带有裂纹构件的旧钢桁桥的安全评估

采用断裂力学理论对老化钢桁桥的安全性能进行评估并对最终承载能力予以估算,已越来越多地被工程界接受.为了得到试样破坏时的最终承载能力,对三组Ⅰ型试样进行三点弯曲试验,并推出断裂韧性KIC以及带有一定长度裂纹的构件允许应力[σ]的计算式.采用现场无损测试和磁探法来测定钢构件的裂纹情况.通过对现场测试结果与理论计算结果的比较,可以得出,采用断裂力学方法对带有裂纹构件的老化钢桁桥的安全性能进行评估的必要性.     

带有裂纹构件的钢桁桥的检测和评估研究

在19世纪末至20世纪中叶,许多较大跨径的公路钢桥被建造起来,并且至今仍在运营。然而,在今天大轴重大流量交通荷载作用下,许多部位已经出现了疲劳裂纹,因此,桥梁病害的检测与钢构件的安全评估就显得尤为重要。而断裂力学是研究具有初始缺陷材料的有力工具。以嫩江钢桥为例,对该桥的钢材断裂韧性以及初始裂纹进行了检测,以及对检测结果的断裂力学分析,然后依据检测结果应用断裂力学方法对该桥的主要杆件进行了安全性能评估。     

带有裂纹构件的钢桁桥的检测和评估研究

在19世纪末至20世纪中叶,许多较大跨径的公路钢桥被建造起来,并且至今仍在运营.然而,在今天大轴重大流量交通荷栽作用下,许多部位已经出现了疲劳裂纹,因此,桥粱病害的_检测与钢构件的安全评估就显得尤为重要.而断裂力学是研究具有初始缺陷材料的有力工具.以嫩江钢桥为例,对该桥的钢材断裂韧性以及初始裂纹进行了检测,以及对检测结果的断裂力学分析,然后依据检测结果应用断裂力学方法时该桥的主要杆件进行了安全性能评估.     

基于可靠度理论的焊接结构疲劳寿命评估

以16MnR钢的焊接结构为例,视主要变量为不确定的,考虑Taylor展开的方法求解一般函数的均值和标准差。根据断裂判据,采用JC法(国际结构安全度联合委员会JCSS推荐)对这种结构进行疲劳可靠性分析,并运用概率断裂力学方法进行给定可靠度下的剩余疲劳寿命计算。算例结果表明,JC法计算精度较高,采用断裂力学方法估算含裂纹构件的剩余疲劳寿命是可行的。     

基于某渡槽检测的安全评估方法分析

为了评估某渡槽的安全性能是否仍满足正常使用承载能力状态,通过采用现场回弹法对渡槽各部位进行回弹试验,测得了各部位的现有混凝土强度值,根据轴心受压构件承载能力计算公式,提出了强度折减系数法对排架立柱进行了验算,结果表明,现有结构承载能力远低于设计值,为同类工程的安全评估提供参考。     

利用砂浆填充FRP管对受压钢构件进行加固

介绍提高受压钢构件抗弯性能的加固方法,砂浆填充FRP管套在钢构件外侧,管端采用FRP织物包裹。对18个双向轴对称截面试件进行三轴压缩试验,得到试件的荷载-应变曲线和失效模式,证实其承载能力和延性得到了提高。对试件钢骨截面、长细比及端部包裹FRP织物层的影响进行了研究。结果表明,加固后,失效模式从由于整体屈曲引起的钢构件中部屈服转变为钢构件端部的局部损伤;因此,试件的承载能力提高了44%～215%,延性增加高达877%。细分模型用于加固构件的计算,由此计算出的承载能力与试验结果相符。     

老化和损伤的钢筋混凝土构件的性能

本文介绍了构件老化和损伤后对材质性能的影响,分析试验结果,并提出这种类型构件的承载能力和变形、裂缝宽度的计算方法。     

钢框架结构鲁棒性评估方法

结构鲁棒性体现了结构对局部破坏的不敏感性。为了定量评估钢框架结构的抗连续倒塌能力,提出一种适用于钢框架结构的鲁棒性定量评估方法。在综合考虑构件在结构能量流分布中的贡献和构件失效影响面积的基础上,给出构件重要性系数计算方法,为确定结构的最不利初始损伤模型奠定基础。探讨钢结构构件的承载能力冗余度,并结合构件应变能灵敏度,提出一个基于损伤模型的钢框架结构冗余度评估指标,该指标与构件的承载能力冗余度成正比,而与构件的应变能灵敏度成反比。从定义上对结构冗余度与结构鲁棒性之间的差异进行讨论,提出以结构最小冗余度作为评价结构鲁棒性能的观点。在此基础上,给出一种适用于钢框架结构的鲁棒性评估方法,同时对该方法的适用范围进行分析。最后,通过一个8层空间钢框架结构算例验证所提出的钢框架结构鲁棒性评估方法的可行性。     

钱塘江大桥疲劳检算和剩余寿命评估研究探讨

基于原始档案资料,建立了钱塘江大桥三维力学模型,计算获知各验算构件的应力历程并利用雨流计数法统计得到应力谱。依据规范,采用传统的疲劳损伤积累原理计算构件的损伤度,由此确定出剩余寿命评估对象。利用断裂力学方法精确模拟临界构件的裂纹扩展,从而计算出评估杆件的剩余寿命,并依据计算结果确定该桥的检测间隔。     

成昆线正交异性板钢桁桥性能计算评估

现行规范的铁路标准活载与20世纪50年代的标准活载存在较大的差别,而成昆线32m跨正交异性板钢桁桥按照20世纪50年代的标准设计,需对此类桥在现行铁路标准活载作用下的性能进行评估。利用ANSYS和MIDAS两种有限元软件按照现行铁路标准活载要求对32 m跨正交异性板钢桁桥进行了计算评估,对各杆件的强度和稳定性进行了验算,并对它的动力特性进行了计算,计算结果表明：各杆件满足强度要求,除端部个别竖杆不能满足稳定性要求外,其它杆件均满足稳定性要求,此类桥梁的动力性能优异。     

压型钢板对钢筋桁架楼板承载力影响的试验研究

为深入研究钢筋桁架楼板的受力性能,设计了足尺寸楼板试验。通过分析试验结果,得到底部压型钢板对钢筋桁架楼板承载力的影响。采用有效惯性矩法计算钢筋桁架楼板的正截面承载力的理论值,经与实测值比较,发现有效惯性矩法所算得的数值与试验值更为接近。提出可供参考的钢筋桁架楼板正截面受弯承载力计算公式,并给出相关修正系数。     

钢管混凝土桁梁受弯试验研究

针对钢管混凝土桁式受弯构件的整体受力性能,设计并制作了钢管混凝土桁梁试件,进行了四分点对称加载,分析了钢管混凝土桁梁的变形与应变分布模式、破坏模式和承载力等。试验结果表明:钢管混凝土桁梁变形比实腹梁小很多且主要集中于边段;桁梁节点受力复杂,节点承载力是结构承载力的控制因素;弦杆填充混凝土可增大弦杆的径向刚度并约束节点变形,避免发生弦杆钢管塑性失效,从而提高节点承载力。四分点对称荷载作用下,全焊桁梁腹杆实际分担的轴力值小于铰接桁架的计算值,弦杆承受了较大的弯矩;节点破坏前桁梁试件边段腹杆有较明显的剪切变形。     

钢管混凝土平缀管格构柱极限承载力试验研究

进行24根缀板式钢管混凝土格构柱轴心受压和偏心受压试验。试验参数为长细比、偏心率、柱肢间距和缀管间距。对试件的受力全过程、破坏特性与极限承载力进行分析,讨论了缀管的受力特性和缀管构造对试件极限承载力的影响。试验结果表明,钢管混凝土平缀管格构柱中缀管以受弯为主、应变较大,缀条式格构柱中缀管以受轴力为主、应变较小;柱肢间距和缀管间距对试件承载能力有较大的影响;随着长细比增加,试件破坏特性从局部压屈变为整体破坏;长细比和偏心率两个参数对缀板式钢管混凝土格构柱极限承载力的影响基本上是独立的,可以采用分项系数相乘来考虑二者的共同影响;稳定系数与偏心率折减系数可以采用与缀条式格构柱相同的方法计算,但其剪切变形对极限承载力的影响要大于缀条式格构柱;给出了应用图表法的换算长细比计算方法。     

不锈钢焊接工字形截面短柱轴压局部稳定性能试验研究

对奥氏体型S30408和双相型S22253两种牌号的15个不锈钢焊接工字形截面短柱开展轴压局部稳定试验研究,考察截面组成板件的局部稳定性能和截面承载力,得出了试件截面的应力-应变关系曲线。研究结果表明：厚实截面的试件承载力高于其截面屈服荷载,试件截面应力-应变关系曲线表现出典型的非线性特性和应变硬化特征;而宽肢薄壁截面的组成板件发生过早的局部屈曲,使得试件承载力不能达到截面的屈服荷载,需要对截面强度进行折减。基于得出的试验结果和现有的其他试验数据,对现有设计方法,包括欧洲规范EN 1993-1-4和美国规范SEI/ASCE 8-02中的有效宽度法以及直接强度法计算得出的截面承载力进行评估,表明根据欧洲规范EN 1993-1-4和直接强度法计算得到的截面承载力偏于保守,而美国规范SEI/ASCE 8-02对宽厚比较大的截面承载力计算偏于不安全,而且计算离散性较大。     

基于转动角软化桁架模型的锈蚀钢筋混凝土纯扭构件非线性分析

为了对钢筋已锈蚀甚至出现滑移的钢筋混凝土纯扭构件进行非线性分析,在转动角软化桁架模型的基础上,引入能够考虑钢筋滑移以及锈蚀率影响的钢筋平均应力 应变关系,推导出方便模型求解的简化公式,给出相应的计算流程,并编制相关程序,对相关文献中的无锈蚀和有锈蚀的钢筋混凝土纯扭构件进行分析。与已有试验数据对比结果表明,极限扭矩试验值与计算值之比的平均值,对非锈蚀梁和锈蚀梁分别为0.945和1.036,对典型的试验梁分析得到的扭矩-扭率曲线与试验结果也非常接近,证明了提出的考虑锈蚀及滑移效应后钢筋修正本构模型的合理性。     

单向偏心压弯外包型钢混凝土柱的有限元分析

采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对外包型钢混凝土柱进行单向偏心受压模拟试验,通过4种不同偏心距的试件,分析外包型钢混凝土柱在单向偏心荷载作用下的破坏形态、荷载跨中挠度曲线、混凝土与缀条板的受压区荷载-应变曲线。分析表明,随着偏心距的增大,试件的极限承载力大幅度降低,试件达到极限承载力时跨中挠度明显增大。由于有外包钢的存在,故混凝土柱的变形能力和延性明显增强。     

Experiment and calculation on seismic behavior of RC composite core walls with concealed steel truss

To improve the seismic performance of reinforced concrete core walls, reinforced concrete composite core walls with concealed steel truss were proposed and systemically investigated. Two 1/6 scale core wall specimens, including a normal reinforced concrete core wall and a reinforced concrete composite core wall with concealed steel truss, were designed. The experimental study on seismic performance under cyclic loading was carried out. The load-carrying capacity, stiffness, ductility, hysteretic behavior and energy dissipation of the core walls were discussed. The test results showed that the seismic performance of core walls is improved greatly by the concealed steel truss. The calculated results were found to agree well with the actual measured ones.     

弯剪共同作用下不锈钢薄腹梁承载性能试验研究

为研究不锈钢薄腹梁在弯矩和剪力共同作用下的承载性能,进行了6根焊接工字形截面不锈钢梁的试验研究。结果表明,所有梁试件的破坏形态为结合了腹板剪切屈曲和受压区板件局部鼓曲的弯剪联合屈曲。建立精细有限元数值模型对试验过程进行模拟,同时考虑了不锈钢材料、几何双非线性,局部几何初始缺陷和焊接残余应力的影响。基于得出的试验和有限元分析结果,对我国《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中考虑腹板屈曲后强度的梁弯剪相关计算方法进行评估。分析表明：当梁的极限承载力受剪切控制时,腹板正则化宽厚比较大时的规范计算承载力偏于保守,而正则化宽厚比较小时的计算承载力与试验和有限元分析结果较为接近;当梁的极限承载力由弯剪共同作用控制时,规范中公式的承载力计算值偏于安全。总体而言,GB 50017—2017的计算方法可以直接应用于计算不锈钢焊接截面梁在弯剪共同作用下的极限承载力。     

钢管混凝土复合短柱轴压性能试验研究

钢管混凝土复合柱由钢管混凝土柱肢和钢筋混凝土联接板组成。以柱肢钢管壁厚和联接板厚度为试验参数,对7个复合短柱试件进行轴压性能试验研究,同时进行了与复合柱试件组成相对应的4个钢管混凝土柱构件和3个钢筋混凝土板构件的轴压试验。研究复合短柱在轴压荷载作用下的破坏模式和荷载 位移曲线,对比分析试件与对应构件的荷载 应变曲线,研究柱肢钢管壁厚和联接板厚度对复合短柱轴压承载力的影响。试验结果表明：轴压复合短柱受力全过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和塑性发展阶段;轴压复合短柱的破坏特征为钢筋混凝土联接板混凝土压碎,此时钢管混凝土柱肢的受力状态与对应的钢管混凝土构件的受力状态不同,钢管混凝土柱肢并没有充分发挥其自身的承载能力;在复合短柱的轴压承载力计算中应引入柱肢承载力折减系数,该系数与柱肢套箍系数相关;通过对现有的钢管混凝土轴压短柱的试验数据进行回归分析,拟合得到柱肢承载力折减系数的经验计算公式;按照建议方法计算得到的复合短柱的轴压承载力与试验结果吻合良好。