高强钢管混凝土短柱轴压承载力试验和有限元分析

对3根高强钢管混凝土短柱的承载力进行了轴压试验,绘出了它们的荷载-应变曲线;同钢管以及混凝土柱相比,其承载力有较大幅度提高.另外,利用有限元软件ANSYS对高强钢管混凝土短柱轴压试验的全过程进行了数值模拟,得出的荷载-应变曲线与试验曲线相比吻合较好.     

轴向约束钢柱的抗火性能分析

应用ANSYS软件计算了钢柱在标准的升温模式下的温度场,然后利用ANSYS的耦合分析,将温度场导入结构分析中,分析了火灾下两端简支的轴心受压钢柱随温度升高时的力学性能并与理论计算结果进行了比较。对柱的轴向约束刚度以及荷载比对轴心受压柱受力性能的影响作了进一步的分析,阐述了轴向约束钢柱在火灾下的变形及轴向附加荷载的一些规律,可为钢柱的抗火设计提供一定的参考价值。     

减压环耗能性能的静力试验及动力有限元分析

摘 要：被动柔性防护系统中采用的减压环由钢管及铝管套筒组成,应用中将钢丝绳穿过钢管连接在防护系统的支撑绳及拉锚绳上,起到吸收能量和缓冲冲击荷载的作用。根据被动防护系统中减压环的工作状态,将减压环的受力形式简化为一端固定,另一端受荷载作用,并进行了静力试验和动力有限元分析。在较低的冲击荷载作用下,数值计算结果与试验结果较吻合,随着冲击荷载速度的增大,启动荷载逐渐增大,减压环耗能能力有一定的提高。另外,采用数值计算方法研究了减压环中的铝管套筒长度对耗能性能及启动荷载的影响。结果表明：减压环在动力荷载作用下的耗能能力开始增大比较明显,后期耗能能力无明显增大,而启动荷载随着套筒长度的增大先减小而后增大,当铝管套筒在合适长度范围内时,减压环在动力荷载作用下理想吸能效率与静力试验结果较接近。     

柔性棚洞在落石冲击作用下的数值分析

由于试验测试手段的限制,通过试验无法测试得到柔性棚洞在落石冲击作用下的各种动力响应及能量吸收特性,为此开展了柔性棚洞在落石冲击作用下的数值模拟研究。基于试验结论、理论分析和合理假设的基础上,建立了柔性棚洞的数值模型。为验证数值模型及数值计算方法的可靠性,从落石冲击作用时间、环形网下降的位移、横向拉索和环向支撑绳上最大荷载、柔性棚洞的变形特征以及钢拱架应变时程曲线5个方面,对数值计算结果和试验结果进行了对比研究,结果表明:所采用的数值模型和数值计算方法能够较好地预测柔性棚洞在落石冲击作用下的各种动力响应特性,为后续深入研究提供了可靠的方法。     

泡沫铝夹芯梁抗爆性能的数值模拟分析

运用有限元软件LS-DYNA分析重量相同的2种材料梁在爆炸荷载作用下的动力响应,其中一种由304#不锈钢面板与泡沫铝芯材复合而成的夹芯梁,另一种由304#不锈钢单一材料制成的实体梁.对比了相同重量2种梁在跨中位移的变化情况,并将泡沫铝夹芯梁的计算结果与文献实验数据作了对比分析.结果显示,在冲量分别为1.83 kNs/m2、3.77 kNs/m2、6.08 kNs/m2及7.0 kNs/m2动荷载作用下,304#不锈钢实体梁的跨中位移分别是304#不锈钢面板泡沫铝夹芯梁跨中位移的1.1倍、1.35倍、1.26倍及1.14倍.由此可知,相同重量304#不锈钢面板泡沫铝夹芯梁较304#不锈钢实体梁具有更好抵抗爆炸荷载作用的能力.     

三开间单跨柔性棚洞在落石冲击作用下的试验研究

为克服钢筋混凝土结构式棚洞施工难度大,费用高等不足,满足快速抢修抢建要求,提出一种由型钢拱架和金属网组成的柔性棚洞。由于三开间单跨柔性棚洞的传载耗能特点与单开间单跨柔性棚洞存在区别,为此在现有单开间单跨柔性棚洞研究的基础上,提出三开间单跨柔性棚洞的设计方案,制作1∶1试验模型,并进行了25kJ、50kJ、100kJ和250kJ的落石冲击试验。宏观试验现象表明：①当落石能量在100kJ范围内时,柔性棚洞能够成功的对其进行拦截,而不需要对结构进行维护;②当落石能量在250kJ时,柔性棚洞在成功对其进行拦截的情况下,仅需要经过简单的维护即可继续投入使用;③柔性棚洞内的净空满足安全要求。此外,采用应变片、荷载传感器和高速摄像机等对落石冲击过程和柔性棚洞中钢拱架的动力反应进行了测试,综合试验测试数据,对柔性棚洞的变形特点、传载耗能机理和破坏特点进行了分析,指出了柔性棚洞中易发生破坏的薄弱部位,提出了下一步柔性棚洞的改进措施。     

沉管海底隧道强度折减法分析探讨

将强度折减法用于静荷载作用下海底钢筋混凝土沉管隧道安全稳定性分析。首先,基于应变协调原理并按照沉管钢筋的分布形式和受力特征,推导出钢筋混凝土沉管等效模型抗剪强度指标、抗拉强度的计算公式;其次,利用FLAC^3D软件建立了沉管-土体-海水相互作用强度折减法非线性数值分析模型,探讨钢筋混凝土沉管的破坏分析方法。研究结果表明：不能用位移突变作为沉管破坏分析判据;通过综合分析沉管顶板下沉位移与折减系数的关系、塑性状态以及剪应变增量的分布规律,得到了沉管隧道的安全系数;强度折减法能直观地揭示沉管破坏机理,沉管段的破坏模式主要表现为沉管顶板中部及其与两侧墙壁交汇处的拉伸、剪切破坏。     

边坡主动防护网力学性能的试验与数值分析

对主动防护网中由钢丝绳网及缝合绳组成的单个防护单元在法向集中荷载作用下的力学性能进行了试验研究,同时采用数值分析方法对防护单元进行了分析,并与试验结果进行了比较。研究结果表明:当未在角部缝合绳与钢丝绳网连接节点处设置绳卡时,由于防护单元角部缝合绳与钢丝绳网之间相互错动摩擦作用,引起角部钢丝绳网与缝合绳连接节点处最先发生破坏,影响了其整体性能;当在角部缝合绳与钢丝绳网连接节点处设置绳卡时,由于绳卡能在一定程度上限制缝合绳与钢丝绳之间的相互错动,试验得到的最大竖向承载力有一定的提高。此外,在试验开始阶段,防护单元存在一部分弹性变形前的非弹性变形,数值计算结果与试验结果存在一定的偏差,当扣除这部分影响时,数值计算结果与试验结果吻合好,数值分析方法能较好的预测防护单元在法向荷载作用下力学性能。     

基于马尔可夫链的系统时变可靠性分析

由对脆性材料组成的结构，应用马尔可夫链分析了系统在时变载荷作用下的时变可靠性问题。通过对比分析说明脆性结构在时变载荷作用下的可靠性与载荷的路径有密切的关系，忽略这些关系引起较大误差。最后以一四杆脆性结构受两个时变载荷的作用为例分析了该系统的时变可靠性。     

利用ANSYS软件分析粘钢前后钢筋混凝土梁的裂缝

在不考虑钢板与所加固钢筋混凝土梁之间存在相对滑移的前提下，通过有限元分析方法。对粘钢前后梁的非线性性能进行了数值模拟分析。其中包括对梁的权限承载力、裂缝的对比。模拟结果表明粘钢加固能够有效地抑制裂缝构件中的开展，而利用ANSYS软件可以很好地模拟粘钢前后梁的开裂等非线性现象。