无腹筋钢筋混凝土简支梁受剪特性的神经网络模型初探

采用人工神经网络方法，分别探讨了均布荷载及两点加载下无腹筋钢筋混凝土简支梁的斜截面抗剪特性，建立了相应的模型，寻找到两种加载形式下，钢筋混凝土简支梁的各种输入参数与实际抗剪承载力之间的关系。通过原始实验结果和理论模型分析结果的对比，表明了该模型的可行性及适用性。     

劲性钢筋混凝土约束梁抗剪性能的研究

为了探讨劲性钢筋混凝土约束梁的抗剪性能,本文对3根集中荷载作用下的劲性钢筋混凝土约束梁(共6个截面)进行了试验研究,同时采用非线性平面有限元方法对其作了全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。根据试验和电算结果,本文分析了劲性钢筋混凝土约束梁的抗剪机理以及影响其抗剪承载力的主要因素。当使用计算剪跨比时,用现有劲性钢筋混凝土简支梁抗剪强度公式计算劲性钢筋混凝土约束梁的抗剪承载力是偏于安全的,因而建议象钢筋混凝土约束梁一样,劲性钢筋混凝土约束梁的抗剪承载力用其相应的简支梁抗剪承载力公式计算,本文建议了具体的计算公式。     

圆形截面钢筋混凝土梁集中荷载剪承载力的试验研究

通过对六根圆形截面钢筋混凝土梁在不同剪跨比情况抗剪承载力的试验研究和分析，给出建议的无腹筋简支梁与有腹筋简支梁在集中荷载作用下剪承载力公式及相应的抗剪承载力的截面限制条件。     

基于损伤塑性模型的无腹筋简支梁的非线性分析

以剪跨比为1.5的无腹筋简支梁受剪性能试验研究为基础,采用有限元软件ABAQUS 建立了无腹筋简支梁受剪的损伤塑性有限元模型,模拟构件加载的全过程和破坏过程、混凝土开裂等形态下构件的受力性能。模型中考虑了材料非线性和混凝土的损伤等。计算结果与试验吻合良好,通过调整混凝土损伤塑性模型的参数,探讨了损伤模型参数对计算结果的影响等问题。分析结果表明：损伤塑性模型模拟混凝土材料的非线性本构关系是行之有效的。为进一步利用ABAQUS对钢筋混凝土进行损伤塑性有限元分析提供了参考。     

圆形截面钢筋混凝土梁集中荷载抗剪承载力的试验研究

通过对六根圆形截面钢筋混凝土梁在不同剪跨比情况下抗剪承载力的试验研究和分析，给出建议的无腹筋简支梁与有腹筋简支梁在集中荷载作用下抗剪承载力公式以及相应的抗剪承载力的截面限制条件。     

热力耦合作用下钢筋混凝土梁抗剪性能试验研究

建筑物火灾高温将严重劣化钢筋混凝土结构斜截面的承载性能,加强受火灾高温作用影响的钢筋混凝土结构斜截面承载性能的研究具有重要的理论和现实意义。文章按照"强弯弱剪"原则设计制作了8根足尺钢筋混凝土简支梁试件,其中3根进行了常温下承载力静载试验,并借助大型火灾模拟试验系统,对另外5根试件进行了热力耦合作用下的耐火极限试验。结果表明:设计的简支梁试件在常温静载试验中呈现明显的剪切破坏形态,但在火灾高温及恒载耦合作用下达到耐火极限时,其破坏形态既可能呈现剪切破坏形态,也可能呈现受弯破坏形态;在热力耦合作用下,有腹筋钢筋混凝土简支梁的加载剪跨比越大,其实测耐火极限越小,而加载荷载比越大,实测有腹筋钢筋混凝土简支梁的耐火极限越小;钢筋混凝土简支梁试件在热力耦合作用下邻近耐火极限时,其竖向变形速率快速增加,达到耐火极限时的破坏具有突然性。     

间接加载钢筋混凝土梁的抗剪强度

本文通过41根直接加载和间接加载钢筋混凝土简支梁抗剪对比试验及对现有资料的分析,说明了间接加载梁的抗剪强度比直接加载梁降低0～63.4%,降低的幅度主要随剪跨比、间接荷载沿梁高作用的位置以及配箍率而变化,提出了计算间接加载梁抗剪强度的经验公式。本文对现行设计规范(TJ10-74)关于附加横向钢筋的规定作了分析,即:在一般情况下附加横向钢筋能够完全补偿抗剪强度的降低,在小剪跨时附加吊筋梁尚降低11.8～17.3%,且吊筋对于控制裂缝的开展不能充分发挥作用;在部分情况下还有潜力。此外,本文还提出了改进设计方法的意见。     

基于神经网络的混凝土梁斜裂缝宽度预测

对16根高强箍筋混凝土简支梁进行了受剪试验研究,分析了加载方式,混凝土强度、配箍率对斜裂缝宽度的影响,在试验基础上建立了混凝土梁斜裂缝宽度的BP网络模型.研究结果表明,该网络模型的模拟结果与试验结果符合较好,建立了高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度和其影响因素之间的一种函数关系.因此,可以将人工神经网络运用到高强钢筋混凝土梁受剪斜裂缝宽度的研究中,实现斜裂缝宽度的预测.     

钢筋混凝土双向受弯构件抗剪强度计算

本文在12根有腹筋钢筋混凝土简支梁受集中荷载作用下的试验研究基础上,应用极限平衡原理的方法推导了钢筋混凝土双向受弯构件抗剪强度的计算式,计算结果与试验实测结果符合良好。     

锈蚀钢筋混凝土简支梁受剪承载力计算

采用桁架~拱模型推导了箍筋和纵筋锈蚀的简支梁斜截面受剪承载力理论计算公式,该公式较好地考虑了剪跨比、配箍率、箍筋锈蚀程度、纵筋锈蚀程度对锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面受剪承载力的影响,与试验结果符合较好。进一步提出了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面受剪承载力实用简化计算公式,与试验结果对比表明简化计算公式合理,可供工程应用参考。     

钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的试验研究及计算方法

本文通过对13根不同类型的二阶段受力简支矩形截面钢筋混凝土叠合梁的斜截面破坏试验(共29次)、分析了二阶段加荷的叠合梁在叠合前、后受荷阶段剪跨区的斜裂缝开展过程及破坏特征等受力性能,研究了叠合梁的斜截面强度和计算方法,得出了由于叠合前“荷载预应力效应”等的有利作用,钢筋混凝土叠合粱斜截面强度较之相同钢筋混凝土整体梁,一般可提高约10％左右。 在试验研究和有限元法分析的基础上,本文提出了考虑叠合特征参数a_M=M_1/[M_1]、aN=h_1/h影响的简支钢筋混凝土叠合梁斜截面抗剪强度的设计计算公式。计算公式反映了二阶段受力叠合梁的主要特征,概念明确,对比性强,设计计算较简便,计算结果与试验值符合性较好。     

自密实混凝土无腹筋梁抗剪性能

为研究自密实混凝土无腹筋梁的抗剪性能和裂缝开展形态,进行了集中荷载作用下12根无腹筋钢筋混凝土简支梁（8根自密实混凝土和4根普通混凝土）的剪切破坏试验,变量为混凝土强度和剪跨比。探讨了《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）、Zsutty拟合公式、美国规范（ACI318-11）抗剪承载力计算公式对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算的适用性和准确性。收集了在集中荷载作用下的130根自密实混凝土和798根普通混凝土矩形截面无腹筋梁剪切破坏试验数据,将自密实混凝土和普通混凝土无腹筋梁抗剪承载力进行了对比。结果表明：自密实混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态大致相同,自密实混凝土梁斜裂缝断面更为光滑;Zsutty拟合式计算结果与本文试验结果最接近;GB 50010—2010计算结果与本文试验结果也比较吻合,但偏于不安全;美国规范ACI 318-11计算公式偏差较大;自密实混凝土梁受剪承载力略低于普通混凝土梁。     

工字形、T形钢筋混凝土剪力墙抗震抗剪试验

鉴于带翼缘的剪力墙在我国高层建筑中占有极大的比重,而我国设计规范中的剪力墙抗震抗剪承载力公式缺乏国内试验依据,国外已有试验结果又缺少有轴压力带翼缘剪力墙抗震抗剪试验的事实,介绍了作者完成的尺寸较大的一个工字形截面和两个T形截面剪力墙试件的有轴压力的低周交变屈服后抗剪性能试验的主要结果。文中还专门讨论了高长比大的高层建筑中的抗震剪力墙剪跨比不大的理由;并以国内外已有的试验结果为依据对我国现行规范剪力墙抗震抗剪承载力公式进行了分析评价。     

Experimental Study on Shear Behavior of New-Type Steel-Concrete Composite Bridge Deck

新型钢-混凝土组合桥面板抗剪性能的试验研究

赵秋,杜阳,蔡文平,杨明,董锐

（福州大学 土木工程学院,福州 350108）

创新点说明：

1）活性粉末混凝土力学性能优越,厚度一般为4~6 cm,去掉保护层后极短的栓钉较难提供足够的拉拔力,从而会降低该组合桥面板的使用效率和耐久性,且其它传统的截面高度较大的连接件在空间分布及受力性能上仍需考究。因此本文提出一种既能够布置在超薄RPC板中,同时也能够提高拉拔力的钢管抗剪连接件。

2）新型桥面板构造工作机理：利用管内活性粉末混凝土和贯通钢筋所起的销栓作用在界面提拱有效的抗拉拨和抗剪力。同时钢管侧壁薄,贯穿短钢管连接件的钢筋能最大限度的布置在RPC层的顶部,充分发挥钢筋网在RPC层中作用。

研究目的：

提出一种既能够满足布置在超薄RPC板中,同时也能够提高拉拔力的钢管抗剪连接件。

研究方法：

1）本文对钢管连接件进行推出试验,探索钢管连接件在钢-RPC组合桥面板中抗剪受力性能。

2）以钢管连接件是否贯穿钢筋为控制变量,抗剪试验共设计2组试件,每组包含3个试件。

3）为保证均匀加载及更好的获取下降段,采用微机控制电液伺服压剪试验机进行加载。

结果：

1）未贯穿钢筋的钢管连接件组合桥面板推出试件,在界面剪力作用下,钢管下方混凝土较大面积被压碎,钢管焊缝根部全截面屈服断裂,最终钢管内与管外混凝土产生剪切断裂,钢管携管内混凝土被拔出。

2）贯穿钢筋的钢管连接件组合桥面板推出试件,在界面剪力作用下,管内钢筋阻止钢管与混凝土的相对滑移,使得管内钢筋被拉拔发生屈服变形。随着相对滑移值增加,钢管内外RPC被压碎,最后钢管下缘被剪切断裂。

3）贯穿钢筋的钢管连接件相比未贯穿钢筋的钢管连接件的抗剪承载力降低约20%,屈服抗剪承载力降低21.4%,弹性阶段的抗剪刚度降低8.6%。钢筋网贯穿钢管连接件后对构件延性提高非常明显,延性系数提高1.75倍。

结论：

1）两组试件的延性系数均大于3.5,说明钢管连接件具有良好的耗能能力。

2）两组钢管连接件破坏模式均表现为下缘焊缝附近的钢管剪切断裂,该部位为该连接件受力最薄弱区域。

3）为便于钢管内RPC 填充密实,钢管长度宜设置为40～80 mm。

关键词：组合桥面板,推出试验,RPC,钢管剪力连接件,破坏模式

     

型钢混凝土边框内藏开洞钢板组合剪力墙抗震性能

为研究型钢混凝土边框-开洞钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能,进行了5个不同设计参数、不同构造措施剪力墙试件抗震性能比较试验研究.各试件的剪跨比均为1.5,采用低周反复荷载加载.基于试验,对比分析了各试件的承载力、刚度、延性、滞回耗能和破坏特征等.研究表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,型钢混凝土边框内藏钢板组合剪力墙承载力高、延性好、刚度退化慢、耗能能力强;适当的内藏钢板厚度可改善型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的抗震性能;内藏钢板厚度相同时,设拉结钢筋试件的抗震性能优于焊接栓钉的试件.基于试验提出了型钢混凝土边框内藏钢板剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测值接近.     

切应力作用下的层流饱和蒸发降膜流动和传热模型

处于切应力作用下的层流饱和蒸发降膜流动,具有广泛的工业应用价值和潜在的应用前景。基于力平衡和能量守恒原理,建立了在同向或反向切应力作用下层流饱和蒸发液膜传热特性的物理模型,推导出无量纲液膜厚度和表面传热系数与流动长度、界面切应力、界面对流换热强度、雷诺数间的非线性关系式,为从理论上揭示层流饱和蒸发液膜的传热机理提供了一种可供分析的数学模型。     

波形钢组合桥面板受力性能分析

为研究波形钢组合桥面板的受力性能,首先设计了3组9个试件进行推出试验,分析其破坏形态、极限荷载值和滑移量,然后建立了有限元模型,分析了波形钢组合桥面板在跨中集中荷载下挠度、界面滑移、波形钢板和剪力连接件应力及其分布。研究结果表明：开孔板PBL剪力连接件破坏分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,试件为混凝土剪切破坏,破坏时有着良好的延性,贯穿钢筋和粘结摩擦力对剪力连接件的承载力和滑移量有着重要的作用,5 m跨径的波形钢组合桥面板极限承载力为630 kN,桥面板在荷载作用下经历弹性阶段、裂缝发展阶段、屈服阶段、破坏阶段4个阶段,开孔板PBL剪力连接件可以有效地将两种结构组合在一起,波形钢板和剪力连接件屈服区域均集中在跨中,其中波谷区域最明显。     

CFRP网复合砂浆加固短肢剪力墙 连梁抗震性能试验研究

为了研究短肢剪力墙连梁震后加固的抗震性能,按照1:3的比例设计了两个带有连梁的短肢剪力墙模型,首先对原始试件进行同等程度的预损加载直至破坏,两个试件均发生剪切破坏。根据破坏形态及破坏所发生部位,采用碳纤维增强复合材料和复合砂浆来加固两个试件,通过对加固试件进行低周循环加载试验,获取加固试件的极限承载力和变形量,重点分析了不同工况下加固试件的滞回性能和延性性能。研究表明:采用CFRP网加固使试件承载能力、延性性能和耗能能力得到明显提高,刚度退化速度变缓,该结论和加固方法对实际工程连梁因配箍筋不足而进行的抗剪加固以提高抗震性能有较好的参考价值。     

钢桁架连梁-剪力墙结构受力性能的数值模拟

利用数值模拟技术,建立了两个单跨两层钢筋混凝土连梁和钢桁架连梁的剪力墙结构的有限元模型,对比了二者在循环荷载作用下的受力性能,并分析了轴压比、连梁截面尺寸对剪力墙结构的承载力和变形性能的影响规律.分析结果表明：钢桁架连梁的剪力墙较钢筋混凝土连梁的剪力墙,其承载力虽有所降低,但在很大程度上降低了剪力墙的应力和损伤,且其耗能性能和延性均有大幅的提高;轴压比的增大对剪力墙承载力有所提高,但不成比例;钢桁架连梁腹杆截面尺寸对剪力墙结构的承载力有很大影响,弦杆截面尺寸的影响不显著.研究结果对剪力墙的抗震性能的设计计算具有一定的参考价值.     

A five-parameter constitutive model for hysteresis shearing and energy dissipation of rock joints

Rock joints exhibit hysteresis shearing behavior and produce energy dissipation under shear cyclic loads, which however cannot be accurately depicted by existing constitutive models. This paper establishes a constitutive model for hysteresis shearing and associated energy dissipation of rock joints. Analytical expressions of the model during cyclic shearing processes are derived. Derivation of the model indicates no energy dissipation in the elastic stage. When the shear load exceeds elastic boundary, nonlinear energy dissipation takes place. Validations with experiments show that the proposed model provides good conformities with direct shear curves and hysteresis loops, and can predict the energy dissipation characteristics of rock joints under different working conditions. Compared to the constitutive models using Weibull’s distribution, the proposed one is smooth at the elastic boundary and can accurately capture the maximum shear stress. Unlike the existing incremental-type models, the proposed one provides clear and direct analytical expressions for both shear stress and energy dissipation during the whole displacement domain, which is more convenient in application.