紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响规律的风洞试验研究

为研究紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响的规律,文章通过在风洞中模拟紊流对典型桥梁断面进行测力试验。借助尖塔,格栅等方式模拟紊流的传统试验方法,难以模拟实际风场中的大紊流积分尺度。文章采用自主研制的主动控制翼栅,有效增大试验中风场的紊流积分尺度,通过控制主动控制翼栅的振动频率产生不同紊流积分尺度的风场。对单箱梁、双箱梁、桁架梁、边主梁、边箱梁五种典型桥梁断面在紊流下和均匀流下的静力系数进行了测定,其中紊流由主动控制翼栅产生。将五种典型桥梁断面在紊流下的静力系数和均匀流下的静力系数进行对比分析,结果表明在大紊流积分尺度下,阻力系数随紊流积分尺度增大而增大,且小于均匀流下的阻力系数值。结果也表明,在均匀流来测定桥梁断面静力系数对于实际工程应用是偏于安全的考虑,因此建议进行节段模型测力试验时,在均匀流中进行。     

紊流积分尺度对典型桥梁断面静力#br# 系数影响规律的风洞试验研究

为研究紊流积分尺度对典型桥梁断面静力系数影响的规律,文章通过在风洞中模拟紊流对典型桥梁断面进行测力试验。借助尖塔,格栅等方式模拟紊流的传统试验方法,难以模拟实际风场中的大紊流积分尺度。文章采用自主研制的主动控制翼栅,有效增大试验中风场的紊流积分尺度,通过控制主动控制翼栅的振动频率产生不同紊流积分尺度的风场。对单箱梁、双箱梁、桁架梁、边主梁、边箱梁五种典型桥梁断面在紊流下和均匀流下的静力系数进行了测定,其中紊流由主动控制翼栅产生。将五种典型桥梁断面在紊流下的静力系数和均匀流下的静力系数进行对比分析,结果表明在大紊流积分尺度下,阻力系数随紊流积分尺度增大而增大,且小于均匀流下的阻力系数值。结果也表明,在均匀流来测定桥梁断面静力系数对于实际工程应用是偏于安全的考虑,因此建议进行节段模型测力试验时,在均匀流中进行。     

岩石破坏过程的计算机模拟

本文提出了一种岩石破坏过程的计算机模拟方法,该方法将岩石的破坏过程视为一随机过程。模拟计算结果表明,岩石的Ⅰ型和Ⅱ型破坏都与其不均匀性有关,但当试件产生不均匀变形或局部破坏时,宏观应力应变曲线将呈现所谓的Ⅱ型曲线;Ⅱ型应力应变曲线不是某类特定岩石自身的固有特性,而是试件局部变形并产生局部破坏的结果．     

岩石统计细观损伤与局部弱化失稳的尺寸效应

探讨了荷载作用下岩石的统计尺寸效应和结构尺寸效应。前者是岩石整体均匀变形和渐进破坏时,细观组成单元增 宏观统计平均效果;后者则是岩石出现变形局部化现象并失稳破坏时,在系统内部新生成的宏观局部结构与其他部分相互作用的结果。     

拉伸荷载作用下含预制裂纹平板试样表面特征量演化规律研究

为探究均匀性和非均匀性试样在拉伸荷载作用下,试样破坏前相关变量场演化特征,采用数字散斑相关方法,对比分析含双边预制裂纹的有机玻璃试样和砂浆试样在拉伸荷载作用下表面图像灰度相关性系数场和y方向应变场及其特征量的演化特征。结果表明:试样表面特征量与试样局部化在时间和空间都存在对应关系;图像灰度相关性系数场演化特征能反映试样变形局部化区域,其特征量演化特征能反映试样均匀变形阶段和非均匀变形阶段,在非均匀变形阶段,应变局部化"竞争"激烈,图像灰度相关性系数特征量随时间波动较大,整体上呈急剧增加趋势,可以作为含双边预制裂纹试样破坏前的征兆;y方向应变场演化特征反映了试样应变局部化区域和"竞争"位置以及裂纹起裂位置,其特征量演化特征与载荷随时间变化相关,试样的非均匀性造成特征量处于不断的波动状态,可以区分均匀性试样与非均匀性试样。     

剪切破坏模式下岩石的强度准则

在对剪切破坏模式下岩石的变形和破坏局部化观察和本构模拟分析的基础上,提出了一个新的强度准则。该准则考虑了岩石材料的不均匀性及破坏局部化特性,定量地描述了岩石强度的尺寸效应。     

改善混凝土横孔空心砌块砌体局部受压性能的研究

针对混凝土横孔空心砌块砌体的局压强度提高系数普遍较小,且部分局压位置破坏形态具有一定脆性等问题,提出加垫梁的措施和现浇钢筋混凝土带措施,来改善砌体的局部受压性能。在试验室通过对5组加垫梁措施和现浇带措施的横孔空心砌块砌体中部均匀局部受压试验,得到横孔混凝土空心砌块砌体在均匀局部荷载作用下的破坏形态、横竖向变形规律、初裂荷载、破坏荷载及局压工作机理等。试验结果表明:加垫梁的措施能大大提高砌体局压承载力;现浇带对开裂荷载有所提高,一般在局部承压位置以下一、二皮砌块位置设置现浇带,能较好改善局部承压性能。     

基于CT数字体相关法测量红砂岩单轴压缩内部三维应变场

 基于X射线工业CT实时获取单轴压缩过程中红砂岩试件的三维数字体图像,采用数字体相关(digital volume correlation,DVC)法测量、分析受载过程中试件内部三维变形场及应变场。通过位移场和应变场的分析,揭示试件内部应变局部化演变及破坏过程。红砂岩内部结构可以作为散斑结构,成为变形信息的载体,DVC法的精度可达0.05体素;红砂岩变形破坏中存在明显的应变局部化特征,在峰值荷载的68.9%时试件内部出现应变局部化区域,并逐渐发展至试件破坏,局部化区域与试件最终破坏面位置相一致。研究结果表明,DVC法测量结果能够直观地反映出试件内部应变局部化特点及其演化的过程,为岩石内部变形可视化提供了方法。     

过渡型粗粒土渗透变形试验及破坏类型判别

工程中细料含量介于25%~35%的骨架密实型粗粒土通常表现出良好力学性能,但渗流下呈现管涌或流土的过渡型破坏类型难以准确判别。通过渗透变形试验,基于Kozeny-Carman公式,采用实测渗透系数K引入反映颗粒比表面积S_0和渗流弯曲率T的当量比表面积参数S_0',建立孔隙率n和S_0'相等的均匀毛细管模型;根据级配特征粒径d3与毛细管直径D的关系,提出判别过渡型粗粒土渗透破坏类型的"等效渗透–平均孔径法";借助粒组均匀球形颗粒假定,探讨过渡型粗粒土T与n的关系。研究表明:伴随密实度增加过渡型粗粒土依次表现出发展性管涌、非发展性管涌、流土3种破坏类型;相较于未反映弯曲率的"孔隙直径法"和基于均匀土弯曲率恒定的"变截面法",受S_0'影响的D能体现实际弯曲率对土体渗透性的作用,渗透破坏类型判定结果与试验现象吻合;计算弯曲率T1随n的减小呈线性增长趋势,较好反映了土中实际渗流路径随密实度增加而变长的客观规律。     

火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能影响的研究现状

本文介绍了火灾下非均匀受火钢柱截面温度分布规律及其对钢柱抗火性能的研究进展和已有研究成果,包括钢柱截面非均匀温度分布产生的原因及截面温度非均匀分布对钢柱抗火性能的影响。钢柱截面不均匀温度产生的原因有:钢柱受到建筑填充墙保护,非4面受火;钢柱仅部分截面采用防火保护;受洞口非均匀火灾影响的建筑外框架柱;钢柱防火保护层不均匀或局部破损等。截面温度不均匀对钢柱抗火性能的影响包括:截面产生附加应力,使钢柱临界温度降低;钢柱截面不对称,发生弯扭破坏;钢柱产生热弯曲,以及破坏时可能出现的反向弯曲等。并对需要进一步研究的问题给出了建议。     

火灾下钢筋混凝土平面框架结构受力机理分析

为研究火灾下钢筋混凝土框架结构的受力机理,采用梁单元建立了钢筋混凝土框架结构耐火性能有限元计算模型,考虑火灾位置、柱轴压比和梁配筋率等参数的影响,对火灾下钢筋混凝土框架结构的变形、内力重分布、破坏形态以及耐火极限进行了参数分析。分析结果表明,火灾下框架结构出现了整体破坏形态和局部破坏形态两种典型的破坏形态：当柱轴压比较小时,框架出现受火梁破坏导致的框架局部破坏形态;当柱轴压比和梁配筋率均较大时,框架出现受火中柱和受火边柱破坏导致的框架整体破坏形态,整体破坏形态为连续性倒塌破坏。在框架局部破坏形态条件下,三面受火梁在框架竖向分布位置不同,受约束作用不同,框架的耐火极限亦不同;而在框架整体破坏条件下,柱轴压比越大,耐火极限越小。     

窗间墙锚固配筋砖混结构教学楼抗震性能试验研究

为改善砖混结构教学楼的抗震性能,通过对其纵向窗间墙局部配筋并在墙体两端采用竖向钢筋进行锚固配筋,按照1/2的缩尺比例设计了2个砖混子结构模型。采用拟静力试验分别对普通窗间墙和配筋窗间墙的子结构模型的破坏模式、承载能力、变形能力、刚度退化、延性、耗能性能以及窗间墙的破坏模式和纵墙的破坏机制等进行了分析。结果表明：普通窗间墙模型表现为层间破坏机制,窗间墙发生剪切破坏,纵墙发生“强梁弱柱”式破坏;窗间墙局部配筋并进行锚固的模型发生整体型破坏,窗间墙弯曲破坏,纵墙的破坏机制具有“强柱弱梁”特征,层间变形均匀,模型的破坏形态、耗能能力和延性等均得到改善。     

低矮建筑风致局部瞬毁诱发次生灾害机理研究

基于缩尺比为1∶40低矮建筑在不同地貌条件下的风洞试验,研究因易损区局部风致破坏进而诱发低矮建筑屋面整体风毁的风载特性,分析屋面瞬间开孔所致瞬态峰值内压过冲效应,研究稳态阶段的内压分布特征及净风压极值分布规律。结果表明：建筑上游风场湍流度越大,屋面局部瞬间破坏所致过冲效应越明显;地貌对屋面迎风角部瞬间破坏所致过冲较分布区域的影响显著;屋面不同的区域开孔所致内压分布均匀,但内压值随风场湍流度增大呈增大趋势。风致建筑破坏所致内压系数试验值比我国现行荷载规范中建议取值大;屋面局部瞬毁进而诱发再次破坏主要分布在已损孔洞边缘及山墙部分。     

不同防火保护下钢交错桁架抗火响应比较分析

选取典型交错桁架结构中的子桁架,分别采用超薄膨胀型、厚型、局部及混合优化防火涂料等防火保护模式,对其在高温下的结构响应进行弹塑性有限元模拟分析,研究不同防火保护对钢交错桁架结构抗火性能的影响,探讨兼顾经济性与实用性的防火方案。结果表明:防火保护对交错桁架体系的作用主要体现在其引起构件温升不同而导致结构内力重分布,进而改变其破坏机制;无防火保护和一般均匀涂质防火保护下结构构件内力变化趋势相近;局部防火保护将导致结构塑性变形区域的位置出现较大变化,对结构抗火性能有一定提升,但效果并不显著,而在超薄膨胀型均匀保护基础上,加强体系中易出现塑性变形构件保护等级的混合优化方案,对提高结构抗火性能有较好效果。     

不同防火保护下钢交错桁架抗火响应比较分析

选取典型交错桁架结构中的子桁架,分别采用超薄膨胀型、厚型、局部及混合优化防火涂料等防火保护模式,对其在高温下的结构响应进行弹塑性有限元模拟分析,研究不同防火保护对钢交错桁架结构抗火性能的影响,探讨兼顾经济性与实用性的防火方案.结果表明:防火保护对交错桁架体系的作用主要体现在其引起构件温升不同而导致结构内力重分布,进而改变其破坏机制;无防火保护和一般均匀涂质防火保护下结构构件内力变化趋势相近;局部防火保护将导致结构塑性变形区域的位置出现较大变化,对结构抗火性能有一定提升,但效果并不显著,而在超薄膨胀型均匀保护基础上,加强体系中易出现塑性变形构件保护等级的混合优化方案,对提高结构抗火性能有较好效果.     

循环载荷作用下岩石材料变形场演化试验研究

 将岩石在动载荷作用下破坏过程的应力场直观地表现出来,从变形场演化的角度研究岩石试件的破坏规律是岩石力学变形观测领域一个有重要意义的课题。采用岩石材料破坏过程变形场监测(Geo-DSCM)系统,观测循环载荷作用下岩石材料破坏过程中的变形场演化。岩石试件采用大理岩加工而成,对岩石试件加载的循环载荷为正弦波,其下、上限载荷分别为10,130 kN,频率为0.04 Hz。通过对多个岩石试件的变形破坏过程的观测,从变形场演化的角度总结岩石材料在循环载荷下的破坏规律。试验结果表明：循环载荷作用下岩石的变形经历3个阶段,即均匀阶段、局部化阶段和破坏阶段。岩石在破坏过程中其变形场演化表现出一个规律,即在破坏前夕发生严重的变形局部化现象,形成变形局部化带;变形局部化带中的变形进一步集中,形成宏观裂纹,导致试件破坏。从而可用一种描述变形场局部化特征的统计量(如变形场的方差)来表征变形场演化过程,岩石破坏前发生变形局部化,此统计量会发生突跳。因此,此统计量可用以指示岩石结构的破坏,如果设计现场观测系统,应用此方法有望实现灾害监测与预报。     

卸载岩爆过程数值试验研究

 为探讨岩石试样卸载岩爆的发生机制,采用岩石破裂过程分析软件(RFPA2D)再现岩石试件卸载发生失稳破坏的过程。根据花岗岩的基本力学参数,首先对方形岩石试样进行单轴加载破坏的二维数值试验,然后在双向载荷条件下进行了基于同等试样的围压卸载试验模拟。数值试验结果表明：(1) 单轴加载试验与卸载失稳试验的岩石破坏机制和破坏模式存在很大差异。(2) 单轴加载试验的破坏过程以渐进式的微破裂发展为主,且微破裂主要集中在局部破裂面上;在发生主破裂之前,有许多微破裂前兆声发射现象出现,是典型的渐进破裂诱发失稳的岩爆模式。(3) 双轴加载时的围压卸载试验中岩样卸荷破坏时脆性特征更加明显,主要以突然、高密度的能量释放为主;同时表现出沿卸荷方向强烈扩容破坏特征,破坏模式则以大面积剪切破坏与局部拉裂破坏为特征的组合破坏模式;与单轴加载的情况相反,在主破裂发生前,几乎没有任何微破裂前兆,是典型的瞬时岩爆的破坏模式。     

钢筋混凝土吊脚楼平面框架结构抗震性能试验研究

为研究坡地吊脚框架结构的抗震性能,设计了一栋7层的典型RC（钢筋混凝土）吊脚框架结构,提取顺坡向下部3层2跨平面框架子结构(缩尺比例为1/3)为试验对象,开展吊脚平面框架结构的拟静力试验,观察其裂缝开展过程以及破坏形态,分析其滞回性能、承载能力、延性和损伤路径等抗震性能,并探讨吊脚层的破坏形态。结果表明：子结构呈梁柱分别出现塑性铰的破坏模式,首先在第2层的梁端形成塑性铰,接着在吊脚短柱的下端、与该柱相邻的梁端以及第3层中柱的顶端出现塑性铰,最终破坏以吊脚短柱的混凝土压溃、梁端混凝土脱落以及第3层中柱顶端两侧混凝土剥落为标志;子结构吊脚层的破坏路径为由短柱沿斜坡向下至吊脚长柱发展,第2层的破坏路径为从中柱向两侧边柱发展;子结构吊脚短柱的破坏仍以弯曲破坏为主,合理的设计可实现短柱的强剪弱弯破坏模式;吊脚层各柱抗侧刚度的不均匀性导致了结构的吊脚层柱破坏程度的差异,破坏主要集中于吊脚短柱的下端以及与其相邻的梁端。为防止局部严重损伤,宜改善吊脚层各柱间抗侧刚度的不均匀性。     

长沙贺龙体育场钢屋盖圆管相贯节点足尺试验研究

本文对长沙贺龙体育场钢屋盖结构中的6个圆钢管相贯节点进行了足尺试验研究,观察到试件节点的破坏主要分三种:受拉支管与主管的连接焊缝断裂破坏;受压支管靠近主管的端部的局部屈曲破坏;受压支管端部局部屈曲与受拉支管焊缝断裂的联合破坏。主管壁上的等效应力分布和发展很不均匀,而且复杂。由于本次节点试件存在主管强、支管弱的特点,节点破坏不属于规范规定的主管过度塑性变形的破坏形式,不能按现行规范公式计算。运用有限元求解相贯节点的极限承载力是一种有效的方法。试验证明,长沙贺龙体育场的钢屋盖设计是安全、经济、可靠的。     

沥青混合料碾压过程的不均匀现象

沥青混合料的均匀性是指混合料在设计、生产和铺筑过程中，其级配、温度和压实度的均匀和一致性。热沥青混合料的不均匀将导致沥青路面过早出现局部的松散、坑洞、泛油、拥包，不均匀的车辙和严重的推移，以及局部水损害造成的网裂、唧浆和坑洞等病害。提高沥青混合料的均匀性，对提高路面的使用质量，消除沥青路面的多种早期破坏现象和保证路面的使用寿命具有十分重要的意义。