的拉杆和压杆中,并对一榀普通钢筋混凝土转换深梁、三榀内置钢构架型钢混凝土转换深梁模型进行试验研究,分析这种新型转换深梁在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究深梁在受力过程中的钢筋和钢构架的应变变化特点、传力机理。试验表明内置钢构架型钢混凝土深梁具有承载力高、刚度大、延性好等优点。相同参数条件下,内置钢构架型钢混凝土深梁承载力比普通钢筋混凝土深梁提高30%～40%,抗剪承载力提高幅度尤为显著,刚度提高30%～50%。内置钢构架型钢混凝土转换深梁充分利用了深梁的拉杆拱传力机理,设置钢构架实现以最短、最直接的传力路线和传力方式传递上部荷载。偏于安全估算,钢构架能承担20%深梁总荷载。     

钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的统一计算方法

本文分析了钢筋混凝土深梁（ｌ／ｈ≤２）、短梁（ｌ／ｈ＝２～５）和浅梁（ｌ／ｈ＞５）的受剪机理和破坏特点,提出了考虑深梁、短梁和浅梁受力特点的桁架拱受力模型,引用混凝土在双向应力状态下的强度准则求出了考虑剪跨比、跨高比、垂直腹筋和水平腹筋影响的受剪承载力计算公式。通过简化分析给出了钢筋混凝土深梁、短梁和浅梁受剪承载力的实用统一计算公式,该公式与试验结果符合良好,并能与现行规范ＧＢＪ１０－８９中深梁和浅梁受剪承载力公式衔接。     

120m钢管混凝土拱桥拱脚局部应力分析

拱脚位于拱肋与系梁相交节点处,承受着拱肋与系梁等多个方向传递的内力,其受力状态将使相应的节点构造变得比较复杂。本文采用Midas/Civil建立整桥施工的梁单元模型,提取最不利受力状况下的拱脚内力,在Midas/FEA中建立拱脚的局部实体单元模型,分析拱脚在不利荷载工况下的应力状态。结果表明:哑铃拱肋锚固端易引起周围混凝土产生裂缝。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低,混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关,本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土深梁的抗弯承载力的降低;再在梁-拱共同作用抵抗剪力的机制上,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

某地下车库拱形结构方案可行性和优化研究

对某地下车库混凝土拱形结构方案的可行性和优化进行了全面和深入的研究,本着由简单到复杂、由局部到整体的分析原则,依次采用梁单元模型、多跨壳单元模型以及结构整体模型分别进行了计算分析。结果表明,拱形结构方案是合理可行的,最优方案为上部混凝土拱采用"拱梁+拱板"的形式,拱梁每隔一定间距设置,两端支撑在挡土墙外侧斜撑和中柱上,下部底板结构同样采用"底梁+底板"的形式,底梁与相应的斜撑和中柱连成整体,充当上部拱结构的拉杆。此外通过对结构整体模型的分析,对构件设计提出了合理的设计建议。     

反拱法加固钢筋混凝土梁的反拱力研究

考虑到现有CFRP加固方法不能很好地解决钢筋混凝土梁的二次受力问题,本文提出一种反拱技术加固钢筋混凝土梁新方法,在一定程度上很好地解决了传统粘贴CFRP存在的二次受力问题。通过对加固过的混凝土构件进行分析,采用反拱法粘贴CFRP时,反拱力的控制尤为重要,因此本文经过理论计算,给出了上部混凝土开裂条件下反拱力的控制表达式。对某混凝土梁通过公式计算的反拱力运用进行有限元验证,结果表明:单点反拱梁最大应力为1.04MPa,两点反拱梁最大应力为1.18MPa,验证了公式计算具有一定的合理性。为后续研究反拱法加固钢筋混凝土梁细观研究奠定了基础。     

钢管混凝土拱-梁组合桥拱脚区域局部受力分析

钢管混凝土拱-梁组合桥的拱脚、系梁和端横梁固结在一起,构造复杂,杆系计算模型难以得到其应力分布规律。文章建立某钢管混凝土拱-梁组合桥的拱脚连接部位的实体有限元模型,分析其在最不利荷载组合作用下,拱脚固结区域的受力特征。结果表明:拱脚的结构刚度较大,最大变形出现在拱肋加载断面下缘;拱座主应力迹线分布水平方向明显比拱肋轴向密,以纵向受力为主;拱座底部约束导致约束节点处分别出现最大拉应力和最大压应力,远远大于混凝土抗拉强度,表明系梁的预应力偏心对拱座底部造成了较大的弯矩,实际结构中应考虑系梁预应力偏心对拱座造成的影响。相关计算结果可为类似结构分析提供参考。     

反拱法粘贴碳纤维加固混凝土梁试验研究

通过对不同反拱荷载作用下试验梁开裂荷载和极限荷载的分析,提出了反拱法粘贴碳纤维布加固的最佳反拱荷载,在最佳反拱荷载作用下粘贴碳纤维布能使试验梁达到最佳开裂荷载和极限荷载。通过对比分析挠度数据,得到了反拱法粘贴碳纤维布加固能降低梁挠度,增加速率,延迟梁破坏,提高梁承载力等结论。     

新型加强型钢拱梁的性能分析及优化

通过有限元软件ANSYS,本文计算分析了在钢拱梁轴线平面内增加适当的撑杆和预应力索而形成的新型加强型钢拱梁结构的受力性能,并且分析了改变加强型钢拱梁两侧撑杆的相对长度对改善结构受力性能所起到的优化作用,显示了两个加强型钢拱梁在不同竖向荷载作用下结构应力和位移的变化规律。结果显示两加强型钢拱梁的刚度和承载力与普通大跨度钢拱梁相比均有很大的提高,改变两侧撑杆相对长度的加强型钢拱梁与原加强型钢拱梁相比受力更加合理。     

基于MidasCivil的上承式UHPC拱桥受力性能分析

为探究上承式UHPC拱桥的受力性能,以保山市某车行天桥为工程背景,主拱结构计算采用MidasCivil建立全桥空间梁单元模型,对成桥状态下的恒载、活载作用下进行了受力分析,并提取最不利内力对主拱进行偏心受压承载能力计算及裂缝宽度计算,并且对立柱和拱座进行了承载力验算,计算结果表明主拱结构偏心受压承载能力、裂缝宽度以及立柱、拱座承载力均满足规范要求。     

内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件试验研究

以实际工程为背景,对两榀1/6缩尺内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件模型进行试验研究,分析这种新型转换构件在竖向集中荷载作用下的力学性能和破坏形态,研究构件在受力过程中裂缝的开展规律、钢筋和钢构架的应变变化特点、传力模式。研究结果表明内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件具有承载力高、刚度大、变形能力强等诸多优点,内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件的破坏形态有显著的改善,避免了普通钢筋混凝土转换梁(尤其是深受弯构件)的脆性破坏形态,表现出良好的塑性。内置钢构架钢骨混凝土转换深受弯构件充分利用了深受弯构件的拉力拱传力机理,设置钢构架实现了以最短、最直接的传力路线和方式传递上部荷载。     

组合空腹梁的静力特性研究

提出了一种新的组合空腹板结构形式,它由下层交叉钢肋、上层混凝土板及连接上下层并使之共同工作的钢管或钢管混凝土剪力键组合而成。为研究该类结构的静力特性,对组合空腹板的组成单元——组合空腹梁进行了足尺模型试验,侧重研究组合空腹梁下层钢肋、上层混凝土板的内力分布规律;对组合空腹板建立了基于空间梁单元与壳单元的混合元计算模型、空间壳单元计算模型两种有限元分析方法,对试验模型进行了理论分析。将试验数据、两种有限元计算方法的计算结果进行了比较。研究结果表明,组合空腹梁的内力分布均匀,能较好地发挥材料强度,具有刚度大、整体性好的特点;对简支组合空腹梁,其下层钢肋处于拉-弯、上层混凝土板处于压-弯的受力状态,弯曲应力在总应力中占了较大的比例;研究结果同时也验证了理论分析的可靠性。     

深基坑剪力键支护模型优化研究

为寻求深基坑剪力键支护模型的优化形式,在剪力键支护体系构想与模型试验的基础上,设计了3组剪力键与直立桩之间不同组合形式的试验方案,在模拟基坑开挖过程中,对各方案中支护模型的桩顶水平位移、桩身内力及基坑外侧填土表面的沉降进行监测,同时设计了4个系列12组剪力键模型方案进行有限元数值模拟。结果表明:斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处的剪力键组支护效果优于斜向桩与腰梁连接的节点位于相邻直立桩中间的剪力键组; 腰梁位于直立桩上部的剪力键组支护效果优于腰梁位于直立桩中部和下部的剪力键组; 腰梁高度对支护效果的影响大于斜向桩与直立桩连接节点位置的影响; 剪力键模型的支护效果与斜向桩和竖向的夹角非正相关,并且在实际工程中夹角越大所占用的地下空间越大,基于数值模拟可认为斜向桩与竖向的夹角30°为剪力键支护结构的适宜角度; 斜向桩与腰梁连接的节点位于直立桩桩身处、斜向桩与竖向夹角30°且腰梁位于直立桩上部的剪力键组是较优的支护形式,这些成果可为剪力键支护技术的开发与应用中提供借鉴。     

基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析

在带转换层的框支剪力墙结构中,应用基底隔震技术,形成带转换层的框支剪力墙隔震体系。在地震作用下,该体系内力传递途径复杂,得到转换梁、上部剪力墙和隔震支座的受力特点和内力变化规律是该类结构体系成功设计的关键。首先利用有限元软件ETABS对高层框支剪力墙隔震结构进行地震反应分析,然后取三维ETABS模型隔震层、转换梁及上部3层剪力墙组成二维ABAQUS简化模型,分别对剪力墙满跨、中跨和边跨布置的转换梁进行分析,研究了转换梁上部剪力墙、转换梁及隔震支座的内力变化规律。结果表明：三维模型结构在地震作用下,上部结构在水平地震作用可以按抗震设防烈度降低1度进行设计,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求;二维简化模型结构在外荷载作用下,抵抗水平荷载的能力更好;不同布置的剪力墙与转换梁共同作用抵抗外部弯矩和剪力,剪力墙中跨及满跨布置时,转换梁出现应力集中,边跨布置时剪力墙出现应力集中,隔震设计时应对转换梁与剪力墙进行承载能力验算。     

张弦梁结构受力性能研究

对体外预应力张弦梁结构在竖向荷载下的受力性能进行了系统的研究,通过理论分析给出了单向张弦梁结构合理预应力的计算方法,并对单向张弦梁的合理高跨比和上下弦刚度比进行了探讨。在此基础上,进一步提出了双向张弦梁结构合理预应力及高跨比的计算方法。     

再生碎砖混凝土墙梁结构受力模型试验研究

对再生碎砖混凝土简支墙梁进行承载能力试验,参照GB 50003-2011《砌体结构设计规范》,分析了墙体高跨比、墙体材料对试件承载力的影响。结果表明:再生碎砖混凝土墙梁受力模型为拉杆拱结构模型,承载能力随墙体高跨比、墙体材料强度的增大而提高。设计时应考虑上部墙体和下部托梁的组合作用,再生碎砖混凝土上部墙体承载弯矩80%,下部托梁承载弯矩20%。运用GB50003-2011公式与模型公式进行计算发现,矢高、结构刚度对试件的承载能力有一定影响,这些参数取值至关重要,设计时应引起注意。     

咬合式灌注桩在圆形泵房深基坑支护中的应用

对取水泵房采用桩基支护进行深基坑开挖的设计、施工进行了比较深入的分析,通过对圆形基坑咬合式桩基支护进行受力力学分析,认为圆形深基坑桩基支护按圆柱壳的力学模型计算过于理想化。本文通过增设环形水平支撑将支护桩基转换成多跨连续梁模型进行计算,并应用于工程实际,同时提出了设计与施工过程中应注意的要点。     

强震下梁与桥台碰撞特性及防撞防落梁措施研究

基于强震作用下梁与桥台相对位移及碰撞特性研究,结合桥台缩尺模型振动台试验,明确强震作用下桥台碰撞损伤规律,以及不同防撞防落梁装置对桥台结构动力响应的影响。研究表明：设置防撞垫片会使上部梁体与桥台间最大碰撞力削弱约50%;增加桥台隔震支座刚度,避开地震动卓越周期,可以在一定程度限制上部梁体位移,起到减隔震的效果。拉索式防落梁装置对上部梁体靠近桥台时的位移削弱达63.34%,有效保护桥台背墙;钢板式防落梁装置对桥梁结构上部梁体远离桥台侧的位移削弱达37.53%,有效防止发生碰撞作用和落梁现象;链式防落梁装置对上部梁体远离桥台位移削弱作用达93.98%,但同时也增加上部梁体靠近桥台背墙侧位移,能够有效防止落梁发生。     

考虑剪切变形影响的桩基m法计算理论

考虑桩基的剪切变形影响,利用单广义位移深梁理论,建立了桩基m法的计算方法,导出了水平位移、转角、弯矩和剪力的初参数表达式和无量纲参数函数的统一表达式,根据桩底边界条件建立了初参数解的计算公式;给出了无量纲参数函数随换算深度和弯剪刚度比的变化图形。研究表明,换算深度小于3.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响较小,换算深度大于4.0时,弯剪刚度比对无量纲参数函数影响的趋势非常明显,桩基剪切变形的影响程度与桩的边界条件有关。算例结果表明,桩身的剪切变形有增大桩顶水平位移、提高弯矩零点位置、改变弯矩分布特征、扩大桩侧土压力大小等影响。