考虑地基摩阻作用的CRCP温度应力非线性分析

基于钢筋混凝土黏结滑移及混凝土路面板与地基之间的非线性本构关系,建立了连续配筋混凝土路面(CRCP)在温度荷载作用下的力学模型以及按接触理论推导的有限元刚度矩阵。得出了有限单元法的数值解,分析了降温荷载作用下路面应力和位移的分布规律。讨论了裂缝间距、配筋率和钢筋直径对CRCP的影响。通过对连续配筋混凝土路面结构的温度应力计算,可以看出在相同的降温荷载作用下,随着裂缝间距的增大,钢筋和混凝土的最大应力呈非线性增加,同时不同的钢筋直径对CRCP的各种应力具有较大的影响。     

疲劳荷载作用下梁内不同类型钢筋破坏关系

为了研究在疲劳荷载作用下,梁内钢筋的应力变化情况,通过12片后张有粘结部分预应力混凝土梁的疲劳试验,研究了与疲劳破坏密切相关的钢筋最大应力、应力幅的变化规律．结果表明:在梁的使用阶段,预应力钢筋与非预应力钢筋的应力幅比值处于等比例变化,非预应力钢筋应力幅是影响部分预应力混凝土梁疲劳性能的关键因素．随着重复荷载次数的增加,钢筋与混凝土之间粘结性能的退化和有效预应力的不断降低是两种不同类型钢筋破坏并不同步的两个重要原因．最后,在试验分析的基础上,提出了开裂截面处消压后预应力钢筋应力增量的计算公式,计算结果与试验结果吻合较好．     

板钢筋应力状态对框架梁受力影响的数值模拟分析

现浇楼板中的钢筋在地震未发生时主要承担竖向荷载,板内上下层钢筋具有不同的应力状态.研究水平地震作用下不同应力状态的板钢筋参与框架梁端负弯矩承载力的程度和方式,采用有限元软件ABAQUS建立板钢筋应力状态不同的3个带楼板翼缘框架梁模型并进行对比分析,得出竖向荷载引起的板钢筋应力状态对框架梁受力的影响规律,并提出合理调整梁端钢筋配置的建议.     

反复荷载下钢筋混凝土本构关系研究

通过对反复荷载下钢筋混凝土的构件受力性能的分析研究，在已有的反复荷载下钢筋和混凝土的应力－应变关系模型的基础上，提出一个较为有效的反复荷载下混凝土的应力－应变模型。     

循环荷载下钢筋混凝土ABAQUS粘结滑移单元

为了考虑钢筋混凝土结构数值分析中粘结性能对模拟结果的影响,提出了一个四节点的粘结滑移单元,单元嵌入在钢筋和2D或3D混凝土单元之间,单元宽度为0,长度同钢筋单元.沿钢筋方向的粘结应力与滑移关系为单元的本构方程,垂直于钢筋方向的位移由罚函数约束.开发了基于ABAQUS软件的应用程序,程序适用于循环加载的钢筋混凝土结构并考虑了粘结强度随荷载循环次数增大而退化的情况.开发的单元成功用于分析已有的拉拔试验并且数值分析的结果与实验数据吻合良好.     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

PC多梁式梁的横向受力非线性分析

为研究破坏全过程中预应力钢筋应力变化、主梁和横隔板裂缝发展及其对荷载横向受力分布的影响,建立PC多梁式梁的计算模型,利用弥散裂缝模型等来描述混凝土的材料非线性性能,根据PC多梁式梁的结构受力机理和受力特点,设计了中载加载和偏载加载工况,并对横向受力性能指标进行相应的计算分析和综合评价.研究表明:建立的PC多梁式梁力学计算模型是正确的,主梁和横隔板开裂顺序与荷载布置方式有关,中载作用下横隔板先于主梁开裂,偏载作用下主梁先于横隔板开裂;横隔板开裂削弱整体横向联系,使主梁协同受力性能减弱,荷载横向分布趋于不利变化;预应力钢筋应力在结构处于弹性阶段增长缓慢,其后应力迅速发展直至屈服.     

混凝土梁中钢筋内部应变差及其与荷载的关系

为了探究钢筋应变梯度大小随着荷载变化而产生的影响,采用理论分析方法研究钢筋混凝土梁截面的应变分布,导出钢筋应变差公式,开展钢筋混凝土梁的有限元分析.分析表明:钢筋上、下缘应变差与截面中性轴处曲率和钢筋直径有关,而曲率与荷载有关.在此基础上,开展了钢筋混凝土梁模型试验研究.分析试验数据发现:在加载过程中,钢筋上、下缘应变差随荷载增大而变大;受压钢筋应变差与荷载之间的关系更清晰;定量上,同一根受压钢筋的上、下缘应变差比率可高达50%.研究结果表明:在测量混凝土结构中钢筋的应变时,需充分考虑钢筋内部应变梯度的影响.     

体外预应力混凝土简支梁的极限强度分析

在分析体外预应力钢筋与混凝土主梁变形的基础上,通过截面内力平衡方程和变形协调关系,对体外预应力混凝土梁进行了从加载到破坏的全过程分析,得到了极限状态下体外筋的极限应力和混凝土梁的极限抗弯强度。利用本文介绍的计算方法,可以考虑不同的荷载开式（包括对称荷载和不对称荷载）,不同的截面形式及不同的普通钢筋用量等因素对主梁极限状态的影响,并能得到中间过程及破坏阶段混凝土、普通钢筋、预应力钢筋的应变和应力。通过本文理论得到的计算结果得到了试验的验证。     

钢筋混凝土连续双向板支座负弯矩钢筋长度的合理确定

本文分析了钢筋混凝土连续双向板在均布荷载作用下应力分布的特点,提出了支座负钢筋长度的合理取值。     

拉杆天线轧辊的失效分析

本文对ＧＣｒ１５钢制造的拉杆天线轧辊，在线切割内孔键槽及使用过程中的开裂、破断原因，从轧辊金相组织，热处理工艺，残余应力几个方面进行了分析。结果表明：轧辊热处理后的粗大组织，网状脆性合金碳化物的分布及过大的残余应力是开裂、破断的主要原因，并提出了防止开裂、破断的措施。     

泵轴断裂原因分析

通过大量的实验对失效后的减顶泵泵轴进行了详细分析与研究,确定了其失效的原因。对失效泵轴的化学成分、机械性能、金相组织以及蚀坑内的腐蚀产物等进行了检验,通过对检验结果的分析,确定泵轴失效的主要原因:一是组织中的非金属夹杂物严重超标;二是显微组织不符合技术要求;三是泵轴的键槽底部表面处发生了截面尺寸的突变,键槽根部为尖角并有蚀坑存在等。这些缺陷起着尖端缺口的作用,在交变的旋转弯曲载荷作用下,在这些缺陷处将产生严重的缺口效应,形成了很高的局部应力集中,从而导致了泵轴在缺陷处发生了疲劳断裂而失效。在明确了泵轴失效原因的基础上,提出了在生产中,预防泵轴过早发生疲劳断裂,延长其使用寿命所应采取的相应措施。     

预制键槽UHPC-混凝土界面黏结性能研究

UHPC永久性模板与普通混凝土的界面黏结性能是两者协同作用的关键,研究不同键槽类型、混凝土强度和养护条件等因素对UHPC-混凝土界面黏结性能的影响。结果表明：键槽可以提高UHPC-NC界面黏结强度,其中B型键槽机械联锁作用贡献最大。劈裂拉伸试件界面中心轴线的应变大于两侧应变,界面裂缝从水平拉应变开始向压应变区域扩张。复合试件键槽的存在使得裂缝在混凝土内部由一端延伸至另一端,并非两端向内发展。随着后浇混凝土抗压强度的提高,界面劈裂抗拉强度增幅降低。蒸汽养护导致初始收缩变形较大,应力集中区域比标准养护试件更大。复合试件界面劈裂抗拉强度可以通过混凝土立方体抗压强度和拟合参数c计算得出。提出了最优永久性模板键槽参数和养护条件。     

单双圆荷载作用下沥青路面受力特性对比研究

为研究沥青路面在单圆和双圆荷载作用下的受力及变形的异同,验证用单元均布荷载等效双圆均布荷载的有效性.首先分析了双圆均布荷载下沥青路面弯沉及受力性能变化情况,然后分别进行了弹性层状理论下单圆和双圆作用下沥青路面受力性能对比研究及单圆和双圆动力加载作用下沥青路面力学性能对比数值模拟研究.结果表明:在动、静加载模式下,沥青路面在单、双圆均布荷载作用下的弯沉及应力除在路表处存在一定的差异外,随路面结构深度的增加,弯沉及应力变化趋势和大小均趋于一致,表明用单圆均布荷载等效双圆均布荷载进行设计及相关检测是可行有效的.     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义.本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力.通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高.     

加固新增设备钢结构厂房的有限元分析

由于目前越来越多的工业厂房需要增加新的使用功能,而增加的设备荷载已经超过原结构的正常使用承载能力,故需对原钢结构进行加固。本文采用钢梁底部附加预应力筋和钢梁底部加设支撑方法。为了验证此两种加固方法的可行性,并分析出最优方案,本文以山西某电力设备有限公司新建工业区工程项目为例采用了有限元分析软件ANSYS12.0对两种加固方案进行数值模拟。对两种方法在施加相同的荷载作用下对结构的受力性能进行分析。结果表明,预应力筋加固法不仅能极大的满足结构的应力变形要求,而且省工省料,施工难度小,重量更轻,所以预应力筋法比增设支撑法更合适。预应力筋加固法是未来钢结构加固方法的趋势。     

拱坝应力分析中有关几何分析和荷载问题的一些研究

本文是笔者近几年来对拱坝应力分析中有关几何分析和荷载问题所做研究工作的总结,文中给出了用于任意线型拱坝网格形成的改进切梁法以及几种拱型的几何参数计算公式,研究了考虑渗透荷载情况、分期蓄水情况、施工期间、地震等特殊工况下的荷载分析及应力计算。     

桩承式路堤中土拱效应演变规律宏细观研究

基于桩承式路堤平面土拱效应研究的室内模型试验,采用PFC2D软件建立桩承式路堤颗粒流数值分析模型,通过与试验结果对比验证了该数值分析模型的正确性。首先,基于路堤自重应力荷载作用下的颗粒流数值模拟结果,验证了平面土拱效应内拱与外拱高度理论计算公式的正确性。然后从路堤中竖向应力的分布规律、应力缩减比的变化规律以及路堤中接触力的分布规律三个角度分析了路堤表面外加荷载作用下桩承式路堤中土拱效应的演变规律。研究发现：当路堤表面外加荷载由10 kPa增大至40 kPa时,桩承式路堤中的土拱效应发挥稳定;当路堤表面外加荷载由40 kPa增大至100 kPa时,桩承式路堤中的土拱结构发生了退化并有新的土拱结构形成,在宏观上表现为软土承担竖向荷载的分担比呈现增大的趋势。     

冲击内压作用下厚壁圆筒弹性动力分析

采用动态线性与非线性有限元分析软件对厚壁圆筒进行弹性动力分析 ,得到了厚壁圆筒在冲击内压作用下圆筒壁特别是内壁处的应力、位移、速度随时间的变化规律 ,求解结果和解析解吻合 ,说明力学模型的建立是可行的 ,计算结果是可信的 ,为厚壁圆筒在冲击内压作用下弹性阶段的设计计算提供了依据 ,并为厚壁圆筒在爆轰载荷的作用下弹塑性分析计算打下了基础     

利用实验和数值结合的方法测量镁合金AZ91动态断裂韧性

利用Hopkinson压杆实现镁合金AZ91三点弯曲断裂试件的动态加载,基于傅里叶变换和VC++面向对象的程序设计方法修正了加载应力波在传播过程中的弥散效应,同时扣除了附加加载杆楔形头惯性效应对加载波的影响。利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对三点弯曲试样在冲击载荷下的动态响应进行了分析,采用虚拟裂纹闭合技术求得动态应力强度因子时程曲线,依据监裂应变计测试信号,换算起裂时间,确定对应于动态应力强度因子时程曲线的值,即为镁合金AZ91的动态断裂韧性。本文提供的实验和有限元数值计算相结合获得镁合金断裂韧性的方法为镁合金构件抗冲击设计和动态载荷作用下结构的安全评定提供依据,也拓宽了Hopkinson压杆实验技术在测试材料动态断裂韧性方面的应用范围。