单向面内约束混凝土双向板火灾试验及承载力分析

为研究混凝土板在面内约束作用下的火灾行为,对1块面内约束混凝土双向板进行了恒载-升温条件下的火灾试验,获得了试验板沿板厚的温度场分布、钢筋温度、板挠度和平面外变形以及板角约束力等规律。基于EC2和ASCE两本构模型,采用五种理论对四块不同面内约束作用下试验板的极限承载力进行对比分析。结果表明：单向面内约束作用时,试验板板顶出现沿约束力方向的平行裂缝;与挠度相比,板在垂直约束力方向的平面内膨胀变形较大且不可忽略;面内约束作用和破坏准则对火灾下混凝土双向板极限承载力有重要影响。     

钢框架结构中钢筋混凝土双向板火灾试验研究

利用自行研制的火灾试验炉,进行了足尺三层钢框架结构中钢筋混凝土双向板在恒载-升温工况下的火灾试验。介绍了钢框架足尺模型与火灾试验炉的设计以及试验观测内容和方法。描述和分析了试验中板的裂缝开展及破坏特征。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土的温度分布、钢筋的温度变化以及板的平面外和平面内的变形。结果表明：火灾作用下,沿板厚存在非线性温度场及较大的温度梯度;在荷载和温度的耦合作用下,受火板顶沿板边出现密集裂缝,最终形成圆形塑性铰线,由于结构连续性及构件间的相互作用,与受火板相邻的未受火楼板板顶也出现了规则裂缝;火灾中受火板的平面外变形基本对称,最大平面外位移发生在板中心;周边相邻未受火构件对受火板有较强的侧向约束作用,导致板边未产生向外膨胀的平面内位移,而是随板挠度的增长一直向内收缩;整体结构中钢筋混凝土双向板具有较好的抗火性能。     

大跨双向板空间有限元分析

使用有限元分析软件将三维空间非线性有限元方法应用于大跨双向板空心结构中,进行三维体单元有限元法仿真分析;建立设置柱上板带梁和预应力暗梁的双向板有限元计算模型。得到各种板结构的应力分布、力-挠度的关系,得到大跨双向板结构的屈服状态,比较分析不同刚度的柱上板带梁对板结构的受力影响。     

火灾下四种不同边界双向板的极限承载力计算

为进一步了解不同边界条件下双向板的极限承载力计算方法,该文在已有研究的基础上针对四种不同边界双向板进行了研究.基于塑性铰线理论板块平衡法和能量法,给出了火灾作用下三边简支一边固支、三边固支一边简支、两长边固支两短边简支、两长边简支两短边固支四种不同边界钢筋混凝土双向板极限承载力的计算公式.该公式考虑了大挠度下的薄膜效应...     

变厚度夹层环形板的非线性弯曲

本文对具有变厚度的夹层环形板大挠度弯曲问题进行研究。利用变分原理导出表层和夹心均为变厚度的夹层环形板大挠度弯曲问题的控制方程和边界条件,进一步给出表层和夹心均为双曲型变厚度的夹层环形板大挠度方程,采用摄动法求得了具有双曲型变厚度夹层环形板在外边缘为可移夹紧固定、内边缘与一刚性中心固结情况下非线性弯曲问题的渐近解,得到内边缘处无量纲挠度与无量纲载荷和无量纲应力的解析表达式,并讨论几何参数和物理参数对夹层环板弯曲的影响。     

深层混凝土过渡板的弹性地基梁(板)分析

深层混凝土过渡板处治桥头跳车主要是通过深置搭板来减小近桥头处搭板下的地基应力,从而有效地使沉降平滑过渡到搭板上,以避免桥头的不均匀沉降。通过将深层混凝土过渡板简化为在Winkler地基上双向受力的弹性地基板模型,结合弹性地基梁理论,推导了均布荷载作用下具有特定边界条件的弹性地基板挠度曲线及板底地基反力的解析解。通过理论与实测数据的分析发现近桥台处深层过渡板下方土体压力降低显著,有利于桥头沉降差的减小。     

高阶剪切变形板理论下FG-GRC板的屈曲和弯曲分析

基于三阶剪切变形板理论(TSDPT)和正弦剪切变形板理论(SSDPT),研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(FG-GRC)板的屈曲和弯曲行为,并通过与一阶剪切变形板理论(FSDPT)计算结果的比较,分析了TSDPT、SSDPT与FSDPT在FG-GRC板屈曲和弯曲力学行为研究过程中的差异。材料的有效杨氏模量通过修正的Halpin-Tsai微观力学模型估算,有效泊松比通过混合律确定。利用最小势能原理推导出了包含五个未知量的控制方程,并获得了简支FG-GRC矩形板弯曲挠度和临界屈曲载荷Navier形式的解析解。数值结果表明：与TSDPT和SSDPT相比,FSDPT明显高估了FG-X型FG-GRC板的临界屈曲载荷而明显低估了其弯曲挠度,且略微低估了FG-O型FG-GRC板的临界屈曲载荷而略微高估了其弯曲挠度,而UD型和FG-A型FG-GRC板在三种理论下的计算结果几乎完全一致;TSDPT和SSDPT在计算FG-GRC板的弯曲挠度和临界屈曲载荷时结果十分相近;当板的总层数NL小于10层～15层时,弯曲载荷比率和临界屈曲载荷比率的变化非常显著,当总层数NL超过10层～15层时,弯曲载荷比率和临界屈...     

两点空爆下钢-混凝土-钢组合板的动力学性能分析

为了研究钢-混凝土-钢组合板的动力学性能,利用ABAQUS非线性动力学软件在两点空爆下对其进行了分析。结果表明：组合板的破坏形态与延时起爆时间间隔有关。当两点同时起爆时,组合板主要发生受弯破坏,混凝土核心底面跨中和支座处会出现较为明显的裂缝。两点同时起爆产生的冲击波经过耦合后,组合板的峰值振速最大,组合板的峰值挠度随着延时时间增加而逐渐减小。适度增大组合板顶面和底面钢板的厚度,可有效减小组合板的挠度,减小侧面钢板厚度对组合板挠度变化影响不大。提高顶底面钢板厚度和降低侧面钢板厚度均能提高混凝土核心吸收能量的比率且降低背爆面钢板吸收能量的比率,均可减轻组合板背爆面钢板的破坏。     

四边固支梯形板大挠度问题摄动解法

本文采用Voh—Karman薄板大挠度方程,以板中点挠度值作小参数求得了均布荷载下中面边界条件为Nn=o,Vs=o的固支梯形板的摄动解,本文特例与现有梯形板小挠度和矩形板大挠度结果比较吻合较好。文末还讨论了倾角对板挠度和内力的影响,所给图表对工程设计有实用价值     

静载荷作用下夹层圆板大幅度振动的时域特性分析

基于均布载荷作用下夹层圆板大幅度振动的基本方程和四种边界条件,将动挠度设为时间和空间函数的分离形式,利用空间模态假设和变分法,得到用挠度函数表示的应力和转角的表达式,再利用伽辽金法推导出时间模态的控制方程。在此基础上,讨论了初挠度以及夹层板剪切参数对系统振动特性的影响。     

带孔洞损伤弹性矩形板的屈曲

应用弹性微结构理论,建立了具有广义力场的损伤线弹性材料的基本方程。应用板小挠度理论,给出用挠度和损伤表示的薄板的平衡方程和损伤控制方程。在满足位移和损伤的几何和自然边界条件下,给出了挠曲面函数和损伤函数。最后应用Galerkin方法,分别求出四边简支的损伤弹性板在单向受压和纯剪切状态下的屈曲荷载。     

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明：当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。     

火灾下邻边简支邻边固支双向板极限承载力的能量计算法

对2个足尺邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板试件进行了抗火试验,介绍了试验炉及试件设计、试验方案及观测内容和方法,描述了试验现象、裂缝及邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板的破坏特征,研究了受火过程中沿板厚度的温度场分布规律及板的竖向和水平变形,分析了受火过程中固支边的内力重分布;试验结果表明,未受火面裂缝最终形成半椭圆形破坏模式。在试验基础上,给出了火灾作用下邻边简支邻边固支钢筋混凝土双向板极限承载力的新能量法计算模型,该模型假定火灾作用下板的张拉薄膜效应在塑性铰线形成后出现,且张拉薄膜效应为塑性铰线上屈服钢筋伸长所做塑性功提供。该模型计算结果与试验结果吻合很好,而基于塑性铰线理论的传统能量法计算值偏保守。     

爆炸载荷作用下双向加筋方板的大挠度塑性动力响应

从分别列出加筋板面板以及加强筋的运动方程出发,分析了爆炸载荷作用下双向加筋固支方板的大挠度塑性动力响应。分析表明:取决于加强筋的相对刚度以及爆炸载荷峰值的大小,加筋板的运动将呈现3种不同的模式。该文限于讨论加筋板的总体变形模式,具体讨论了十字加筋以及双十字加筋固支方板在忽略弯矩影响下的薄膜解法。理论结果与已有的试验结果在多数情况下符合良好,表明该文提出的简化理论分析方法能对爆炸载荷下双向加筋方板的永久变形做出较为合理的预报。     

复合材料夹层板的大挠度分析

本文构造一个复合材料夹层板矩形九节点单元,并应用于对称复合材料夹层板的大挠度分析,并讨论边界条件、夹心剪切模量以及而板和夹心厚度比对复合材料夹层极大挠度的影响,得到一些有意义的结论。     

基于钢筋应变差的混凝土双向板极限状态分析方法

为了合理确定混凝土双向板荷载-变形关系及极限状态,该文进行了一足尺混凝土双向板承载力试验研究,观察试验板裂缝开展及破坏模式,对荷载-变形关系、钢筋应变和板角约束力进行了测量。在此基础上,基于塑性铰线理论,考虑受拉薄膜效应,提出钢筋应变差概念、钢筋和混凝土应变破坏准则,结合板块内力平衡方程和弯矩平衡方程,建立混凝土双向板荷载-变形关系和极限荷载计算方法。同时,结合板壳有限元理论,编程计算混凝土板荷载-变形关系,分析薄膜效应机理及钢筋应变,并用于验证该文理论方法的合理性。最后,将该文理论方法计算结果与国内外试验结果以及其他理论结果进行对比。结果表明：与试验结果和其他理论计算结果相比,该文理论方法原理简单,计算容易,精度满足要求,可用于确定混凝土双向板的极限状态。     

玄武岩纤维网格布增强混凝土板双向弯曲性能试验

为研究玄武岩纤维网格布增强混凝土(BFT/PC)板的双向弯曲性能，首先进行了耐碱试验，通过碱液处理前后纤维的微观形貌及网格布断裂强力保持率评价了玄武岩纤维网格布的耐碱性能。在此基础上进行了双向板弯曲试验，研究了网格布层数、混凝土保护层厚度和结构型聚丙烯(PP)纤维对BFT/PC板受弯性能的影响。结果表明:玄武岩纤维网格布在NaOH溶液处理28 d后的经向、纬向断裂强力保持率分别为63%和73%，仅次于耐碱玻璃纤维网格布，具有较好的耐碱耐久性能。较小的混凝土保护层厚度可提高BFT/PC板在正常使用极限状态挠度下的残余承载力。增加网格布层数和PP纤维掺量可改善BFT/PC板的内力和应力重分布，提高正常使用极限状态挠度下的残余承载力、极限承载力和弯曲韧性，在BFT/PC板中掺入8 kg/m3 PP纤维，残余承载力、极限承载力和能量吸收值分别提高了1.40倍、0.36倍和5.10倍。本试验将PP纤维和玄武岩纤维网格布作为增强材料应用于混凝土构件的尝试为海工及近海侵蚀环境的基础设施建设提供了新思路。      

地下结构裂缝产生的原因之我见

钢筋砼结构出现裂缝是不可避免的，在保证结构安全和耐久性的前提下，裂缝是人们可接受的材料特征。近十多年来，随着钢筋砼结构的长大化和复杂化，以及商品砼的大量推广和砼强度等级的提高，结构裂缝出现机率大大增加，有些已危及结构的安全性和耐久性，有的地下工程裂渗已影响其使用功能。根据长期的科学研究和大量工程实践，提出钢筋砼结构裂缝控制和防水一些新技术，供工程界参考，不妥之处请指正。     

圆板在冲击载荷下的大挠度塑性动力响应

本文将配点法与子域法相结合，求解了弹性基础上简支圆板的大挠度塑性动力中响应问题。给出板的弯矩，挠度，速度及停止运动时间表达式，了弹性基础模量对停止运动时间和板的残余挠度的影响。     

考虑受拉薄膜效应的板块平衡法修正及在混凝土双向板中的应用

经典塑性铰线理论中的板块平衡法无法考虑钢筋混凝土板在大变形时产生的受拉薄膜效应的影响。为解决这一问题,该文提出了一种可以考虑受拉薄膜效应的修正板块平衡法。该方法将钢筋混凝土板的受力行为分为屈服前和屈服后两个阶段。假设钢筋混凝土板在屈服前的变形为弹性,分别采用Navier法和板块平衡法确定板的屈服挠度和屈服承载力。为考虑屈服后钢筋混凝土板中产生的受拉薄膜效应,假设板底塑性铰线截面上钢筋的竖向分力为产生受拉薄膜效应的主要原因,而钢筋的水平分力则与截面上混凝土的压力组成力偶构成了钢筋混凝土板的截面抵抗弯矩。通过上述修正,可以获得由考虑受拉薄膜效应的修正板块平衡法计算的钢筋混凝土板的全过程荷载-挠度曲线。为验证该文方法,对大挠度足尺混凝土双向板进行了应用研究。通过对比可知,理论分析结果与试验结果较为接近,从而验证了修正板块平衡法的有效性。