侧向荷载作用下公路隧道衬砌损伤演化分析

为了研究侧向荷载作用下隧道衬砌的损伤演化机制,采用1∶10相似模型试验分析了隧道结构在侧向荷载下的受力变形特征、破坏形式和损伤过程,基于试验结果利用数值计算反演分析了衬砌结构刚度衰减规律。研究表明:侧向荷载下隧道受力变形过程分为4个阶段:弹性受力阶段、拱腰开裂阶段、保护层局部破碎剥离阶段、结构软化破坏阶段;结构破坏模式表现为拱肩位置的斜剪破坏,关键部位破坏顺序为“拱腰开裂—拱肩脆性剪坏—拱腰延性破坏”,破坏时形成三铰拱可变体系。衬砌结构刚度在拱腰开裂后快速衰减,结构丧失承载力时刚度衰减幅度为84%;考虑隧道安全性评价,以结构技术状况评定值为界,结构在无破损、轻微破损、中等破损、严重破损、危险状态下的刚度折减系数分别为0.95、0.57、0.33、0.21、0.16。     

U型钢加固钢筋混凝土梁损伤演化分析

针对需要快速大幅提高承载力的混凝土结构,提出了采用U型钢加固的新型加固法。介绍了1根钢筋混凝土对比梁和11根U型钢加固梁的抗弯性能试验,试验结果表明混凝土梁采用U型钢加固后形成U型钢-混凝土组合结构,可快速大幅提高混凝土梁的承载力和刚度。采用有限元软件ABAQUS模拟了U型钢加固梁的受力过程,结果表明有限元模型与U型钢加固梁试验结果吻合良好,模型破坏形态与试验现象较为一致。基于有限元模型分析了混凝土梁的损伤演化过程,分析结果表明加固梁受拉损伤由混凝土梁底逐渐向梁顶发展;混凝土梁剪跨段锚固螺栓区域先于跨中区域出现损伤;螺栓孔的存在易使剪跨段产生斜向剪切裂缝,但U型钢侧板会对裂缝的发展起到一定的抑制作用;受压损伤由梁顶向梁底发展,U型钢侧板发生剥离区域的混凝土损伤程度更高,混凝土梁易在该处发生压溃。     

谈组合U形玻璃在侧向风荷载作用下的力学分析

通过工程案例谈组合U形玻璃在侧向风荷载作用下的"二次变形假定"力学分析方法和提出了关于U形玻璃稳定性验算的方法,并提出了在工程应用中U形玻璃应使用安全膜等安全措施。     

列车荷载作用下铁路斜拉桥索-梁相关振动研究

为了研究大跨度铁路斜拉桥的索-梁相关振动,基于拉索非线性振动理论,开发了有限元索动力单元,该单元在静力计算中为普通直杆单元,动力特性计算中可以计算拉索局部自振频率,动力时程计算中可以计算拉索非线性振动与整体结构振动的相互作用;编制了计算程序,建立了大跨度铁路斜拉桥有限元模型,同时使用索动力单元模拟斜拉索,最后研究了列车通过斜拉桥时梁、塔的带动下拉索发生索-梁相关振动的特性。结果表明:对于大跨度铁路斜拉桥,列车在设计速度范围内通过桥梁时索-梁相关振动不会导致拉索产生大幅振动。     

侧向撞击作用下钢筋混凝土柱动力响应的有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,对钢筋混凝土柱在侧向撞击作用下的动力响应进行了数值模拟分析。运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土抗压强度、纵筋配筋率和箍筋间距等参数对钢筋混凝土柱中节点位移的影响。计算结果表明:增加纵向配筋率与截面尺寸可以显著降低柱中节点位移,而增加箍筋配筋率的效果不明显。     

高速列车荷载作用下路基的动力分析

通过在静力单元刚度矩阵的主对角元素上增加与移动速度有关的项,得到移动问题有限元的单元刚度矩阵,从而将动力学问题转化为"拟静力"问题处理.然后用拟静力有限元方法求解了地基在高速移动荷载下位移随速度变化的问题,通过与解析解的对比,验证了该算法的可行性和正确性.     

冲击荷载作用下灰岩的能量耗散及损伤演化规律研究

利用改进后的直径50 mm的分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置,对灰岩试件施加不同加载速率的冲击压缩试验,分析了试验中灰岩试件的能量耗散特征;通过基于Weibull分布的动态统计损伤理论并结合试验曲线分析了灰岩的损伤演化规律,并探讨了最大损伤变量与能量耗散密度的关系。研究结果表明:透射、吸收、反射能量受入射能量的影响显著,并且透射能的相关性最显著;能量耗散密度随应变率的增加而显著增加,呈现较好的线性正比关系,能量耗散密度为零时的临界应变率为62.56 s^-1;动态抗压强度与应变率呈指数函数关系;灰岩试件的能量吸收率随应变率的提高而显著减小。基于Weibull分布的动态损伤本构模型的计算曲线与试验曲线较为一致,损伤变量D随应变的增加而逐渐增加,在应力应变曲线峰值处,损伤变量D存在一个明显的拐点,损伤在此处开始急剧增大;灰岩的最大损伤变量D_max与能量耗散密度呈较强的对数函数关系,存在D_max为零时的临界能量耗散密度值。     

侧向撞击作用下空心钢筋混凝土柱动力响应的参数分析

空心钢筋混凝土柱截面更扩展、自重较轻,常被用作高架桥墩、巨型框架柱等对稳定性要求较高的结构中.此类构件一旦遭受侧向撞击,更加容易发生破坏.采用有限元分析方法,对内配钢筋与内配钢管两种内壁形式的圆截面空心混凝土柱在侧向撞击力作用下的破坏模式和动力响应全过程等进行了分析,并开展了界面性能和空心率对其耐撞性能的影响分析.研究...     

侧向冲击荷载作用下圆钢管混凝土柱力学性能分析

为研究侧向冲击荷载作用下圆钢管混凝土柱的力学性能,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行数值模拟.综合分析了冲击荷载作用下圆钢管混凝土柱的冲击力曲线和变形特征,同时考察了冲击速度、构件尺寸和钢管壁厚等参数对圆钢管混凝土柱力学性能的影响.研究结果表明:随着冲击速度的增加,构件的冲击力峰值和最大变形都有所增加;当构件尺寸一...     

钢筋混凝土分体柱在侧向荷载作用下的弹塑性分析

高层结构由于竖向荷载大,底层柱截面往往很大,容易形成短柱。分体柱就是将一根截面较大的柱剖分为若干截面较小的柱,以增加柱的长细比,从而避免出现短柱,但由于对分体柱的力学性能了解不多,工程中鲜有应用。本文应用有限元法对某高层结构的底层角柱进行了弹塑性分析,分别讨论了分体柱在竖向和侧向荷载作用下的力学性能。结果表明,在竖向力的作用下,整体柱与分体柱的轴向变形相差不大,分体柱的侧向承载能力比整体柱略有降低,但延性却大幅度提高。可见,采用分体柱可以在保证柱承载力满足要求的前提下,大大提高柱的延性。     

爆炸荷载作用下梁板结构反弹机理分析

基于等效单自由度体系和分布参数体系研究了爆炸荷载作用下梁板结构在弹性阶段的反弹机理,给出了5种常用荷载作用下的单自由度弹性反弹曲线,进一步建立了典型加劲肋钢板有限元模型,对其在塑性阶段的反弹机理进行了数值模拟。研究结果表明：荷载作用时间越短,反弹越严重,相反,荷载作用时间越长,反弹越小;当荷载作用时间无穷大时,反弹抗力约为正向抗力的50%;荷载形式的改变对反弹影响较大;阻尼对结构的反弹影响显著,设计时建议按30%折减;当结构进入塑性阶段后,反弹效应减弱,反弹规律与弹性阶段类似。     

爆炸荷载作用下工字钢梁非线性有限元分析

利用大型通用有限元软件ABAQUS对工字钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应进行数值计算,分析过程中考虑了应变速率对钢材性能的影响。通过调整爆炸荷载的施加方式和工字钢梁支座边界等参数,得到了爆炸荷载作用下,工字钢梁在不同条件下的跨中位移响应、破坏形态、跨中Mises应力变化与时间的关系和梁中塑性耗散能的变化,并对结果进行了分析比较。     

框架填充墙结构侧向荷载作用受力分析

用有限元法建立有填充墙的钢筋混凝土框架结构有限元模型,分别对钢筋混凝土框架结构在有、无填充墙情况下,有侧向荷载作用时,进行受力特性和侧向刚度的分析研究和比较。分析结果表明,填充墙不但可以明显改善框架结构梁柱的的受力情况,而且可以有效提高框架的侧移刚度。     

列车动力荷载作用下路基土动力变形分析

结合列车运行的相关参数,在室内对路基土样进行动三轴试验,对路基土体在动荷载作用下的变形进行分析.试验结果表明:路基土体存在临界动应力,当列车产生的动应力小于土体临界动应力时,路基变形不会产生破坏,不同动应力作用下,路基土变形规律相似,在振动的前期,变形约占总变形的60%,随着振动次数的增加,变形将趋于稳定.当列车产生的动应力大于土体临界动应力时,路基变形将产生破坏.     

集中荷载作用下悬臂箱型梁剪力滞效应解析分析

考虑外荷载作用为竖向集中荷载,采用狄拉克函数处理由外荷载引起的势能,建立箱梁的总势能泛函,对总势能泛函求一阶变分可以得到箱梁挠度和附加挠度的域内控制微分方程及边界条件。求解附加挠度的二阶常系数非齐次线性微分方程可以得到集中荷载作用在梁任意位置时附加挠度的一般表达式。针对边界条件为左端固定右端自由的悬臂箱型梁,结合经典梁挠度,可以得到箱梁挠度和应力的表达式。在此基础上,推导了剪力滞系数的表达式。算例分析表明:基于附加挠度定义的应力计算方法与传统解析方法和试验方法吻合良好,但是附加挠度物理意义明确,边界条件容易处理,实际中容易量测;相对于传统基于应力定义的剪力滞系数在接近零弯矩截面时剪力滞系数就有趋于无穷大的趋势,基于挠度定义的剪力滞系数能够反映沿着远离固定端截面,剪力滞效应逐渐降低的趋势。     

复合地基列车荷载作用下的沉降特性分析

采用分离式和复合模量两种方法对某高速铁路客运专线段复合地基加固路基在列车荷载作用下的沉降特性进行了有限元分析,计算结果验证了黄土复合地基刚度加固设计的可靠性,可为高速铁路路基加固的计算及设计提供参考。     

重复荷载作用后钢筋混凝土梁损伤恢复测试分析研究

针对采用超声波CT无损检测技术对钢筋混凝土梁构件进行检测时可能导致误诊这一问题,借助混凝土梁试件在上限0.7Pu、下限0.1Pu的重复加载物理试验和超声波CT无损检测技术,通过观察卸除重复荷载后试件钢筋、混凝土的应变和超声波速的变化,展开对重复荷载作用后试件钢筋及混凝土应变、超声波速与卸载时间试验关系的研究,定义应变恢复速率νε和超声波速恢复率ηVP两个物理量来表征试件的损伤恢复情况。结果表明,νε主要受外荷载影响并随外荷载变化而变化,对试件损伤恢复的贡献可以基本忽略;ηVP主要受试件裂缝影响,随着卸载时间的增加,试件宏观开裂和微裂缝逐渐闭合,ηVP值也逐渐增大。这为桥梁的健康诊断及寿命预测提供了一定的依据和支持。     

冻融与疲劳荷载交替作用下预应力混凝土梁损伤研究

通过12根预应力混凝土梁的冻融和疲劳交替试验,探索疲劳荷载上限、混凝土强度等级、预应力度及冻融疲劳交替次数比对试件外观形态、疲劳加载时的挠度及混凝土动弹性模量变化规律的影响;利用极差分析方法研究预应力度、疲劳荷载上限和冻融疲劳交替次数比对动弹性模量衰减速率的影响。试验结果表明,施加预应力和提高混凝土强度可以有效改善试件的抗冻性能;冻融作用增大了疲劳加载时试件的挠度增加率,促进了试件刚度的衰减;疲劳荷载上限始终是影响动弹性模量衰减的控制因素,随着试验的进行预应力度和冻融疲劳交替次数比对试件动弹模量的影响逐渐增加。     

竖向荷载作用下连续墙梁设计

在分析墙梁工作特性的基础上 ,结合当前的工程实践经验 ,合理考虑墙梁的组合作用 ,提出了既可满足安全性、适用性要求 ,又可减少材料消耗的简便实用的计算方法。     

框架结构在撞击荷载作用下的动力响应分析

以某工程局部9层框架为研究对象,利用有限元软件LS-DYNA模拟汽车撞击钢管混凝土柱-钢梁混合框架、钢筋混凝土框架以及钢框架三种框架结构的过程,获得了三种框架结构钢材应力云图、混凝土损伤云图、撞击力时程曲线及结构变形等动力响应。分析了三种框架结构在撞击荷载作用下的破坏模式,分析结果表明:受到撞击荷载作用后,钢管混凝土柱-钢梁混合框架的动力响应具有局部性,而钢筋混凝土框架整体遭到严重破坏,结构发生连续性倒塌;钢管混凝土柱-钢梁混合框架的抗撞击性能远优于钢筋混凝土框架。并根据研究结果,提出框架结构的变形限值条件以及撞击力代表值的计算公式,用以评价、比较框架结构的抗撞击性能,给出了在实际工程中提高框架结构抗撞击性能的设计建议。