开裂混凝土有效导热系数研究:三维模拟与试验验证

为了研究非均质混凝土的热传导行为,考虑混凝土内部结构的非均质性及材料热工参数的温度相关性,将混凝土视为骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立二维/三维随机骨料细观数值模型.在模型中,砂浆与骨料热工参数的温度相关性通过拟合现有文献试验数据获得,界面过渡区的参数则通过与试验结果对比反演得到.基于此,对混凝土热传导行为进行了细观有限元模拟.模拟结果与试验结果吻合良好,从而说明了该数值方法的合理性与准确性.模拟结果表明：考虑材料热工参数的温度相关性,可以更准确地预测混凝土的宏观有效导热系数（effective thermal conductivity,ETC）及温度场;骨料形状对有效导热系数的影响可忽略,而由于导热系数的差异,骨料类型的影响应该予以考虑;混凝土有效导热系数随骨料体积分数增大而增大,随温度升高而降低.

     

汶川大地震紫坪铺混凝土面板堆石坝震害现象与变形监测分析

近年来,世界上发生的大地震中均观测到饱和砂土液化现象,建筑物因饱和砂土液化引起的地基失效、桩基沉降等造成大量倾覆破坏,砂土液化相关问题以及饱和砂土与地下结构动力相互作用问题等仍是目前岩土地震工程中的重要研究课题.振动台试验是研究液化场地-结构动力相互作用问题的一种有效方法.本文分析国内外开展振动台试验资料,从振动台模型箱设计、土体边界模拟、模型相似律等方面,回顾液化场地、土-结构相互作用相关问题开展的振动台试验发展,并对以饱和砂土、桩基、地铁车站等不同研究对象的一些振动台试验进行简要介绍.

     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳试验

对带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳性能做了初步研究.通过4根混凝土梁的疲劳试验,对比了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的疲劳破坏形态、疲劳寿命、挠度和应变发展等力学性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平对试件疲劳性能的影响.试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与非预应力芳纶纤维布加固的基准梁相比,其疲劳寿命提高了33%~74%;加固梁的疲劳破坏源于受拉纵筋的疲劳破坏,纤维布的疲劳性能优于钢筋的疲劳性能.在试验研究基础上,建立了预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳寿命计算公式.     

基于经验遗传-单纯形算法和结构物理响应识别结构物理参数的方法

对于复杂的大自由度系统的反演分析,遗传算法每步计算中包含大量的正演分析,成为限制遗传算法运行速度的瓶颈.减少反演分析中的正演计算次数,是扩大遗传算法适用范围的有效途径.经验遗传-单纯形算法正是解决这一问题的有效方法.将该方法应用于时间域实测结构部分的物理响应来识别结构物理参数.结果表明,该方法精度高、搜索效率高、抗噪能力强、对不完全信息情况有很好的适应性.     

高延性混凝土加固RC梁抗剪性能试验研究

剪跨比对FRP抗剪加固梁的裂缝开展和破坏模式有重要影响,但对FRP加固梁抗剪强度及尺寸效应的影响研究较少。采用三维细观数值模拟方法,考虑混凝土细观组成的非均质性及碳纤维布(CFRP)与混凝土之间的相互作用,建立了CFRP加固无腹筋钢筋混凝土梁剪切破坏力学分析模型。在验证细观模拟方法合理性的基础上,拓展模拟与分析了剪跨比对CFRP加固钢筋混凝土梁剪切破坏及尺寸效应的影响机制与规律。研究结果表明：剪跨比对CFRP抗剪加固梁剪切破坏模式影响较大,剪跨比越大,加固梁愈趋近于延性较好的斜拉破坏;剪跨比对CFRP加固梁抗剪承载力有较大影响,对抗剪强度尺寸效应影响较小;剪跨比对加固梁中的CFRP剪切贡献影响较大,剪跨比越大,CFRP对加固梁的抗剪效果越好,其中对中型剪跨比(λ=2.5)的梁加固效果最有效。     

纵向非一致激励下非均匀场地中埋地管道的振动台试验研究

埋地管道的地震响应主要受管道沿线地震动空间分布特性及场地非均匀性的影响.为研究非均匀场地中埋地管道在纵向非一致激励下的抗震性能,开展了均匀和非均匀场地中埋地管道的多点非一致激励振动台模型试验.分析了均匀和非均匀场地中埋地管道在不同地震强度作用下的应变响应,研究了纵向非均匀场地对埋地管道地震反应的影响.试验结果表明,在纵...     

基于CSC模型的UHPC构件侧向低速冲击分析

超高性能混凝土(UHPC)材料已成为极具前景的高性能材料,并在冲击和爆炸等防护工程领域中取得了良好的效果. 对于普通钢筋混凝土(NC)梁在受到冲击荷载时较易发生局部冲剪破坏,而纯UHPC梁虽可改善其冲击性能,但高昂的造价限制了其进一步的应用. 为了实现结构抗冲击性能和经济的平衡,提出UHPC局部替换和包裹的方案改善钢筋混凝土梁的抗冲击性能. 本文设计了NC梁、UHPC梁和NC–UHPC组合梁等不同的研究工况,然后对比分析各个试件的抗冲击性能. 结果表明：相比普通钢筋混凝土梁,UHPC局部替换方案可以有效的避免梁的局部冲剪破坏,而UHPC包裹在冲击荷载下梁的破坏模式由冲剪破坏转变为弯曲破坏,两种方案均可有效的减少梁跨中的峰值位移和残余位移;UHPC局部替换相较于包裹方案,梁的跨中峰值位移和残余位移较小,且具有更高的跨中承载能力,在实际过程中建议UHPC局部替换长度取大于2倍梁高以避免局部冲剪破坏.

     

阻尼弹性结构动力计算的显式差分法

本文在时域有限元离散的基础上,导出了集中质量阻尼弹性结构动力模型的显式差分法,数值稳定条件同中心差分法。文中还分析了用中心差分法结合单边差方法的不足之处。     

力学荷载对混凝土中氯离子渗透扩散行为影响述评

近海及海洋工程结构的混凝土在服役过程中不仅会经受环境作用(如氯盐侵蚀),还会承受包括风、车辆、波浪荷载甚至地震作用等。荷载作用不仅会改变混凝土中微/细观结构形式,甚至产生新的裂纹,改变氯离子的渗透扩散途径,从而影响混凝土的渗透扩散特性。从低荷载水平和高荷载水平两个方面,分别综述了荷载对混凝土中氯离子渗透及扩散性能影响的试验研究、理论分析及数值分析角度的研究进展,发现已有研究工作特点为：试验研究多,理论研究少;饱和混凝土研究多,非饱和混凝土研究少;宏观模型研究多,微/细观非均质模型研究少。建议今后进行复杂环境、复杂应力状态下的试验研究,建立高/低水平荷载对氯离子扩散行为影响的统一理论及数值模型,实现荷载-环境耦合作用下的多场多尺度分析。     

多维地震作用下隔震桥梁地震反应（Ⅱ）——理论分析与试验结果比较

为了研究铅芯橡胶支座(LRB)隔震桥梁在双向水平地震激励下的非线性地震反应,首先用Bouc-Wen模型模拟水平正交两向作用力条件下LRB支座非线动力行为的双向恢复力特性.在此基础上,提出一种双向水平地震激励下多跨连续隔震桥梁的非线性地震反应分析模型以及求解方法,并通过隔震连续梁桥结构模型振动台试验证实了所建立双向多自由度计算模型的正确性,以及铅芯橡胶隔震支座两水平方向力变形相互耦合作用模型的合理性.因此,对隔震桥梁LRB支座进行设计时,建议考虑支座恢复力的相互耦合作用;多维地震动输入时,特别是竖向地震分量较大时,进行橡胶支座设计时应考虑铅芯橡胶支座上有竖向拉力产生的情况.