3D打印裂隙岩体动态力学性能及能量耗散规律初探

地下岩体结构经常遭受到地震、爆炸、冲击振动等产生的动力扰动，利用3D打印技术的优势研究冲击荷载下岩体动态力学性能对实现3D打印技术在工程领域的应用具有重要意义。采用φ50 mm的变截面霍普金森压杆(SHPB)装置，对含预制裂隙的3D打印岩体试样进行动态单轴压缩试验。研究结果表明：试样的动态抗压强度随着预制裂隙倾角的增大呈现出先减小后增大的趋势，当预制裂隙倾角为30°时试样强度最小，当预制裂隙倾角为90°时试样强度最大。与3D打印岩体试样的静态单轴压缩强度对比发现，3D打印砂性材料具有明显的率效应，当应变率为139.65 s^-1时，3D打印岩体试样的动态抗压强度是静态抗压强度的4.34倍。预制裂隙缺陷在一定程度上加剧了试样的能量耗散和破碎过程，并且30°倾角预制裂隙对试样能量耗散和破碎结果的影响程度最大。同时，3D打印岩体试样的能量耗散过程与破碎块度表现出明显的自相关性，所用的3D打印砂性材料的宏观破碎结果与能量耗散之间的关系与天然岩石材料有一定相似性，为今后3D打印材料模拟天然岩体应用于动态力学试验的可行性奠定了基础。     

基于粒子群改进FCM聚类算法优化管网压力监测点布置研究

针对供水管网运行现状,提出压力监测点优化布置方法.以构建节点压力影响系数矩阵采用粒子群优化模糊C均值聚类算法方法求解压力监测点的节点位置.粒子群算法优化避免了FCM聚类算法在初始值选取不当容易陷入局部最优的缺点,提高了压力监测点覆盖节点的精度.结果表明,压力监测点布置合理,且均匀分布于整个管网,同时提供新增压力监测点布置方法,为管网漏失识别定位奠定基础.     

刚性地面对爆炸冲击波传播规律的影响

为研究刚性地面对爆炸冲击波传播特性的影响,采用ANSYS/LS-DYNA对TNT炸药在刚性地面工况下起爆后的整个过程进行了数值分析,得到了刚性地面工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数,并将其与自由空气工况下爆炸冲击波的传播规律以及特征参数进行了对比分析。建立了TNT炸药在刚性地面工况下起爆后,比例距离在0.5 m/kg^1/3≤Z≤3 m/kg^1/3之间时的冲击波超压峰值简便计算公式,分析了起爆高度对刚性地面附近冲击波的影响规律,并得到了刚性地面反射增强效应作用范围的判别公式。数值分析所得结果可为结构或构件在刚性地面上发生爆炸时荷载的初步确定提供一定的参考。     

钢管RPC边框密肋复合剪力墙轴压性能研究

为研究新型钢管RPC边框密肋复合剪力墙的轴压性能,基于统一强度理论,考虑中间主应力及拉压异性效应,推导出此类构件的轴压承载力计算公式并进行试验验证;采用有限元分析软件ABAQUS,建立钢管RPC边框密肋复合剪力墙的有限元模型,对轴压力学性能进行分析,探讨了中间主应力、钢管壁厚和高宽比对构件轴压承载力的影响.结果表明:钢管RPC边框密肋复合剪力墙具有较高的轴压承载力,ABAQUS数值模拟结果与理论分析结果吻合良好,同时验证了理论计算方法的准确性及有限元模型的可靠性.最后总结分析荷载位移曲线与应力曲线的变化规律,可知钢管RPC边框密肋复合剪力墙表现出良好的协同工作能力.     

施工期变约束刚度对混凝土楼板温度应力的影响研究

混凝土楼板由于温度作用产生变形,且受到周围梁柱的约束不能产生自由变形,从而产生温度应力导致结构开裂。针对梁对混凝土楼板温度应力分布及发展状况的影响,通过改变约束混凝土楼板梁的宽度角度,建立了梁宽分别为200、250、300、350 mm的有限元模型,并对其进行数值模拟,以研究施工期变约束刚度对混凝土楼板温度应力的影响情况。数据及研究表明随着梁宽度增加,约束刚度增强,楼板温度应力会呈现整体增长,并由板角高应力区逐渐向板中底应力区域扩散,达到混凝土抗拉强度的区域面积因此逐渐增大。梁宽度为200 mm时,角柱及边柱的各自梁约束处楼板板角底面和顶面均达到混凝土抗拉强度,中柱及梁约束处板角应力则没有达到混凝土抗拉强度。随着梁宽度不断增大至350 mm,中柱及梁约束处板角顶面会逐渐达到混凝土抗拉强度,但是板角底面仍为弹性。     

新型装配式方钢管混凝土柱-H型梁空间节点滞回性能分析

提出了一种新型装配式方钢管混凝土柱-H型梁空间连接节点,设计了2个系列的节点试件,利用有限元软件ABAQUS对低周反复荷载作用下的试件进行模拟分析并与试验结果对比,结果表明有限元分析得到的节点破坏形态、滞回曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,选取新型中层空间连接节点来研究此类新型空间节点的滞回性能,研究结果表明:平面节点与空间节点的破坏模式一致,均为梁端塑性铰破坏;角柱节点的滞回性能弱于平面节点,边柱与中柱节点的滞回性能与平面节点相似。     

带斜撑冷弯薄壁型钢墙体抗震性能试验

为了研究带斜撑冷弯薄壁型钢墙体的抗震性能,对4面冷弯薄壁型钢墙体足尺模型进行水平低周反复加载试验,考察斜撑、螺钉间距、端柱承载力对组合墙体抗震性能的影响,总结了各试件的破坏过程和主要破坏特征,分析了墙体的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能等抗震性能指标。结果表明:增加斜撑能够有效提高冷弯薄壁型钢墙体承载力、刚度和耗能能力,但是斜撑和横撑连接节点比较薄弱,连接处横撑翼缘较早发生屈曲,使得斜撑对墙体抗侧性能的提高有限,如果能加强节点区构造,则墙体的抗侧性能能够进一步提升;墙面板周边螺钉间距50 mm的墙体相对于螺钉间距100 mm的墙体承载力、刚度和耗能能力提高较大,但延性有所下降;在墙面板周边螺钉间距50 mm的情况下,对端柱进行了加强,延性和耗能能力却下降明显,说明墙面板的整体性对墙体抗侧性能影响较大;在减小螺钉间距的同时,需要对面板拼接处进行加强或改变拼接方式,防止面板相互挤压而导致脆性破坏。     

角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压性能数值研究

采用有限元分析软件ABAQUS对18个角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的轴压性能进行了数值模拟研究。将角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱和圆钢管约束型钢混凝土柱的轴压性能进行对比分析,进而研究了钢管径厚比、钢骨含钢率、缀板间距等因素对试件最大荷载和延性的影响。结果表明:角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱具有良好的受压性能;角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱的最大荷载和延性随着钢管径厚比和缀板间距的减小以及钢骨含钢率的增加而增大,且延性增加的幅度随之逐渐减小;钢骨含钢率处于3.87%～7.18%时,试件有较高的最大荷载和延性;缀板间距可依据普通格构式柱的设计要求取值。提出了角钢格构加劲圆钢管约束混凝土柱轴压承载力建议计算公式,计算结果偏于安全保守,可用于工程设计参考。     

高强混凝土非结构性裂缝形成原因及控制方法

高强混凝土水泥用量多，砂率高，产生裂缝的潜在危险大，在工程实践中出现裂缝的情况比较多。文章总结了高强混凝土非结构性裂缝产生的规律，将裂缝分成混凝土塑性收缩裂缝、干燥收缩裂缝、骨料塑性沉落裂缝、温度应力裂缝几类，系统地分析了裂缝的形成原因，提出从优化混凝土设计、加强混凝土生产质量和混凝土施工管理3个方面对裂缝进行有效控制。