损伤简支梁模态频率变化规律有限元分析

为掌握损伤简支梁的频率变化规律,对不同损伤位置及不同损伤程度的简支梁的模态频率进行了有限分析,在分析中以梁截面的刚度折减替代损伤,将有限元分析结果与文献中的RC简支梁的试验结果进行了对比.     

梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响

为了研究梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响,对预应力混凝土梁进行疲劳试验和动力测试,得到疲劳历程中疲劳刚度和模态频率的演化规律. 建立疲劳全过程变刚度有限元修正模型,并对其进行模态分析. 比较分析试验和模拟结果,讨论模态频率退化规律及疲劳刚度退化对其影响机制. 研究结果表明,梁结构模态频率具有类似抗弯刚度退化的三阶段衰减规律,表明疲劳刚度与模态频率退化存在映射关系;在疲劳作用下,第1阶频率的下降幅度最大,第2阶频率次之,第3阶频率的下降幅度最小;提出的变刚度假设在有限元模拟中运用良好,模拟结果显示第1阶频率模拟值的偏差基本在10%以内. 提出的疲劳全过程动力特性分析方法为梁结构疲劳分析研究提供了新思路.     

钢筋混凝土约束梁高温后力学性能的实验研究

通过对4根缩尺钢筋混凝土约束梁三面受火的火灾实验,获得高温作用下的构件温度场分布,在构件常温冷却后进行了静力加载实验,并对不同火灾损伤级别的构件进行了极限承载力和刚度对比分析.结果表明,火灾损伤后钢筋混凝土约束梁承载力降低程度不大,但刚度有较大降低.文中的研究结果可为钢筋混凝土梁受火损伤后加固设计提供依据.     

环境激励下大跨度连续刚构桥动力分析模型修正

为了快速准确地对黄河某特大桥进行损伤识别,采用了一种环境激励状况下,基于优化理论的有限元模型修正方法.首先通过振动测试,利用环境激励下的功率谱峰值法,获得模态参数.使用ANSYS建立桥梁的参数化有限元模型,选取灵敏度高的刚度参数,根据最优化理论进行迭代修正,最终得到了黄河某特大桥有限元修正模型.通过对有限元模型进行动力特性分析,结果表明:修正后模型的模态特征值与实测值吻合度更好,前20阶主要振型的频率误差基本在2%以下,精度较高;修正后,桥梁混凝土整体弹性模量确定在每平方毫米340 000～370 000N之间,箱梁刚度分布基本符合现场的表观损伤调查结果.在正常通车情况下即可检测桥梁,无需交通管制,相对传统的人工激励方式,不会对桥梁构成额外伤害;利用现有的有限元软件ANSYS,不用计算繁琐的质量、刚度矩阵即可进行损伤识别,适合于大跨度连续刚构桥损伤识别的应用.     

火灾后RC简支梁的动力性能试验研究

对钢筋混凝土简支梁进行了常温下和火灾作用后动力性能试验研究,并对常温下和火灾作用后动力性能试验研究结果进行对比分析.试验研究结果表明,受火损伤后钢筋混凝土简支梁的一阶固有频率和刚度与常温时相比有明显下降,下降幅度为30%～40%之间.根据试验研究的结果,总结出了其动力性能的变化规律,为火灾后结构的损伤鉴定及加固修复提供重要依据.     

基于全量补偿算法的结构损伤识别

频率和振型是反应结构动力特性的主要模态参数,文中对损伤结构的频率和振型进行了研究。通过实测损伤结构的频率和振型,利用矩阵理论修正理论有限元模型,使之与实测损伤结构的频率和振型一致;将修正的理论有限元模型表达成单元刚度矩阵与损伤因子的线性组合,把损伤识别问题转化为组合系数的识别问题。给定损伤因子的合理取值范围,用优化方法求解损伤因子。通过对十跨桁架结构的数值仿真,仅用结构的前5阶频率和振型就能很好的识别结构的损伤,且该方法不需要对实测振型进行归一化处理,具有较强的实用性。     

火灾后RC简支梁的动力性能试验研究

对钢筋混凝土简支梁进行了常温下和火灾作用后动力性能试验研究，并对常温下和火灾作用后动力性能试验研究结果进行对比分析，试验研究结果表明，受火损伤后钢筋混凝土简支梁的一阶固有频率和刚度与常温时相比有明显下降，下降幅度为30％～40％之间．根据试验研究的结果，总结出了其动力性能的变化规律，为火灾后结构的损伤鉴定及加固修复提供重要依据．     

钢筋混凝土梁火灾损伤的多元信息融合模型

为全面准确地评估钢筋混凝土梁的火灾损伤状态,结合火灾试验和数值仿真多元信息,提出钢筋混凝土梁（RC梁）火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型。通过10根T形梁的火灾高温试验、振动测试和静载试验,获取其热力学特性衰变等信息,并与ANSYS数值仿真计算结果对比;构建一套由灾后表观特征、表面最高温度、持续受火时间、承载力折减、刚度折减、基频折减等组成的RC梁火灾损伤评估指标体系,初步确定评估指标体系的量化分级标准,以组合形式优化层次分析法和熵权法确定的指标权重,引入改进的接近理想解法（modified technique for order preference by similarity to ideal solution,MTOPSIS）与灰色关联度分析（grey relational analysis,GRA）,建立RC梁火灾损伤综合评估的MTOPSIS-GRA模型;最后,将该方法应用于火灾后RC梁损伤评估,并与火灾后建筑结构鉴定标准方法、试验实际情况进行对比分析。结果表明,该方法评估结果与标准评估结果基本一致,但能够较全面准确地评估结构损伤状态。     

基于模态分析的网架损伤识别

目的 探讨基于振动模态分析的结构无损检验技术及"频率变化平方比"的损伤识别方法,对网架结构进行损伤识别.方法 利用结构动力参数的改变进行损伤诊断,将"频率变化平方比"的方法用于网架结构的损伤识别中,将杆件的损伤通过杆件截面积的缺蚀体现出来,通过有限元分析方法编写的程序来模拟实际网架结构,对其进行模态分析,求出其位移模态和自振频率,来识别网架不同位置的损伤.结果 结构损伤使其刚度、质量和振型随之变化,结构的每一个部位的物理特性对结构的模态参数均有不同的影响,该影响构成了模态分析识别结构损伤的基础.结构的"频率变化平方比"包含了结构损伤程度和位置信息,仅是与结构损伤的位置有关的量,故可以用它来进行结构损伤定位.结论 作为一种网架损伤的数值模拟,对于杆件截面积缺蚀可以正确识别,是网架杆件损伤识别一种较为有效且简便可靠的方法.     

火灾后配筋混凝土梁受力性能试验与分析

为研究火灾后配筋混凝土结构的受力性能,对3根有粘结预应力混凝土简支梁和2根钢筋混凝土简支梁进行了抗火试验和火灾后的常温静力试验,基于试验结果,提出了火灾后配筋混凝土梁正截面承载力计算公式、裂缝宽度计算公式和刚度计算公式.从5根试验梁中取出20根普通钢筋和9根预应力钢丝进行单向拉伸力学试验,获得了火灾后HPB235级钢筋、HRB335级钢筋、1670级低松弛高强钢丝的力学性能.     

外包钢加固钢筋混凝土梁的抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS,建立了在标准升温下外包钢加固钢筋混凝土梁的温度场和力学分析模型。获得了外包钢加固钢筋混凝土梁的抗火全过程曲线。采用抗力折减系数法分析了外包钢混凝土梁的承载力在火灾下的变化情况,同时分析了各参数对全过程曲线及抗力折减系数的影响。结果表明:加固梁在高温作用下,初始时刻出现反拱;初始时间增长时,反拱幅度增加,极限承载力降低;随着混凝土梁高和角钢厚度的增加,高温下梁的极限承载力增大,抗力折减系数降低缓慢。     

高温后RC梁剩余承载力与可靠性指标分析

高温后钢筋混凝土构件的剩余承载力会有所折减,利用ANSYS软件对火灾发生时钢筋混凝土梁内的最高温度分布进行分析,提出了计算高温后钢筋混凝土梁剩余承载力的数值方法,并通过具体算例来验证该方法的正确性,为高温后钢筋混凝土结构的安全评估及修复加固提供了理论依据.此外,还根据结构可靠度理论建立了高温后钢筋混凝土梁的抗力模型和极限状态方程,对影响抗力随机变量的统计参数给予分析,通过验算点法计算高温后钢筋混凝土梁在承受原设计荷载时可靠性指标的变化.分析表明,不同受火时间对梁的可靠性指标有很大的影响,在有条件下应给予考虑.     

不同保护措施下CFRP加固混凝土梁耐火性能试验

由于碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)在火灾中易燃烧,未采取防火保护措施的CFRP加固混凝土构件的耐火性能不能满足防火规范要求.为深入研究CFRP加固钢筋混凝土梁在不同防火保护措施下的耐火性能,在本课题组以往研究基础上,设计了9根相同截面和配筋的混凝土梁,采取不同加固方式和防火保护措施,通过ISO834标准火灾试验,详细分析了不同CFRP锚固方法(无锚固/机械锚固/U形箍锚固)、不同防火材料(超薄型防火涂料/厚型防火涂料/普通水泥砂浆)以及分区防火保护方法对CFRP加固钢筋混凝土梁温度场分布和高温变形的影响.结果表明:在本文试验条件下,相比于机械锚固,端部碳纤维U形箍锚固在试件挠度控制方面具有更好的效果;超薄型防火涂料与普通水泥砂浆配合使用的防火保护措施可行;采用20 mm普通水泥砂浆和2 mm超薄型防火涂料组合的防火效果好于20 mm厚型防火涂料保护的防火效果.     

带ECC底板的装配式梁受弯性能及损伤分析

为改善目前装配式叠合梁常存在后浇区易开裂、构件延性较差、易损伤等缺点,将工程水泥基复合材料(ECC)应用于叠合梁的底板及后浇区,进行了11个梁试件的纯受弯试验.研究该种试件受弯性能及ECC板厚度、钢筋连接方式、配筋率等因素对其受弯性能的影响;分析其特征点的承载力与位移,测量试件的裂缝宽度及其发展趋势并分析损伤演化规律.结果表明:带有ECC底板和后浇拼缝的装配式梁比普通混凝土梁开裂、屈服、极限状态下的荷载及位移及试件延性均有提高,且ECC底板越厚,提高作用越显著;采用套筒或环箍-插筋的方式均可有效传递钢筋应力;采用带ECC底板的装配式梁可有效控制纯受弯区裂缝宽度,且其破坏时损伤指数更大.其在损伤严重时仍可承受荷载,适合应用于装配式结构的关键节点.     

CFRP加固RC梁优化设计与试验

推导了CFRP界限加固截面积计算公式,建立了RC梁CFRP加固截面积优化数学模型,并确定了其限制条件,利用MATLAB的优化工具箱编制计算程序对CFRP的最优化截面积及对应的最大极限破坏承载力求解。并特制了4根CFRP加固RC梁,理论计算值得到了弯曲静载试验测量值的验证。     

基于裂缝参数的钢筋混凝土预裂梁刚度试验研究

为研究钢筋混凝土简支梁桥跨中开裂后的刚度特性,开展不同裂缝名义损伤比下跨中预裂梁的力学试验.试件为现浇钢筋混凝土预裂梁,考虑了跨中3种不同长度a(a=8、18和26 mm)的预制裂缝.试验研究8 m标准跨径混凝土简支梁不同荷载级别下跨中预裂梁抗弯刚度折减系数k随裂缝名义损伤比λ和裂缝张开度w的演化规律.研究表明,不同试...     

碱环境下玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能

为了研究碱环境对玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁受力性能的影响,对经历碱溶液侵蚀作用后的玻璃纤维布和玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁试件分别开展单调静力试验。研究表明:碱环境下玻璃纤维布的受力性能退化明显,但浸渍树脂的存在可显著改善其耐久性能;在p H值为12.8的碱溶液中浸泡60 d后,玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁的承载能力和变形性能无明显退化;GFRP加固钢筋混凝土梁的受力性能与玻璃纤维布和混凝土梁界面处的粘结性能密切相关。     

基于不同开孔位置RC梁受弯性能试验

为了探究开孔水平位置对RC梁受弯承载力的影响,通过物理试验方法对一批RC梁进行受弯加载试验,在梁腹部纯弯段和剪弯段分别开孔以探究RC梁的受弯性能.在梁腹部设置不同的开孔位置参数,并运用有限元软件ABAQUS进行模拟计算.结果表明:数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,验证了有限元模拟的正确性.在梁腹部不同位置进行开孔对RC梁受弯承载力的影响不同,梁腹部纯弯段开孔对RC梁的受力性能影响不大,而剪弯段开孔会使梁的抗弯能力明显降低.     

内嵌式CFRP混凝土梁抗弯试验研究

对5根混凝土梁进行抗弯试验研究,包括1根对比梁、2根无损伤加固梁和2根损伤加固梁,研究了在开槽数目不同及加固条件不同的情况下,内嵌碳纤维板条钢筋混凝土梁的抗弯性能.研究发现,二开槽加固梁比三开槽加固梁的承载能力有所提高,损伤加固梁的承载能力略高于无损伤加固梁,加固梁的裂缝较对比梁的裂缝宽度小,延伸缓慢,分布更为均匀.