工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力计算

利用OpenSEES有限元程序,研究了轴拉比、型钢强度、纵筋强度、混凝土强度、型钢翼缘面积、型钢腹板厚度、型钢腹板高度、纵筋面积以及截面尺寸等因素对工字型钢混凝土偏心受拉构件正截面承载力的影响。结果表明:截面中型钢翼缘面积、型钢腹板高度、型钢腹板宽度、纵筋配筋率以及截面高度对偏拉构件正截面承载力的影响较大;型钢强度、纵筋强度对承载力的影响相对较小;混凝土强度、构件截面宽度对承载力基本没有影响。将JGJ 138—2012《组合结构设计规范》中型钢混凝土偏拉构件正截面承载力计算公式的计算结果与OpenSEES非线性有限元的计算结果进行了对比,提出了对规范公式的修正建议,并利用有限元模拟结果对修正后的计算公式进行了检验,二者吻合良好。     

冷弯薄壁U型钢轴压短柱承载力计算的直接强度法研究

现行北美冷弯型钢规范中直接强度法只适用于卷边C形、腹板加劲C形、Z形、R形和帽形这些截面形式较为简单的单肢截面,但并未涉及U形截面。为研究直接强度法对冷弯薄壁U型钢轴压短柱的适用性,采用ABAQUS非线性有限元分析了16种截面尺寸、4种厚度的64根试件,并对有限元模拟得到的极限承载力、部分学者试验结果进行回归,最终得到考虑U形截面屈曲后强度的局部屈曲承载力曲线。结果表明:现有的直接强度法公式计算结果偏于不安全,对现有的直接强度法公式进行了简单的修正,修正后的直接强度法计算式精度更高。     

冷弯型钢受压构件的LRFD抗力系数

目前,冷弯型钢抗压构件的LRFD抗力系数取值为0.85,该文旨在研究该系数能否增大。数据库中包含675组同中心荷载柱的试验数据,包含平口卷边C截面、平口卷边Z截面、帽形截面和角形截面以及开孔构件。采用美国钢铁协会标准和直接强度法计算每个试样的强度。直接强度法的计算结果更加精确,其在计算部分有效截面柱的强度时尤为精确。采用一阶二次矩法计算的LRFD抗力系数,与美国钢铁协会标准和直接强度法的规定相符。对于柱的两种破坏情况,达到畸变屈曲极限状态而破坏和由于整体失稳或局部-整体失稳相互作用而破坏,前者的计算结果更为精确。单角钢柱的试验强度与计算强度的比值有很大变化,随着整体长细比的增加,计算结果逐渐变得极为保守。     

国际期刊导读

1 轴向载荷和压弯作用下矩形钢管混凝土截面承载力 将直接强度法（DSM）用于钢管混凝土（CFT）截面的计算。基于已有的试验结果给出局部屈曲CFT截面的抗压和抗弯强度。欧洲规范EC 4不允许CFT截面使用薄壁型材,而AISC规范允许将钢管的宽厚比限值应用于薄壁型材。考虑薄壁钢管的局部屈曲和钢管约束效应将提高核心混凝土抗压强度,基于直接强度法给出CFT截面抗压和抗弯强度的计算公式。根据建议公式计算得到的承载力与试验结果以及AISC规范和EC 4的计算结果进行比较。同时给出轴向压弯作用下CFT构件强度相互作用的计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较。结果表明,抗压、抗弯强度以及强度相互作用的计算公式,用于计算轴向荷载和压弯作用下CFT柱的承载力时,计算结果较为保守。     

钢筋混凝土圆截面抗剪强度

在实践中广泛使用钢筋混凝土圆截面构件,但对此类构件抗剪性能的研究较少,没有关于混凝土圆截面构件的抗剪规范及设计指南。大多规范以矩形截面构件为基础编制,然而,圆截面与矩形截面构件的抗剪性能不同,尤其对于配筋率高的构件。给出圆截面构件的抗剪试验结果,试件中抗剪配筋率比普通试件中最大配筋率的3倍还多。试验结果表明,此时的抗剪强度要高于矩形截面构件。将试验结果与目前基于塑性的圆截面构件剪力模型进行比较,两者吻合较好。同时,也与采用AASHTO LRFD设计规范计算的抗剪强度进行对比,研究发现:当构件的抗剪配筋率较小时,规范给出了合理的结果;当构件的抗剪配筋率较大时,规范低估了抗剪强度。     

关于材料力学课程教学中两个问题的讨论

根据材料力学的基本理论,分析平面弯曲梁强度中的两个问题:一是截面形状对梁弯曲正应力强度的影响;二是工字型截面梁截面上的最大切应力与腹板名义平均切应力的关系。定量求出各种截面形状对梁弯曲正应力强度的影响程度、工字型截面梁的截面尺寸变化对截面上最大切应力的影响规律。研究结果表明,当矩形截面横放且宽高比大于1.396 26时,其弯曲正应力强度差于圆形截面;当工字型截面竖放程度小于矩形截面的竖放程度时,如果工字型截面的腹板很矮或很宽,则工字型截面的弯曲正应力强度差于矩形截面。对于一般的截面尺寸,工字型截面上的最大切应力并不等于腹板名义平均切应力,仅在特定的截面尺寸条件下,工字型截面上的最大切应力才等于腹板名义平均切应力。研究结果修正了现行材料力学课程教学中的一些模糊概念,此研究过程和研究方法也为提高学生的科学素养和培养学生的科学研究能力提供了一个良好的案例,对材料力学课程教学具有重要意义。     

对“预弯梁及其正截面强度”的讨论

笔者提出预弯梁正截面强度计算的一个新方法,其计算结果与原文方法计算的结果相符,而计算公式则大为简化。 原文对预弯梁正截面强度计算提出六个基本假定,从而得到如图1所示的计算图式。     

轴向载荷和压弯作用下矩形钢管混凝土截面承载力

将直接强度法(DSM)用于钢管混凝土(CFT)截面的计算。基于已有的试验结果给出局部屈曲CFT截面的抗压和抗弯强度。欧洲规范EC 4不允许CFT截面使用薄壁型材,而AISC规范允许将钢管的宽厚比限值应用于薄壁型材。考虑薄壁钢管的局部屈曲和钢管约束效应将提高核心混凝土抗压强度,基于直接强度法给出CFT截面抗压和抗弯强度的计算公式。根据建议公式计算得到的承载力与试验结果以及AISC规范和EC 4的计算结果进行比较。同时给出轴向压弯作用下CFT构件强度相互作用的计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较。结果表明,抗压、抗弯强度以及强度相互作用的计算公式,用于计算轴向荷载和压弯作用下CFT柱的承载力时,计算结果较为保守。     

直卷边和斜卷边受弯构件畸变屈曲性能研究

应用ANSYS有限元程序,分别对直卷边和斜卷边C形和Z形截面冷弯型钢受弯构件的畸变屈曲性能进行研究。对比发现,多数直卷边构件的抗弯承载力略高于斜卷边的,在相同截面参数条件下,C形和Z形截面的抗弯承载力相差很小。计算结果还与直接强度法进行了对比,结果发现,多数构件的计算结果高于直接强度法的结果。     

帽型截面钢-混凝土组合梁的试验研究

进行了 8根受正弯矩作用、4根受负弯矩作用的帽型截面钢 混凝土组合梁的静载试验研究 ,考虑的主要参数有截面几何特性、混凝土强度、跨高比等 ,分析了荷载 变形、沿梁长度的滑移分布、截面高度方向的应变分布、破坏模态与极限强度等的规律 ,简化计算模型计算结果与试验结果较为吻合     

岩石峰后注浆加固前后力学特性单轴试验研究

在岩石试件单轴压缩破裂的基础上,进一步开展了峰后注浆加固试件的力学特性试验研究.分别采用水泥浆和玛丽散N加固破裂试件,试验发现分别采用玛丽散N、425#水泥进行破裂岩石注浆加固时,岩石强度比其残余强度都有显著提高,加固后岩石的变形趋于协调.同一浆液加固不同的岩石,被加固体本身的强度越高注浆加固体的强度提高越高;同样的岩石注入不同浆液,浆液的粘结强度越高注浆后的强度就越高.试验结果验证了岩石注浆加固是加固围岩非常有效的方法.     

水下砂桩复合地基承载力分析的有限元强度折减法研究

利用有限元强度折减法,对洋山深水港区水下挤密砂桩复合地基极限承载力进行分析,并同增量加载方法、经典的Prandtl法及荷载实验结果进行了比较。计算结果表明:有限元强度折减法同其它方法的计算结果较为接近,验证了利用有限元强度折减法计算地基承载力的可行性,该法能够运用于实际工程中。研究结果对水下挤密砂桩复合地基承载力的分析具有参考价值。     

软黏土中某内支撑式深基坑稳定性安全系数分析

软黏土中深基坑稳定性安全系数是基坑设计的重要指标,目前基坑稳定性安全系数评估方法主要有传统经验公式法和有限元强度折减法。针对深厚软黏土中某倒塌内支撑式深基坑,采用传统经验公式法和有限元强度折减法对该基坑稳定性安全系数FS进行了计算分析,比较了不同土体强度指标计算结果的差异,结合其它学者的研究,对各计算方法及其所采用土体强度指标的合理性进行了评价。研究结果表明:无论是应用经验公式法还是有限元强度折减法,采用不排水抗剪强度指标su计算得到的基坑FS均比较接近1.0,而采用土体c,?强度指标得到基坑FS均远大于1.0。应用有限元强度折减法时,数值计算不收敛准则相对交点法得到基坑FS偏大。采用交点法与Terzaghi法得到基坑FS最接近1.0,与基坑处于极限平衡状态事实相符。     

钢筋混凝土双向偏心受拉构件正截面强度的计算

本文在分析和讨论单向偏心受拉构件强度计算的基础上,提出了对称配筋矩形截面双向偏心受拉构件强度的计算方法以及这一方法的计算公式。 最近完成的42根构件试验表明,由本文方法算得的结果与试验值符合程度良好。     

十字板剪切试验在某桥墩变形中的分析研究

对于欠固结、高灵敏度的软粘土地基,获取完全不扰动的土样进行室内试验是相当困难的,对此种软土地基通常采用十字板法来获得其强度指标进而进行边坡稳定性分析。本文结合工程实例,通过十字板法获取其强度指标分析桥台侧移的原因,并提出处理措施。     

带约束拉杆方形钢管混凝土柱偏压性能

介绍了14个带约束拉杆方形钢管混凝土单向偏压柱试件的试验研究结果,研究试件在不同的含钢率、约束拉杆设置参数以及偏心率下的力学性能。研究结果表明约束拉杆有助提高方形钢管混凝土偏压短柱的承载力和延性。同时,利用国内现有规程GJB 4142—2000、DBJ 13—51—2003以及CECS 159:2004对试件承载力进行计算,规程计算结果总体上低估了带约束拉杆方形钢管混凝土偏压试件承载力试验结果。采用带约束拉杆方形钢管混凝土的本构关系,利用条带法对试件承载力进行数值计算,计算结果与试验结果吻合良好。利用该数值方法对带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱进行参数研究,分析约束拉杆约束系数、钢材屈服强度、混凝土强度、截面含钢率以及长细比等主要参数对N/Nu-M/Mu曲线的影响,在此基础上提出适合带约束拉杆方形钢管混凝土偏压柱承载力简化计算公式。该简化公式计算结果与数值计算结果基本吻合,且总体上偏于安全。     

高强冷弯薄壁型钢帽型截面连续檩条受力性能研究

对24根两种截面形式为TS40和TS61的G550高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条进行了受弯性能试验研究,并在此基础上利用有限条软件CUFSM结合直接强度法对两种截面两跨的试验檩条进行了极限承载力的计算,计算结果与试验结果吻合较好。同时,采用非线性有限单元法对各试件进行模拟分析,并与试验结果进行比较。结果表明:大部分试件的试验极限承载力均略高于直接强度法计算得到的极限承载力,用直接强度法进行高强冷弯薄壁型钢帽型截面两跨连续檩条的设计是可行的,且计算结果偏于安全;有限元分析得到的各试件极限承载力和试验结果吻合较好,有限元分析方法能很好地模拟高强冷弯薄壁型钢帽型连续檩条的受力性能,计算结果具有较高的精确度。     

破碎岩体注浆加固体强度估计

在注浆压力和时间满足规范要求时,注浆前岩体强度、注浆后加固体强度、浆液结石体强度是影响注浆加固效果的主要因素。在分析了已有纯水泥浆结石体强度试验的基础上,利用非线性拟合分析,提出了P.O. 42.5水泥结石体28 d强度与水灰比之间关系的经验公式。对已有岩体注浆前后强度试验值进行了无量纲分析,建立了量纲为1的参量——强度增长率和原岩体与浆液结石强度比,进而通过非线性拟合分析,提出了破碎岩体注浆加固体强度增长率的经验公式。根据莫尔库仑强度理论,推导出岩体注浆前后剪切强度参数增长率的计算公式。在现场进行了破碎岩体注浆试验,结果表明,强度增长率试验值与经验公式计算值基本吻合,满足岩体工程注浆设计的需要。     

复合方法改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究

本文以改良膨胀土标准养护7 d的无侧限抗压强度为研究对象,分别在膨胀土中掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂来进行单一方法改良,测试其无侧限抗压强度;在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,在膨胀土中分别单一掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂均能有效提高改良膨胀土的无侧限抗压强度,而且石灰、粉煤灰、风化砂的掺入量均有一个最佳值,使改良膨胀土的无侧限抗压强度达到最大值,从提高膨胀土无侧限抗压强度的角度来讲,单一方法改良的效果由好到差依次是水泥、石灰、风化砂、粉煤灰。而在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,无侧限抗压强度值均有了大幅度的提升,从提高无侧限抗压强度的角度来看,水泥和风化砂复合改良的效果要优于石灰和风化砂复合改良的效果,粉煤灰和风化砂复合改良的效果最差。通过复合改良方法与单一改良方法对比,可以发现,在相同条件下,复合改良方法的无侧限抗压强度值要比单一改良方法大得多,复合改良方法要大大优于单一改良方法。     

Determination of the shear strength of a rock mass at Baoquan Pumped Storage Power Station

 This paper discusses the method of evaluating the shear strength of a rock mass for the Baoquan Pumped Storage Power Station project. Formulae are presented from which numerical characteristics of the shear strength can be derived. The results are compared with those obtained by the centre point of group and least squares methods. The random-fuzzy method is shown to be the more realistic and appropriate approach, allowing for fluctuations of the parameters and corresponding well with the test values. Received: 6 April 1998 · Accepted: 11 June 1998