长期荷载作用下SCS墙受力性能研究

根据混凝土的多轴徐变理论,基于弹塑性力学基本原理,采用比例加载方式研究了长期荷载作用对钢板混凝土(SCS)墙平面内极限承载力、钢板屈服时承载力(屈服承载力)和应力-应变关系的影响。在此基础上,分析了加载比例、截面配钢率等因素对长期荷载作用下SCS组合墙力学性能的影响规律。对比结果表明,长期荷载作用对SCS墙的极限承载力影响程度较小,对屈服承载力影响较大;在双轴受压和双轴拉压的受力状态下SCS构件屈服承载力显著降低,单元割线刚度减小;双轴受拉情况下SCS构件承载力几乎不变,割线刚度提高。     

核电站用钢板混凝土组合结构单元的等效刚度研究

钢板混凝土组合结构(SCS组合结构)是核电用屏蔽厂房的壳体结构的主要形式,具有良好的力学性能和快速施工的特点。对承受平面内双向荷载作用的钢板混凝土组合结构的单元等效刚度进行研究,根据钢板和混凝土的本构关系,将钢板与混凝土组成的复合材料等效为各向同性线弹性材料,利用SCS单元的平面内双向试验标定材料的刚度系数,建立钢板混凝土单元的等效刚度模型。该模型以单元在单轴受拉、面内纯剪和单轴受压的等效弹性参数为基准,对单元主内力空间的不同区域分别赋予不同的等效刚度,以体现加载路径和内力状态对单元刚度的影响。通过与2片钢板混凝土组合墙的试验结果进行计算对比,提出的等效刚度模型能够比较准确地计算钢板混凝土组合墙的荷载-位移响应。     

核电站用钢板混凝土组合结构的线弹性设计方法探讨

对美国《核设施相关钢结构设计规范》(ANSI/AISC N690-12)提出的钢板混凝土组合墙(SCS组合墙)的线弹性设计法进行了适用性分析。基于等效刚度的模型将钢板与混凝土等效为线弹性材料并进行了有限元分析。通过对文献中的3片SCS组合墙进行计算发现:该设计方法的等效刚度取值偏于保守,荷载-位移曲线与试验结果相比偏差较大;拉剪区单元控制墙体极限状态,而压剪区单元承载能力还相当富余。为解决该方法高估拉坏区单元刚度的问题,本文建议根据SCS单元主内力空间的不同区域设定弹性参数,以提高设计分析的准确度。     

混凝土二维本构关系试验研究

本文采用Instron-8506四立柱液压伺服试验机对混凝土二维本构关系进行了系统的试验研究。在应变控制加载的条件下测得了混凝土板式试件在二轴压-压区和拉-压区的双轴应力应变全曲线。分析了试件的破坏特点,讨论了不同应变组合条件下试件的破坏模式。提取全曲线的特征参数,建立了应力空间和应变空间的强度包络线,并与经典试验结果进行了对比。研究表明双轴应变比例控制加载条件下可以测得混凝土板式试件的二轴应力应变全曲线,所得曲线具有一定的精度和可信性。本文得到的应力应变全曲线和包络线为多轴本构关系的研究以及复杂结构设计提供了依据。     

湿筛二级配大坝混凝土双轴应力下的强度特性

采用大连理工大学自行研制的电液伺服三轴试验系统,结合溪洛渡大坝实际工程,对大坝湿筛二级配混凝土进行了单轴拉、单轴压、双轴拉压、双轴压压及双轴拉拉应力状态下的强度特性试验研究.在进行双轴拉压试验时,提出了一种新的加载方式,即双钢板-塑料毛刷组合连接方式.试验结果表明:该加载方式能使试件端部拉应力传递更加均匀,有效消除了拉端粘贴钢板对试件受压变形的约束作用,提高了试验精度,同时能大大提高试验效率;根据试验结果建立的双轴应力状态下的主应力空间破坏准则可以为大体积水工混凝土结构设计及非线性分析提供参考.     

处于双轴拉压的普通混凝土力学性能试验研究

实际工程中的混凝土结构大多处于复杂应力状态,本文利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室的大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了0(单压)、-0.05、-0.1、-0.15、-0.2、-0.25、∞(单拉)七种比例加载路径的双轴拉压试验,测得了混凝土的抗压强度和抗拉强度,及两个加载方向的应变,并根据试验结果,系统地探讨了混凝土在不同拉压比下的双轴拉压强度和变形特性,发现拉压比对普通混凝土强度和变形性能有明显的影响。建立了考虑拉压比的普通混凝土双轴拉压的破坏准则,与试验值符合较好。经分析得出结论:实际工程中处于双轴拉压应力状态混凝土结构的承载能力低于单轴应力状态的混凝土结构。本文的试验数据及理论分析,丰富了混凝土的多轴强度理论。     

钢板-混凝土组合墙平面内受力性能研究北大核心CSCD

从单元和构件两个层次研究了钢板-混凝土(SC)组合墙的平面内受力行为。在单元层次上,基于已有SC组合墙单元平面主内力空间屈服面,推导了SC组合墙单元的压(拉)剪承载力计算模型;在构件层次上,利用ABAQUS有限元软件,研究了SC组合墙构件在平面内轴向力、剪力及弯矩复合作用下的受力性能,得到剪跨比、轴压比、钢板厚度及混凝土厚度等关键参数对其平面内受力性能的影响,并利用推导的压(拉)剪承载力计算模型对计算结果进行了分析。     

用于ABAQUS梁单元的混凝土单轴本构模型

为准确模拟钢筋混凝土梁柱构件的滞回性能,对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）附录C混凝土本构模型进行了补充修正。采用原点指向模型与拉区应力 应变曲线随受压残余应变点迁移法,补充完善了混凝土受拉加卸载、拉压受力状态转换的滞回规则;采用基于体积配箍率建立的约束指标λ_t分析了钢筋混凝土梁柱构件中箍筋对混凝土的约束作用;对《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）混凝土本构模型中的附加应变算法进行了修正,使得受压混凝土卸载/再加载变形模量能够反映循环加载下混凝土的受压损伤不可恢复特性。利用ABAQUS用户子程序接口UMAT,VUMAT进行二次开发,编写了适用于显、隐式动力分析的梁单元混凝土本构模型子程序,并对往复荷载下钢筋混凝土柱受力性能进行了模拟分析。结果表明:模型的数值模拟结果与拟静力试验结果吻合良好;构建的混凝土本构模型能够用于混凝土梁柱构件在复杂受力状态下的非线性性能分析。     

混凝土双轴拉-压试验研究与破坏准则分析

为探究定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压力学性能,考虑6种不同侧向应力比,应用真三轴仪对普通混凝土进行双轴拉-压力学性能试验研究,得到不同侧向压力作用下,混凝土的破坏形态和应力-变形曲线,通过提取应力-应变曲线的峰值应力,分析不同侧向压应力下混凝土的破坏形态和主拉应力变化趋势,研究结果表明:混凝土双轴拉-压下的破坏形态均为劈拉断破坏形态,与侧向压应力的大小无关;随着侧向压应力的提高混凝土的主拉应力逐步降低,其破坏趋势与等比例加载方式相同。应用Kupfer双轴拉-压破坏准则方程验证试验数据,Kupfer破坏准则相对保守,同时基于Kupfer破坏准则提出定侧向加载方式下普通混凝土双轴拉-压破坏准则方程并通过相关试验数据进行验证。     

内嵌型钢混凝土柱各构件的应变变化研究

为研究内嵌型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下应变随荷载的变化情况,以长细比和轴压比为主要研究参数,对3根试件进行低周反复加载试验,重点研究了不同长细比和轴压比下柱各构件的应变变化情况。     

水平双向加载条件下钢筋混凝土核心筒抗震性能试验研究

为了研究多维地震作用下钢筋混凝土核心筒结构的抗震性能,对2个尺寸配筋相同的钢筋混凝土核心筒试件分别进行了水平单向加载和水平双向加载条件下的拟静力试验。重点比较了双向加载对核心筒的破坏形态、破坏机理、承载能力、耗能能力、延性等方面的抗震性能的影响。结果表明：水平双向加载对核心筒抗震性能有显著影响,水平双向荷载作用使得核心筒的承载力较单向荷载作用明显下降,同时严重削弱了筒体变形和延性性能。初步研究结果显示仅考虑单向地震动作用分析混凝土核心筒结构的抗震能力可能严重偏于不安全,应引起学术和工程界的高度重视。     

钢筋混凝土柱的双向拟静力实验研究

通过双向拟静力实验,研究钢筋混凝土柱在双向受力下的相互影响,特别是不同加载路径下破坏特点,分析比较钢筋混凝土柱在不同的双向加载路径下的累积滞回耗能和损伤情况。实验采用了目前结构抗震中比较常用的六种加载规则,实验是以位移控制的加载方法进行的。     

普通混凝土在非比例加载双轴压下的力学性能试验研究

实际工程中的大多混凝土结构处于复杂应力状态。应力途径将直接影响混凝土的力学性能,本文利用大型混凝土静、动三轴试验系统,对普通混凝土进行了4种定侧应力等级的非比例加载双轴压试验,测得了混凝土的强度及应变,得到在侧应力作用下混凝土双轴受压强度和变形的变化规律。与文献[1]混凝土在比例加载的双轴压试验数据比较时发现,经过不同的应力途径得到双轴压混凝土的强度和变形的增长规律有所不同,说明双轴压混凝土强度的提高程度不仅与加载比例有关,也与加载途径有关。     

体外索钢箱-混凝土组合梁力学性能研究

对一种新型的体外索钢箱-混凝土组合梁与普通的钢箱-混凝土组合梁进行对比试验,研究这两种钢箱-混凝土组合梁受力过程中的应变分布、界面滑移、刚度、极限强度等力学性能的差异。试验证实,体外索钢箱-混凝土组合梁比普通的钢箱-混凝土组合梁的刚度提高54.15%,极限强度提高27.72%。由于体外索的作用,减少了钢箱-混凝土组合梁的脆性破坏程度,提高了结构的强度与刚度,使钢箱-混凝土组合梁的应变分布和增长更为合理。因此,体外索钢箱-混凝土组合梁具有更好的力学性能。试验表明,截面应变沿宽度方向呈非线性分布,剪力滞效应随荷载的增加而变化,并不是常量。研究还发现,体外索应力与混凝土翼板最大压应变有密切的关系。在试验研究基础上,建立了截面非线性分析模型和体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度计算公式,计算的极限强度与试验结果符合很好,这为体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度的理论分析和工程实际应用提供了有意义的参考和研究途径。     

混凝土二轴受拉应力-应变关系

在分析混凝土二轴受拉破坏机制的基础上,通过选取合理的损伤变量和自由能势函数,基于不可逆力学原理,建立二轴受拉的损伤本构模型;利用损伤能释放率确定损伤演化规律,导出混凝土二轴受拉应力—应变关系的显式表达式,其参数可通过单轴拉伸试验确定;利用二轴拉伸曲线特征点条件,得到峰值应变的变化规律;与已有试验结果相比较,效果良好。     

高层建筑组合楼盖面内变形简化分析模型

对钢-混凝土组合楼盖面内变形对高层建筑结构分析的影响进行研究,提出考虑组合楼盖面内刚度的结构简化分析模型。通过算例分析,比较不同长宽比的组合楼板对高层建筑结构分析的影响。研究发现,钢-混凝土组合楼盖的面内刚度受到混凝土楼板尺寸、钢梁尺寸和钢梁位置的影响,对于不同的情况要分别计算。考虑组合楼盖的面内变形后,高层建筑中各榀抗侧力结构的侧向位移不再都相同,抗侧刚度较小的抗侧力结构的位移将比抗侧刚度较大的大,组合楼板面内变形的影响,随着楼板长宽比L/B的变化而不同,当L/B≤3时,忽略楼板弹性,即采用刚性楼板假定,误差均在5%以内;而当L/B≥4时,采用刚性楼板假定将产生较大的误差,此时应考虑组合楼板的面内变形。分析方法物理概念明确,计算结果合理可信,是分析带组合楼盖高层建筑结构的一种有效方法,可为结构设计中评价组合楼盖的隔板性能提供参考。     

锦屏二级水电站绿片岩双轴压缩蠕变 特性试验研究

 利用岩石双轴流变试验机对锦屏二级水电站辅助洞的绿片岩进行不同加载路径、不同应力水平下的双轴压缩蠕变试验,将一维Burgers模型推广到双轴受压状态,对试验曲线进行辨识。结果表明,轴向和侧向的蠕变规律与加载方式有很大关系,当以定侧压比同时加轴向和侧向荷载时,轴向和侧向应变基本随荷载的增加而增加,而采用定侧压的加载方式时,侧向应变则随轴向荷载的增加而逐渐减小。采用Burgers模型拟合试验曲线时,其理论值与试验结果比较接近,因此,Burgers模型比较适合描述绿片岩的黏弹性流变特征,研究得到的双轴压缩蠕变参数也可供锦屏二级水电站深埋隧洞的设计参考。     

双轴拉伸下ETFE薄膜材料力学性能

对两种厚度的ETFE（乙烯四氟乙烯共聚物）薄膜进行了5组应力比的双轴拉伸试验,得到其应力应变曲线.计算了ETFE薄膜的折算应力,检验了Mises屈服准则的适用性,得到了双轴拉伸情况下的弹性模量及泊松比,并与单轴拉伸数据进行了对比分析.结果表明：ETFE薄膜双向受力时符合Mises屈服准则;双轴弹性模量及泊松比与单轴数据接近.     

体外索钢箱-混凝土组合梁力学性能研究

对一种新型的体外索钢箱-混凝土组合梁与普通的钢箱-混凝土组合梁进行对比试验,研究这两种钢箱-混凝土组合梁受力过程中的应变分布、界面滑移、刚度、极限强度等力学性能的差异。试验证实,体外索钢箱-混凝土组合梁比普通的钢箱-混凝土组合梁的刚度提高54．15％,极限强度提高27．72％。由于体外索的作用,减少了钢箱-混凝土组合梁的脆性破坏程度,提高了结构的强度与刚度,使钢箱-混凝土组合梁的应变分布和增长更为合理。因此,体外索钢箱-混凝土组合梁具有更好的力学性能。试验表明,截面应变沿宽度方向呈非线性分布,剪力滞效应随荷载的增加而变化,并不是常量。研究还发现,体外索应力与混凝土翼板最大压应变有密切的关系。在试验研究基础上,建立了截面非线性分析模型和体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度计算公式,计算的极限强度与试验结果符合很好,这为体外索钢箱-混凝土组合梁极限强度的理论分析和工程实际应用提供了有意义的参考和研究途径。