钢材的低周疲劳特性及双曲面本构模型的改进

为合理评估钢结构的地震损伤,研究结构钢的塑性变形与低周疲劳之间的耦合关系以及循环软化特性.通过对Q345qC钢材进行高应变反复加载试验,获得了相应的低周疲劳破坏和循环软化特性.通过研究承载力下降与塑性耗能密度之间的关系及对边界面进行缩放和移动,将循环软化特征引入材料的本构关系模型.在此基础上,采用改进后的本构关系模型对钢桥墩进行了反复荷载作用下的力学行为分析,讨论了循环软化对构件承载能力的影响.结果表明:Q345钢材具有较好的延性和较强的抗低周疲劳性能,试验未发现钢材塑性变形与低周疲劳之间存在明显的相关性;循环软化特征在较大的塑性应变状态下表现得更明显,修正后的双曲面本构关系模型可以较好地模拟钢材循环软化行为;考虑材料循环软化效应后,钢桥墩在反复荷载或地震作用下的承载力略有降低.     

组合截面柱考虑损伤的弹塑性循环性能分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型,并采用Ｕ．Ｌ．格式的壳体大挠度双重非线性有限元方法,对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的非线性分析,通过对试验结果对比,论证了方法的正确性,为深入进行钢结构地震反应分析奠定了基础。     

钢筋混凝土桥梁疲劳荷载模型及应力水平研究

随着公路交通量的日益增加,车辆荷载的循环累积作用引起桥梁结构疲劳损伤,其安全运营与耐久性能受到严重影响,公路桥梁疲劳损伤问题受到普遍关注.目前,我国公路桥梁规范尚无疲劳车辆荷载模型的取值相关规定,通过国内外公路桥梁疲劳车辆荷载模型研究分析其适用性.针对量大面广的中小跨径混凝土桥梁选取三座典型桥梁,对其进行设计荷载、标准疲劳车荷载和实际调查运营荷载作用下的桥梁荷载水平进行计算与分析,提出混凝土桥梁设计荷载应力水平为0.5,实际运营调查荷载应力水平为0.55,可为既有公路钢筋混凝土桥梁疲劳性能的准确评估提供一定的理论依据与技术参考.     

均匀冲击荷载作用下重力坝的损伤分析

对于重力坝,远程水下爆炸、大体积山体滑坡等引起的水下冲击波作用可近似视为均匀冲击荷载作用,均匀冲击荷载作用下混凝土重力坝损伤特性较静荷载作用下要复杂得多.本文以非线性显式动力分析程序Abaqus/Explicint为平台,考虑冲击荷载作用下混凝土的高应变率效应,通过建立混凝土重力坝均匀冲击三维模型,对不同冲击荷载下的大坝动态响应进行全性能数值仿真模拟,探讨混凝土重力坝在不同冲击荷载下的损伤.试验结果表明:冲击荷载下大坝损伤模式不仅与大坝自身的动力特性有关,还与冲击能量的大小有关;坝体损伤形式表现为拉伸损伤和压缩损伤,以拉伸损伤为主.     

中性盐雾腐蚀钢板的滞回性能试验

为研究中性盐雾环境下不同腐蚀程度钢板的滞回性能变化规律,通过人工喷洒盐雾加速腐蚀方法,获得了不同腐蚀程度下钢板试件;然后对每组试件进行循环加载试验并得到滞回曲线,分析其滞回性能;同时采用Ramberg-Osgood模型拟合钢材的循环骨架曲线,并分析其系数变化规律;最后基于首次加载准则,卸载准则,循环骨架准则,再加载曲线准则等建立了钢材滞回本构模型.试验结果表明:在循环荷载作用下,钢材出现循环硬化、峰值点指向效应等现象;应用Ramberg-Osgood模型拟合效果较好;随着腐蚀程度增加,钢材各力学性能指标均出现下降,延性劣化加重,且钢材循环强化系数呈现减小的趋势,而循环强化指数变化规律不明显;模型与试验结果吻合较好.     

加筋板的累积损伤力学模型研究

为了研究船体梁在循环荷载作用下的极限承载能力,修改了钢材的累积损伤模型,并将其引入到加筋板的极限承载力计算模型之中,提出了一种循环载荷载荷作用下考虑材料损伤累积的加筋板极限承载力的计算方法。采用Visual Basic 6.0编制了循环荷载作用下加筋板的滞回曲线计算程序,进行了加筋板的计算,并采用有限元软件进行对比验证。结果表明:该方法具有较高的精度,可用于船体梁极限强度的计算评估。     

钢结构拼接节点的耗能性能分析

通过对8个高强螺栓拼接节点进行数值模拟分析,得到了节点在循环荷载作用下的滞回曲线,并对其力学性能和耗能性能进行了分析.结果表明高强螺栓拼接节点在循环荷载作用下的滞回曲线饱满,具有较好的耗能性能.     

温度与列车荷载作用下高速铁路无砟轨道力学性能研究进展

为深入了解温度及高频列车荷载作用下无砟轨道结构损伤研究进展，概述无砟轨道的主要结构型式及其优缺点，梳理无砟轨道温度场与温度效应的研究现状，重点分析不同温度荷载形式下层间界面损伤发生、发展过程与变化规律；介绍静力作用下路基、桥上无砟轨道的静力特性及疲劳荷载作用下的疲劳损伤演化机制；探讨温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道结构力学响应研究现状及其重难点；总结目前研究的局限并进一步展望未来发展趋势。结果表明：具有太阳辐射地域性差异的无砟轨道温度作用模式和取值鲜有研究，设计规范也没有针对性说明，后续应结合历史气象数据准确计算无砟轨道温度作用，绘制不同地域的无砟轨道温度作用取值等温线地图，提高结构温度作用取值和温度计算理论的精度；对温度及列车荷载对无砟轨道结构损伤的研究多集中于整体结构，细部结构损伤演化未深入研究，应对标工程实际，结合轨道细部构件与整体结构、室内加速试验与现场试验、数值分析与试验研究，量化无砟轨道各参数与结构的映射关系；因试验条件限制，现有温度-荷载及力学试验均分段进行，仅从数值模拟角度对无砟轨道开展温度-列车荷载耦合作用下的性能研究，数值结果缺少模型试验的验证，应在单一荷载研究背景下进一步突破温度-列车荷载耦合作用下的多尺度模型试验方法、多场耦合精细化数值分析方法，揭示温度-列车荷载耦合动力学行为和轨道结构失稳机理；循环温度、持续高低温等复杂温度和列车荷载耦合效应鲜有研究，应探明复杂温度-列车荷载耦合作用下无砟轨道损伤演化机制，优化无砟轨道体系设计，完善耦合作用下的轨道结构性能服役评估标准。     

基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法

为反映水平循环荷载作用下桩侧土的弱化效应及桩身侧向位移发展规律,提出了基于应变楔模型的砂土地基水平循环受荷桩简化分析方法.首先,利用砂土刚度衰减经验公式计算桩侧土刚度的弱化程度,确定循环再加载过程中桩侧土体应力-应变关系;其次,将其引入到应变楔模型中计算桩基侧向位移响应,考虑循环荷载作用次数和荷载大小的影响;最后,通过试验对比分析,验证所提方法能有效计算桩基础在水平循环荷载作用期间侧向位移的发展趋势.结果表明:桩身侧向位移随荷载作用次数增大而增加,其发展模式与荷载幅值大小相关;循环荷载作用下桩基水平承载能力存在较大程度的弱化.     

温度循环荷载作用下涂层的劣化性能分析

为探究温度合作用下钢结构涂层的劣化性能，以西北地区腐蚀环境为背景，通过加速试验方法，分析涂层的老化规律及涂层的附着力变化，结合损伤分析理论，得到涂层的评估结果。结果表明：温变荷载作用下，涂层附着力呈线性下降趋势；涂层厚度呈现增长趋势，并且在90次温度循环后涂装的破坏模式出现底漆的内聚破坏；在环境效应下涂层的机械性能及涂层间粘结性能退化较快，而底漆与基材之间的粘结性能在抵抗温度循环荷载作用下提供了主要的防护作用。