万吨级多功能试验系统的研制与应用

近年来,新型、复杂、巨型结构不断涌现,给设计和施工带来了巨大挑战,而现有试验设备的加载能力和加载空间均无法满足抗震试验的加载要求,尺寸效应问题突出。为此,从大吨位基座超高精度安装及控制技术、试件脆断安全保护技术、移动横梁大行程自动调整与锁紧技术、微摩擦平面静压轴承技术、超冗余并联驱动控制技术和瞬时大流量技术等6方面进行攻关,研制出万吨级多功能试验系统,可实现巨型柱、巨型剪力墙等大型结构构件的六自由度加载和大型隔震支座的高速动态测试。基于研发设备,已顺利开展足尺加压成型钢管混凝土叠合柱轴压试验、钢管混凝土巨柱轴压及压剪试验、CAP1400三维隔震系统原型三向滞回加载等10余项大型试验,研究成果可为建筑、桥梁、核电能源等多个领域的关键技术提供数据支撑。     

车辆冲击荷载下防撞杆的简化设计方法研究

近年来发生的规模较大的恐怖袭击活动中,车载简易爆炸装置(VBIED)逐渐成为建筑结构与基础设施安全的重大危害。防撞杆作为重要建筑周边的第1道安全屏障,能够有效地控制潜在威胁车辆对建筑物的侵入。因此,以防撞杆为代表的阻拦型防爆路障在英、美等发达国家已有广泛应用。为了规范阻拦型防爆路障的试验测试及评定标准,英、美等国都相继颁布了本国阻拦型防爆路障的评测规范,其中美国规范中提出了一套K级抗撞等级标准。利用显式动力分析软件LS-DYNA的强大模拟功能,结合美国规范中的K4等级对应工况,提出了一套适用于钢管混凝土防撞杆的简化设计方法,可供今后的工程应用参考。     

矩形钢管柱与H形梁端板对拉螺栓连接滞回性能研究

钢结构梁柱节点有多种形式,国内外学者研究多侧重在H形梁和H形柱的连接上,对于H形梁和矩形钢管柱(RHS柱)的连接研究则很少。由于矩形钢管柱是封闭截面,节点难以采用普通螺栓连接,采用对拉螺栓连接是这种节点的一种构造解决方案。基于理论模型、结合试验和有限元方法对矩形钢管柱与H形梁端板对拉螺栓连接的滞回性能进行研究,探讨该种连接形式的滞回特性。在试验滞回曲线的基础上,提出了节点的恢复力模型,该模型对钢框架的抗震设计具有较好的参考价值。     

爆炸荷载作用下弹性梁的能量解析法分析

爆炸荷载作用下结构的分析分为两类:波动理论和振动理论.因为爆炸荷载持续时间非常短暂,并且应力波在结构构件中的传播非常迅速,所以爆炸荷载作用下结构构件的反应主要以整体振动为主.根据爆炸荷载持续时间与结构构件特征周期的比例关系,结构构件在爆炸荷载作用下的反应可以分为脉冲荷载区、准静态荷载区和动态荷载区.本文作者根据能量守恒基本原理,推导了弹性简支梁在爆炸荷载作用下的基本计算公式,重点研究了动态荷载区弹性简支梁的反应特征,并提出了荷载时间系数的概念.通过大量的有限元分析,得到了弹性简支梁荷载时间系数在不同荷载区的计算公式,为弹性简支梁的抗爆分析提供了理论依据.     

爆炸荷载作用下SRC柱中混凝土的断裂破坏原理

以计算机模拟为手段,研究分析了SRC(Steel-Reinforced-Concrete,简称SRC)柱在爆炸冲击荷载作用下钢骨周围混凝土的断裂破坏原理.发现由于所受爆炸冲击波荷载性质的不同,SRC柱中的混凝土可以分为3种破坏模式:冲击波直接破坏、冲击波冲量破坏和冲击波能量破坏.该研究成果不仅为进一步研究SRC柱在爆炸冲击荷载作用下的破坏模式提供了研究基础,并且为SRC柱的抗爆设计和抗爆加固提供了指导作用.     

钢结构束柱的抗侧性能分析

将普通钢支撑和屈曲约束钢板剪力墙引入到束柱中,并选择2层的平面钢束柱,对比研究了不同支撑布置方式以及不同钢板剪力墙尺寸下束柱的承载力、抗侧刚度和延性。结果表明:钢支撑束柱的抗侧性能与支撑的数量及长细比密切相关;屈曲约束钢板剪力墙能够为束柱提供很大的抗侧刚度,同时也承担了绝大部分层间剪力;在相同缩进高度下,增加钢板剪力墙的缩进宽度对束柱抗侧性能的提升效果明显。     

水泥土防渗墙无损检测技术研究

从水泥土防渗墙的特性出发，通过大量的室内试验并利用灰色理论及神经网络，对影响水泥土质量的诸因素进行分析，然后经现场瑞利面波测试和开挖验证，最后综合分析室内外研究成果，得出较适用的水泥土防渗墙无损检测方法。     

卡车撞击固定式防撞柱的数值模拟及碰撞分析

近些年的恐怖袭击中,汽车炸弹已成为攻击建筑物和基础设施的主要方式。固定式防撞柱是一种车辆障碍设施,具有阻挡车辆的作用,以控制爆炸距离。本文采用LS-DYNA软件,建立了数值模型,模拟卡车与固定式防撞柱的碰撞过程,并通过比较数值模拟得到的车辆及防撞柱动力响应时程与实车撞击试验的实测记录,验证了数值模拟的有效性。本文还通过分析碰撞过程中发动机的运动轨迹,提出了用于阻挡卡车的防撞柱高度不应小于900 mm的设计要求。     

国外阻拦型防撞路障评测规范对比分析

在全球恐怖主义袭击活动中,车载简易爆炸装置(VBIED)已逐渐成为对重要建筑目标袭击的最主要方式,因而车载简易爆炸装置被视作建筑结构与基础设施安全的重大威胁。阻拦型防撞路障作为重要建筑周边的第一道安全屏障,能够有效阻控潜在威胁车辆对建筑物的接近。对国外现有阻拦型防撞路障的相关试验与测评规范进行了介绍,并对各个规范在撞击车辆类型、撞击工况等级、撞击侵入距离以及试验场地要求等多个重要指标与条件方面进行了对比分析,从而可了解国外规范对阻拦型防撞路障的功能要求,为今后我国相关研究的开展以及试验测评规范的制定提供参考。     

腹板开孔轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS对腹板开孔的轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能进行了分析。将有限元分析结果与有限条分析软件CUFSM的分析结果及试验结果进行对比分析,验证了ABAQUS在分析腹板开孔轻钢龙骨抗弯性能时的可靠性。在此基础上,考虑腹板开孔排数、钢板厚度、腹板高度等参数的影响,研究了轻钢龙骨在均布荷载作用下的抗弯性能及龙骨的破坏模式,并确定影响墙体抗弯性能的主要因素。根据分析结果,建议龙骨腹板通长开孔,以方便实现工业化批量生产。