钢管混凝土子结构拟动力试验及有限元分析

为研究变轴力对圆截面钢管混凝土框架柱抗震性能的影响,对6根钢管混凝土柱分别在4个水准地震作用下的子结构进行了拟动力试验。基于试验结果,分析了轴力变化、径厚比和柱子类型等参数对钢管混凝土柱滞回特性、刚度退化、耗能等性能的影响。最后采用Open SEES软件对钢管混凝土模型柱进行有限元分析,并与试验结果进行对比分析,结果表明:钢管混凝土柱破坏现象主要为柱子塑性铰区域钢管的局部屈曲;罕遇地震作用下,轴力变化导致钢管混凝土柱滞回曲线"捏缩效应"相比定轴力柱的滞回曲线更加明显;变轴力试验柱的侧向最大位移和极限荷载相对较小;理论分析结果和试验结果吻合良好,表明Open SEES软件可准确地模拟地震作用下钢管混凝土框架柱的力学特性。     

碳纤维布加固RC梁后的荷载-挠度全曲线的简化计算

为了得到碳纤维布加固RC梁后的荷载-挠度全曲线,许多文献的分析过程都需要借助计算机程序进行迭代计算,以确定每一个时段的中和轴高度,由此可得到相应的荷载-挠度关系。为了能在实际的工程设计中进行简化计算,本文通过求出各个界限荷载值以及与之对应的位移,利用各个界限点之间线性插值来得到荷载-挠度全曲线关系。给出了钢筋混凝土结构的分阶段平截面弹塑性分析法。计算结果与试验结果、有限元分析结果吻合良好,表明了该方法具有较高的精度,为碳纤维布加固梁提供了参考依据。     

钢筋UHPC梁正截面抗弯承载力计算方法

超高性能混凝土(ultra-high-performance concrete，UHPC)是一种高强、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料，具有广阔的应用前景。由于UHPC内的钢纤维能有效控制裂缝开展并提高UHPC的抗拉强度，因此，UHPC构件抗弯承载力分析时，一般计入截面受拉区UHPC的抗拉作用，但对于如何考虑受拉区UHPC的抗弯贡献，国内外相关研究结果间存在较大分歧，因此值得进一步研究。首先，编制钢筋UHPC梁正截面抗弯承载力分析程序，分析不同设计参数对截面受拉区UHPC抗弯贡献的影响。结果表明：配筋率、梁高、钢纤维长度、截面形状和预应力水平是影响受拉区UHPC抗弯贡献的主要参数。基于参数分析结果的回归分析，提出截面受拉区UHPC的均匀分布应力折减系数k的计算公式；通过引入受拉翼缘面积折减系数kf，考虑不同截面形状的影响。在此基础上，提出不同弯曲破坏模式下钢筋UHPC梁抗弯承载力的简化计算方法，并以国内外115根钢筋UHPC梁抗弯承载力试验结果验证所提方法的适用性。     

全装配式桁架梁组合楼盖平面内刚性性能分析及评估

基于全装配式桁架梁组合楼盖的缩尺模型试验，采用Midas/Gen有限元软件对其进行了分析模拟，通过与试验研究结果的对比，验证了有限元分析模型的准确性。在楼盖刚性假定的基础上，对试验楼盖在楼层水平力作用下的平面内受力变形性能进行了模拟分析。研究结果表明：考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性两种情形下，该全装配式桁架梁组合楼盖的整体位移偏差较大，而柱端剪力偏差较小；美国规范（ASCE/SEI 41-13）评估法不适合该类楼盖的刚性性能评估；建议综合考虑楼盖整体位移与柱端剪力在考虑楼盖平面内刚度与假定楼盖理想刚性时的偏差均不超过10%作为全装配式楼盖平面内刚性性能分析评估的指标；基于该分析评估指标，全装配式桁架梁组合楼盖属于非刚性楼盖。     

螺栓加强板对横隔板弧形切口的加固研究

为研究螺栓加强板对横隔板弧形切口的加固作用,通过现场监测随机车流下加固前和加固后的弧形切口的应力响应,获得了加固前和加固后的弧形切口应力谱。基于等效损伤原则获得加固前、后弧形切口构造细节的等效应力幅和加载次数,结合AASHTO规范开展了加固前、后弧形切口构造细节的疲劳评价。研究表明:横隔板弧形切口主要受面内应力影响,螺栓加强板增加了横隔板的厚度,明显降低了弧形切口的应力水平,横隔板厚度过薄是导致该桥弧形切口疲劳开裂的原因,螺栓加强板可以改善弧形切口的疲劳性能。     

齿板连接胶合竹的节点极限强度试验研究

金属齿板连接节点由于施工方便近年来在木结构中越来越多地被采用。为探讨金属齿板在胶合竹GluBam结构中的适用性,根据GB 50005—2003《木结构设计规范》和JGJ/T 265—2012《轻型木桁架技术规范》制定试验方法,针对荷载与GluBam主纤维方向、齿板主轴方向的4种不同连接情况的节点进行了拉伸试验,得到其板齿极限强度值,同时利用统计学方法对试验数据进行分析,发现其分布特点接近正态分布。试验结果表明:齿板连接的GluBam节点具有良好的极限强度,与其他连接木材的进口齿板的极限强度接近,验证了GluBam胶合竹可用齿板进行连接,为现代竹结构的设计提供了一种新的选择。     

基于生物质–太阳能气化的多联产系统模拟及分析

提出一种基于太阳能–生物质气化技术并用于生产甲醇和发电的多联产系统。利用塔式集热镜场聚焦产生的800~1 200℃高温热源来驱动塔式太阳能气化反应器中的生物质气化反应,产生的合成气经压缩后送至甲醇合成塔,而未反应的合成气送至燃气–蒸汽联合循环系统中用于发电。对该系统进行了热力学分析,同时研究各参数包括水蒸气流量和气化温度对系统性能产生的影响。结果表明,调整水蒸气流量和气化温度将改变合成气的组分,影响到系统的甲醇产量和发电功率,当水蒸气流量为50 kg/s时系统效率达到最高值49.48%。随着水蒸气流量和气化温度增加,太阳能热份额逐步提高,系统相对节省率同步下降,同时系统的生物质节省率维持在50%左右。研究成果为高效利用新疆等西部地区丰富的太阳能和生物质资源提供了新途径。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比在不同状态的简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用提出的嵌入式压电技术和定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测

钢管混凝土构件核心混凝土缺陷影响到其延性和承载力。利用自制的嵌入式压电功能元,该文提出了基于压电陶瓷应力波测量与分析的核心混凝土缺陷监测方法。通过对比不同状态简谐激励下测量信号幅值和扫频激励下小波包能量的差异,定义了基于测量信号幅值和小波包能量的损伤指标。结果表明,利用所提出的嵌入式压电技术和所定义的损伤指标,有效地识别了钢管混凝土构件的核心混凝土损伤,损伤指标对损伤程度敏感。     

大跨度装配整体式钢-混凝土组合空腹楼板受力性能试验研究

长沙市某多层大跨度工业厂房采用装配整体式钢-混凝土组合空腹楼盖结构,为评价该结构体系的安全状况,采用缩尺模型试验和有限元分析相结合的方法对30m×30m楼盖结构进行了动力特性和力学性能研究。结果表明：组合空腹楼盖下层钢肋处于拉-弯、上层混凝土肋板处于压-弯的受力状态,从支座到跨中,其轴力逐渐增大而弯矩逐渐减小,应力分布比较均匀;剪力键主要承受弯矩和剪力,从支座到跨中,其弯矩和剪力逐渐减小。在竖向荷载作用下,楼板以弯曲变形为主,试验最大挠度为16.63 mm,为跨度的1/361。结构前8阶振型均为竖向振动,振动规律类似于实体平板,基本频率的理论计算值与实测值分别为3.3 Hz和3.0 Hz。对比试验数据与有限元分析结果二者吻合较好,验证了理论分析与原型结构设计的正确性。