四点弯曲U形切口应力集中系数的数值分析

四点弯曲实验是适用陶瓷材料断裂韧性的测试方法和标准,可以研究具有切口脆性材料构件的断裂.借助于ANSYS有限元分析,得到了不同的切口尖锐度(切口深度与切口根部半径的比值a/ρ)和宽度比值(试样宽度和切口深度的比值w/a)下,单边U形切口四点弯曲的应力集中系数.利用Matlab软件拟合不同宽度比值,得到四点弯曲U形切口应力集中系数与切口尖锐度的关系式,为四点弯曲U形切口的断裂分析提供了理论基础.     

脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度

三点弯曲试样广泛用于测定各种材料的强度,断裂能和断裂韧度.利用材料力学和断裂力学原理,得到脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度的无量纲化显式表达式,并给出这些无量纲化力学量的图表,揭示它们随切槽深度变化的规律.两种力学分析方法所得结果基本一致,还指出使它们进一步完善的研究方向.验证和讨论了与文献[6～8]中相应的实验荷载-挠度曲线,理论与实验结果比较吻合.利用得到的表达式和图表,可以鉴别脆性材料荷载-位移曲线峰前（最大荷载前）部分所显示的无量纲化最大荷载及其挠度和刚度的变化合理性, 以及预测实验时这些力学量随切槽深度变化的情况.     

侧嵌式CFRP板加固损伤RC梁抗弯性能研究

在预先制作的6根损伤RC梁两侧面受拉区开相互垂直的纵槽、竖槽,嵌入CFRP板,进行三点弯曲试验。研究纵槽间距、竖槽间距对加固RC梁抗弯性能的影响。结果表明,此加固方法可以提高加固梁正截面抗弯刚度,控制原有裂缝的发展、数量;竖槽CFRP板可作为锚固件,防止加固梁出现粘结破坏;随着纵槽间距增大,加固梁的抗弯性能减弱;本文推导的加固RC梁跨中挠度及抗弯承载力计算公式可作为构件设计依据。     

切槽爆破研究的历史及现状

简要回顾了切槽爆破的起源及在工程中的应用,介绍了文献中几种主要的切槽爆破的机理研究、切槽尖端应力强度因子的研究现状以及影响切槽爆破的主要切槽参数并作了简单述评。最后,提出了螺旋切槽松动爆破的方法及优点。     

已服役20年预应力结构现存预应力的试验研究

为了探讨在役预应力混凝土梁中现存预应力值,利用应力释放法对已经服役20年的预应力空心板梁进行切槽法试验。研究了不同的切割位置,切割缝间距对测点应力释放速度的影响;分析了切槽法释放混凝土工作应力随切槽深度、切割缝间距的变化规律,得到了梁体混凝土工作应力得以全部释放的切槽深度;利用数值分析软件建立切割深度与测点残余应力之间的拟合函数,从而推断出梁底表面的初始应力;根据推导的混凝土现存预应力的计算公式,将推导得到的初始应力代入计算公式,获得梁体现存预应力,通过这种方法实现对梁现存预应力的准确预估,以期对混凝土结构有效预应力的评估和桥梁结构评定方法提供一定的参考。     

UHPC梁开裂弯矩和裂缝试验

为研究超高性能混凝土梁的开裂弯矩和裂缝特征及评估现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和裂缝宽度的适用性,进行了8根超高性能混凝土T形简支梁的受弯性能试验,观察试验梁的开裂弯矩和裂缝发展．试验结果表明:预应力水平对开裂荷载影响较大;超高性能混凝土梁的弯曲裂缝细而密,加载初期最大裂缝宽度发展较慢,纵筋屈服后最大裂缝宽度发展明显加快;利用现有规范公式计算超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度过于保守．在现行规范公式的基础上引入抗裂影响系数和裂缝修正系数,给出了超高性能混凝土梁开裂弯矩和最大裂缝宽度的建议公式,建议公式的计算值和试验值吻合良好．     

工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲 

考虑截面部分塑性及残余应力的影响，对焊接工形截面纯弯曲梁板件的相关屈曲进行了有限元分析。结果表明：翼缘对腹板屈曲的嵌固系数与截面几何多数及塑性开展深度有关，并非定值。试验结果基本上验证了理论分析。对工形截面梁腹板屈曲的嵌固系数提出了较精确的计算公式。     

工形截面纯弯曲梁翼缘腹板的相关屈曲

考虑截面部分塑性及残余应力的影响，对焊接工形截面纯弯曲梁板件的相关屈曲进行了有限元分析。结果表明，翼缘对腹板屈英的嵌固系数与截面几何参数及塑性开展深度有关，并非定值。试验结果基本上验证了理论分析。对工形截面梁腹板屈曲的嵌固系数提出了较精确的计算公式。     

仿形混凝土路面切槽机的过载保护

仿形混凝土路面切槽机适用于高速公路，机厂跑道中路面切槽的机车，本文解决了因路面不平，砼面块大引起切削电机过载而烧毁的难题。     

U形切口平均周向应力准则的工程应用

线弹性切口断裂准则常借助于材料的基本参数来预测构件的承载能力;反之,可利用U形切口平板试样最大载荷来确定材料的断裂韧度.根据I型U形切口平均周向应力准则,提出了运用临界切口应力强度因子KU1C确定脆性材料断裂韧度K10C的工程方法,并对有关文献中的U形切口三点弯曲试验结果进行了相应计算和验证.结果表明,该方法为切口断裂准则的工程应用提供了新的思路..     

基于复合梁的钢桥面铺装断裂参数数值模拟

基于桥面铺装的裂缝特点及断裂力学理论,引入J积分并建立复合梁三点弯曲试验数值模型,研究了温度和初始缝高比对其断裂特性的影响。研究分析可得,随切口深度的增加,梁启裂、失稳时的J积分和裂纹的亚临界扩展量逐渐降低,启裂Jini的降低幅度比失稳扩展Jmax小;复合梁的Jini、Jmax和裂缝亚临界扩展长度随着环氧沥青混凝土的模量增大而变小。研究可为桥面铺装的抗裂设计提供依据,并为铺装结构的裂缝修补时机研究提供思路和参考。     

应力吸收层沥青混合料的半圆弯拉试验参数

针对应力吸收层组成材料及结构受力的特殊性,探索一种与之相匹配的低温抗裂性能的评价方法具有重要意义。在比较分析已有的沥青混合料低温抗裂试验方法的基础上,得出半圆弯拉试验方法用于评价应力吸收层混合料低温性能的合理性及优越性。采用三维有限元方法,建立带缺口的半圆弯拉试验模型,进行各试验参数下的应力分析。结果表明:试件的最佳厚度为50mm,底部拉应力基本上趋于稳定,受外部影响不大;随缺口宽度的增加,缺口处底部拉应力逐渐减少,基本上成线性关系,缺口宽度的最佳尺寸1.5mm;随缺口深度的增加,缺口处底部拉应力逐渐增大,在小于20mm时成线性增加,支座间距宜为0.8倍试件直径。     

含裂隙无腹筋梁的抗剪承载能力

分析混凝土梁内部既有裂隙的位置及角度对无腹筋梁抗剪承载力的影响,制作多组含既有裂隙的试验梁,进行梁的三点弯曲试验,研究位于梁跨中和梁侧基本拱体范围内既有裂隙对无腹筋梁抗剪承载力的影响及裂缝扩展规律。结果表明：梁上的既有裂隙对梁的抗剪承载力有削弱作用;在其他条件相同的情况下,梁跨中既有裂隙的裂尖距离梁底中部越近,对无腹筋梁抗剪承载力的削弱作用越大;梁侧既有裂隙的角度与基本拱体重合度越高,对无腹筋梁抗剪承载力的削弱作用越大;梁侧既有裂隙的角度与基本拱体重合度越高,梁底裂缝越容易扩展通过既有裂隙的两个裂尖,反之,梁底裂缝可扩展至既有裂隙中部。     

混凝土预制缺口梁试件拉张破裂数值模拟

目的针对混凝土抗压不抗拉的特性,探讨混凝土预制缺口梁断裂过程中裂纹尖端应力分布及裂纹扩展规律．方法采用拉张破裂有限元软件,对预制缺口在梁的顶部和在底部不同位置的模型进行数值模拟,描述拉张破裂后形成的不连续面．结果得出了不同方案中预制梁受拉破裂的破坏形式．缺口到梁跨度中心线的距离越小,梁试件底部拉应力区域越小;缺口到梁跨度中心线的距离越大,梁试件底部的拉应力区域越大．结论由不同方案破坏形式可以看出,缺口梁受拉应力作用发生破裂,形成不连续面;随着破裂面的形成与发展,混凝土梁的结构形式发生相应改变,导致应力状态随之调整．缺口的位置直接影响梁结构的破裂方式,缺口到梁跨度中心线的距离在一定的范围内,缺口控制着梁破坏的形式,破裂沿缺口发展;超出范围以后,缺口的存在不影响梁的破坏形式,破裂的形成、发展形式与无缺口梁的破坏形式相同．     

GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁开裂性能试验

为了研究GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁的开裂性能,设计了5根GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁试件,并对混凝土梁试件进行三分点静载试验研究,试验变量为混凝土梁截面尺寸和混凝土保护层厚度.在系统分析试验数据的基础上,提出GFRP/钢绞线复合筋混凝土梁抗裂承载力与最大裂缝宽度的计算方法,并给出使用荷载作用下的裂缝宽度限值.     

铝合金板加固钢筋混凝土梁的剥离破坏机理试验研究

剥离破坏是铝合金板加固钢筋混凝土（RC）梁常见的早期破坏形式,为了避免剥离破坏的出现,对铝合金板加固RC梁的剥离破坏机理开展试验研究。制作了24根RC梁,利用结构胶将铝合金板粘贴在RC梁底部。为了研究附加锚固对剥离破坏的影响,部分试验梁在铝合金板特定位置设置了化学螺栓或U形箍。通过铝合金板加固RC梁的简支梁三分点对称单调加载试验,得到铝合金板加固RC梁的4种破坏模式：适筋破坏、超筋破坏、板端剥离破坏和中部裂缝剥离破坏。剥离破坏的原因是界面剪应力过大。利用铝合金板应变片的试验数据,得到了铝合金板的粘贴界面剪应力分布曲线,分析了界面剪应力分布规律：在板端取得最大值后迅速下降至零值,RC梁裂缝处界面剪应力发生突变。板端剥离破坏发生的机理：铝合金板端界面剪应力达到铝合金板与混凝土的粘贴强度后,界面剪应力导致保护层内混凝土剥离;中部裂缝剥离破坏发生的机理：界面剪应力在混凝土齿状块体端部产生的正应力大于混凝土受拉强度,导致混凝土齿状块体从梁体剥离。在此基础上,得到了两种剥离破坏的判别式,并结合试验数据验证了判别式的准确性。     

内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

为研究新型内翻U形外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性与有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值相比较,发现二者十分接近,偏于安全,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。     

基坑底部土体裙边加固模型试验与数值模拟研究

为研究基坑底部土体裙边加固对基坑变形和内力的影响,分别对未进行坑底加固和采用坑底裙边加固2种工况进行模型试验。在填土过程中预先浇筑加固土体,实现坑底土体加固。在基坑开挖过程中对地表沉降、冠梁侧向位移、桩身弯矩以及桩后土压力进行监测。用有限元软件Abaqus对模型试验进行拓展,将基坑变形的计算结果进行极差分析。研究表明,对坑底土体采用裙边加固,可以有效地减小支护结构的侧向位移;坑顶地表沉降虽有减小,但效果不明显;桩身弯矩略小于未进行坑底加固的工况;土体开挖,桩随着坑底下某一点发生转动,造成桩上半部分土压力减小,桩底处土压力增大;裙边加固尺寸中深度相较于宽度对基坑的变形影响更大;土体加固深度与宽度超过一定范围,控制基坑变形的效果有所提高但不明显,加固深度宜取0.3~0.4倍的开挖深度,宽度宜取0.35~0.45倍的开挖深度。