设置剪切型消能装置钢柱脚抗震性能的参数分析

为研究设置剪切型消能装置钢柱脚的抗震性能,该文采用有限元分析软件ABAQUS对9个柱脚节点模型进行参数分析.首先将试验与有限元计算进行对比分析,验证有限元模型的准确性.利用有效的柱脚节点模型研究了剪切型消能装置截面面积、宽厚比及钢柱轴压比对其抗震性能(承载能力、初始刚度、耗能能力、自复位能力)的影响.研究表明:柱脚的承...     

带可更换剪切型耗能梁段高强钢组合框筒的结构影响系数研究

针对传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题,提出了一种新型钢框筒结构体系-带可更换剪切型耗能梁段的高强钢组合框筒结构（HSS-SFT）。为研究HSS-SFT的结构影响系数,设计了8个具有理想屈服模式的HSS-SFT结构。考虑高阶振型的影响,采用分步侧向力调整法得到结构的性能曲线,基于改进的能力谱法分析了楼层总数和耗能梁段长度对结构影响系数R和位移放大系数C_d的影响。研究结果表明： HSS-SFT在弹塑性阶段,由于内力重分布,结构呈现出较高的超强能力和延性能力;随着结构层数的增加,R呈减小趋势,C_d无显著变化规律,随着耗能梁段长度的增加,R和C_d略微增大;建议HSS-SFT设计地震作用下的R为3.65,结构超强系数R_Ω为2.92,罕遇地震作用下的C_d为7.45,设计基底剪力可比现行抗震规范规定的小震基底剪力降低30%;HSS-SFT可以保证结构在罕遇地震作用下呈现理想的破坏模式,有效地改善传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题。     

剪切型消能连梁的循环屈曲特性研究

该文对剪切型消能连梁的循环屈曲特性展开了试验研究,并建立了连梁的数值分析模型,分析了不同参数对连梁腹板循环屈曲特性的影响规律。研究表明:轴向位移约束对连梁的腹板的屈曲特性基本没有影响,轴力不大时也基本不影响连梁的腹板的屈曲特性。参数分析表明:腹板高厚比对连梁屈曲位移角的影响最为显著;腹板宽高比和横向加劲肋间距与腹板高度的比值对屈曲位移角的影响也十分明显,但腹板宽高比和横向加劲肋间距与腹板高度的比值超过2之后,其对屈曲位移角的影响变得很小;等效连梁长度系数和材料强化特性对屈曲位移角基本无影响。建立了腹板循环屈曲位移角的理论预测方法,试验和数值验证表明:该方法具有较高的可信性。     

不同水准地震作用下铅消能器附加给结构的有效阻尼比及其设计取值研究

基于现行建筑抗震设计规范规定的计算方法, 推导了铅消能器附加给具有双线性模型的可以简化为单自由度体系的结构有效阻尼比计算公式, 研究了不同水准地震作用下有效阻尼比的变化规律, 结果表明：有效阻尼比随结构变形的增加而变化, 在结构屈服前有效阻尼比先增后减, 在结构屈服后, 其弹性势能降低, 合理设计的铅消能器附加给结构的有效阻尼比随变形增加而增大。该文对铅消能器的设计原则进行了讨论, 并给出了抗震设计中铅消能器附加给结构的有效阻尼比的取值方法。     

宽厚比对足尺方钢管混凝土短柱抗震性能影响的试验研究

开展了6个横截面宽度为800 mm的方钢管混凝土(concrete filled steel tubular, CFST)短柱在恒定轴力和水平往复荷载作用下的加载试验,分析了钢管约束作用(宽厚比B/t=50,B/t=80和B/t=100)对足尺短柱破坏形态、滞回性能、延性性能、刚度退化和耗能能力等抗震性能的影响规律。结果表明：(1)该试验中,所有足尺方钢管混凝土短柱均发生压弯破坏,即在柱底部出现钢管环状鼓曲、核心混凝土压碎行为;(2)方钢管混凝土柱的延性能力随着宽厚比的减少(约束作用提升)并无明显改变,且足尺柱的延性能力明显低于已有试验中的小尺寸柱;(3)宽厚比对足尺方钢管混凝土柱的刚度退化和等效黏滞阻尼系数影响不大;但柱的总耗能随宽厚比的减小而增大;(4)随着宽厚比的减小,钢管约束效应提升,柱压弯承载力有所提高,但提高的幅度明显小于相关规范值。另外,与现有中国、美国、欧洲等设计规范计算结果对比发现,中国规范和欧洲规范的计算结果偏大,美国规范计算结果则较为保守。     

贴壁射流形态对跌坎消能的水力特性影响试验研究

贴壁射流形态是影响跌坎型消力池消能效果和水力特性的重要因素之一。为研究贴壁射流形态对输水工程跌坎消能效果和水流特性的影响,通过１：２０的水工模型试验对反弧贴壁射流和平抛贴壁射流情况下的跌坎消力特性进行试验观察和测试。获得不同射流形态下的主流形态、消力池底板脉动压力过程及水面波动时程曲线。试验结果表明：平抛型贴壁射流通过增加射流入水的俯角,使射流进入消力池后产生强烈紊动和翻滚,导致消力池底板的时均压力和脉动压力比反弧贴壁射流大,但平抛贴壁射流减小了消力池和稳水区的水面波动,能更好地满足输水工程下游隧洞稳定输水要求。     

型钢高强混凝土短柱的抗剪机理与抗剪承载力

通过若干个型钢高强混凝土短柱的低周反复加载试验,对轴力和水平剪力共同作用下型钢高强混凝土短柱的受力性能进行了研究。由粘贴在箍筋和型钢表面的应变片和应变花,测到了柱中箍筋的应力-应变、型钢的剪应力-剪应变在不同受荷阶段的发展变化状况,分析了箍筋、型钢腹板以及混凝土在构件中的抗剪作用以及轴力在型钢与混凝土之间的分配关系,揭示了型钢高强混凝土短柱的抗剪机理,提出了型钢高强混凝土短柱不同破坏形态下的抗剪承载力计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好。     

钢-UHPC组合结构中栓钉剪力键力学性能研究

为深入研究栓钉在超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)和普通混凝土(normal concrete,NC)中的力学特性及破坏形态,对8个栓钉剪力键试件进行了推出试验,详细探讨了混凝土类型、栓钉直径及长度对栓钉剪力键极限抗剪承载力的影响规律;基于有限元模型,进一步分析栓钉的极限抗拉强度、直径、长径比及混凝土强度对抗剪性能的影响,并详细研究栓钉直径、长度及混凝土强度对栓钉剪应力有效分布长度的影响。结果表明:栓钉根部附近的剪切断裂是主要的破坏形式;与NC试件相比,UHPC试件的抗剪承载力和抗剪刚度更高,但延性较低;栓钉剪应力在根部出现峰值,并沿钉帽方向迅速衰减;栓钉直径对剪应力有效分布长度影响显著。最后,根据试验结果提出了栓钉剪断破坏模式下的荷载-滑移曲线及抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好,可为工程设计提供一定的参考价值。     

短纤维复合材料刚度特性的有限元随机能量法预报

本文基于能量等效原理,采用有限元法和随机统计试验的Monte-Carlo方法相结合的随机分析数值方法,提出了可用于短纤维复合材料刚度预报的有限元随机能量法.文中还以碳纤维/AG3合金、碳纤维/GA321合金和钢纤维/尿烷复合材料为例,用本文方法对其刚度特性进行理论预报,所得理论预报与试验值吻合很好,说明本文提出的分析模型和方法是有效的.     

内嵌屈曲约束钢板剪力墙钢框架的性能参量及计算方法

钢框架延性好,但抗侧承载力和刚度较小,一般可加设钢板墙等抗侧力构件来达到结构的抗侧需求。屈曲约束钢板剪力墙是一种新型抗侧力构件,通过面外约束板的限制,钢板墙在剪力下不会发生屈曲破坏,因此其抗侧刚度、承载力和延性均较大。屈曲约束钢板剪力墙钢框架不但大大提高了原框架的刚度和承载力,同时还具备良好的延性。考虑到加设钢板墙后,框架梁的抗剪刚度与承载力可能不足,该文选取研究的屈曲约束钢板墙除了上下端与框架梁连接外,部分还与框架柱连接。对于这种新型内嵌屈曲约束钢板墙钢框架,该文从理论上详细推导了结构的抗侧刚度、屈服承载力等力学性能参量计算方法,得到了相应的理论公式。通过相关文献的试验数据对比,发现理论计算值与试验值很接近。     

剪切连接件的受力机理理论分析与试验验证

基于剪切连接件（SLD）的典型构造建立力学模型,应用弹性力学半逆解法对其腹板的应力分布进行求解,并对剪切连接件的初始刚度K、屈服后刚度K'、屈服荷载F_y、屈服位移u_y等关键性能指标进行了理论分析。针对以往屈服点确定方法存在的不足,提出了一种基于Bouc-Wen模型和模拟退火算法的等效屈服点确定方法。最后采用单调拟静力加载试验进行验证。研究结果表明：剪切连接件腹板应力分布和各项力学性能指标的理论解与有限元分析结果及试验实测结果吻合较好;该文提出的屈服点确定方法能够有效识别剪切连接件的相关力学性能指标,且拟合曲线与单调加载试验曲线良好吻合。理论分析成果将为剪切连接件的工程设计、性能评估及后续研究提供理论参考。     

复合材料横向剪切弹性模量的识别与层间剪切强度的实验研究

本文提出一种测试复合材料横向剪切弹性模量的参数识别方法。该方法是将复合材料的横向剪切弹性模量视作横向剪应变的函数，由横向剪应变的测量值反演横向剪切弹性模量。剪应变与剪切弹性模量间的函数关系用有限单元法得到。文中给出了参数识别计算格式和一种玻璃布层压板的识别结果。同时，文中提出了用五点弯曲实验测试层间剪切强度的方法，给出了实验结果。     

短玻纤增强聚丙烯注射压力对微观结构和力学性能影响

报道了短玻纤增强聚丙烯复合材料中玻纤及注射压力对材料微观结构和力学性能的影响规律。实验结果表明: 随着玻纤含量提高, 复合材料的拉伸强度提高, 而断裂伸长率、冲击强度和熔体流动速率则下降。注射压力提高, 拉伸试样芯层中玻纤的平均取向角下降, 取向度提高, 因而拉伸强度增大, 冲击强度下降。皮层结构中玻纤沿熔体流动方向高度取向。聚丙烯球晶尺寸随玻纤含量增加而变小, 规整度也变差, 至40% 时, 聚丙烯已难以形成规整的球晶结构。     

端板连接可更换Q235耗能梁段钢框筒子结构滞回性能及其影响因素研究

对2个2/3缩尺的单跨双半层含端板螺栓连接Q235耗能梁段钢框筒子结构试件进行了两阶段低周反复荷载试验,以研究其抗震性能、耗能梁段的可更换性和耗能梁段长度的影响.采用耗能梁段腹板试样的拉压往复试验结果标定了混合强化模型参数,利用子结构试件的试验结果验证了有限元模型的有效性,并研究了耗能梁段长度和腹板面积的影响.研究结果...     

双扭法及其在脆性材料力学性能评定中的应用

本文介绍了一种新的脆性材料力学性能评定方法一双扭法,提出修正的双扭试样应力强度因子表达式.由于双扭试样裂纹尖端应力强度子与试样裂纹长度无关,因而对材料有广泛的适应性.其研究范围较广,可测定裂纹亚临界扩展、断裂韧性、高温或应力腐蚀条件下的力学行为等.本文比较了双扭法在电工陶瓷、结构陶瓷、硅酸盐玻璃、有机玻璃以及滚珠轴承钢等脆性材料中实际应用的结果,讨论了适用于双扭法应力分析的试样裂纹长度及其标定等问题.     

不同参数下低屈服点钢剪切板耗能元件受力性能试验研究

低屈服点钢剪切板耗能元件具有良好的耗能能力,可以消耗输入结构中的大部分地震能量,改善和提高结构的抗震性能。为了考察面外初始缺陷对低屈服点钢剪切板耗能元件屈曲后稳定性的影响,开展了1个传统工字钢耗能元件和3个具有面外初始缺陷的低屈服点钢剪切板耗能元件的低周往复循环荷载试验,重点考察了面外初始缺陷、耗能元件宽厚比和钢筋混凝土约束板对其受力性能的影响。研究结果表明：面外初始缺陷对剪切板的受力性能影响较大,钢筋混凝土约束板可有效抑制剪切板的面外局部屈曲变形,翼缘板可有效抑制剪切板的整体扭转屈曲变形,从而提高剪切板耗能元件的耗能能力。