正截面抗裂计算的分析研究

本文以受拉边缘极限应变为控制参数,在平截面假定的基础上推出了正截面抗裂计算的一般公式,给出了混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件塑性系数的具体公式,利用收集到的抗裂资料对钢筋混凝土矩形截面受弯构件的塑性系数计算公式进行验证,符合很好。     

哑铃形钢管混凝土受弯构件极限承载力算法

进行哑铃形钢管混凝土受弯构件的试验。对试件建立有限元模型,通过有限元计算结果与试验结果进行对比,对有限元模型进行验证。利用验证后的有限元计算模型对试件进行主要参数分析。在钢管混凝土(单圆管)抗弯极限承载力计算公式的基础上,考虑截面影响系数,提出哑铃形钢管混凝土受弯构件的极限承载力计算方法,为哑铃形钢管混凝土受弯构件的运用奠定了理论基础。     

钢筋混凝土受弯构件变形凝聚法分析

传统钢筋混凝土非线性分析大多采用以连续介质力学为基础的非线性有限元方法,侧重数学模型的描述,难以体现开裂截面局部转角和塑性铰等宏观变形特征。从物理模型的观点出发,提出能够反映宏观变形特征的变形凝聚法。在一维弹性问题分析的基础上,提出钢筋混凝土受弯构件基于变形凝聚概念的三阶段分析方法,按平均裂缝间距划分单元,与物理模型相吻合,且计算效率高。编制程序对同济大学预应力研究所近期完成的高强钢筋混凝土受弯构件系列试验进行了模拟,试验结果与程序计算结果吻合良好,表明该新方法是合理可行的。     

G550高强冷弯薄壁槽钢受弯构件力学性能与设计方法

为了研究高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的力学性能和设计方法,对3种板件加劲形式的G550高强冷弯薄壁型钢槽形截面受弯构件进行了试验研究和有限元参数分析。结果表明,板件加劲形式对高强冷弯薄壁槽钢受弯构件屈曲模式和受弯承载力有显著影响,翼缘V形加劲比腹板V形加劲能够更有效地提高构件抗弯承载力,构件抗弯承载力的变化规律与屈曲模式有关。根据有限元参数分析结果,在已有直接强度法基础上回归出适用于高强冷弯薄壁槽钢受弯构件的直接强度法修正公式。     

部分预应力混凝土双向受弯构件抗裂度的计算

根据１２根按正交设计原理设计的部分预应力砼双向受弯构件的试验研究，将矩形截面的双向受弯问题转换成等效梭形截面的单向受弯问题，推导了抗裂度的两种计算表达式，其中引入拉区塑性系数的抗裂度计算方法，简便实用，和砼结构设计规范（ＧＢＪ１０－８９）中预应力单弯构件抗裂度的计算方法相一致，所述方法计算值和试验值符合程度较好。     

预应力混凝土受弯构件反向变形控制与验算方法

目前,国内外有关标准和文献对预应力混凝土受弯构件的变形控制对象都是总变形值,按照这一规定,常常出现这样一种现象：外载引起的变形很大,反拱值也很大,但总变形值满足规范要求,此时构件使用功能不佳。针对这一问题,我们经过试算,提出了反向变形限值。对预应力混凝土受弯构件反向变形影响因素进行了分析,对采用限制有效压应力来间接控制预应力混凝土受弯构件反向变形的方法进行了探讨,提出了预应力混凝土受弯构件控制截面有效压应力的限值建议。     

不锈钢箱形轴压构件整体稳定承载力计算方法

为研究不锈钢箱形轴心受压构件的整体稳定承载力,采用ANSYS软件对不锈钢轴压构件进行了非线性有限元模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,验证了所建立有限元模型的准确性.采用经试验验证的有限元模型对具有不同几何初始缺陷、截面残余应力、材料力学性能、截面宽厚比以及长细比的不锈钢工字形构件整体稳定承载力进行参数分析,通过对比确定材料力学性能、构件长细比为影响承载力的主要因素.在参数分析的基础上,依据稳定承载力的数据拟合结果提出了整体稳定系数的三段式计算方法,并将该计算方法与试验数据进行对比,表明此计算方法可较准确地计算不锈钢箱形轴心受压构件整体稳定承载力.     

钢筋混凝土梁的弯曲性能尺寸效应试验研究

进行了抗压强度为46.5～50.6MPa,截面高度为250～1 000mm的钢筋混凝土试件弯曲性能试验。与相同尺寸和配筋的高强混凝土试件(fcu=72.1～72.4MPa)的试验结果进行了对比分析,从受弯承载力和变形能力两个方面研究了钢筋混凝土试件的受弯性能尺寸效应。研究表明,截面尺寸的变化对钢筋混凝土构件的名义开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩没有明显影响,对位移延性和塑性铰区塑性转动能力有显著影响,试件的位移延性系数和塑性铰转动能力随截面高度的减小而减小,并且普通混凝土试件和高强混凝土试件的尺寸效应规律基本相同,与混凝土强度无关。试验结果表明,不同混凝土强度和截面高度试件的塑性铰区长度均为1倍截面有效高度。     

预应力混凝土受弯构件反向变形控制与验算

为解决国内外有关标准和文献对预应力混凝土受弯构件的变形控制不完善的问题,结合工程实践,经过试算,提出了反向变形限值.对预应力混凝土受弯构件反向变形影响因素进行了分析,对采用限制有效压应力来间接控制预应力混凝土受弯构件反向变形的方法进行了探讨.对于预应力混凝土板,以计算跨度、跨高比及控制截面预应力筋的位置为影响因素,计算得到了预应力混凝土板控制截面有效压应力限值.对于预应力混凝土梁,以计算跨度、跨高比及梁的负荷范围为影响因素,分析得到了梁控制截面有效压应力变化规律,并计算得到了预应力混凝土梁控制截面有效压应力限值计算公式.     

6082-T6铝合金构件受弯承载力计算方法

为获得6082-T6铝合金箱型截面构件受弯承载力的计算方法,通过24个材性试验和19根箱型截面构件三点弯曲试验结果,在ABAQUS有限元模型获得弯曲试验结果验证的基础上,对468根铝合金三点弯曲构件进行数值模拟分析.鉴于现行美国、欧洲和中国铝合金设计规范在计算受弯构件的承载力时,均未考虑板组效应的影响,且计算过程繁琐,结果相对保守,针对6082-T6铝合金箱型截面受弯构件,基于直接强度法,提出了考虑材料非线性特征和构件初始缺陷的受弯承载力计算方法.最后,将本文提出方法的计算结果与试验数据及各国规范计算结果进行对比,结果表明:本文提出的计算方法具有较高精度,且使用简便,可较好预测6082-T6铝合金箱型截面三点弯曲构件的受弯承载力.     

锈蚀钢材偏心受压钢柱承载性能退化规律

为研究腐蚀损伤对偏心受压钢柱承载性能的影响,首先对7根H型钢构件进行了最长达3 a的户外暴露盐雾加速腐蚀试验,并从各锈蚀钢构件端部截取板材试样进行力学性能试验,建立了各项力学性能参数与锈蚀率的关系式.然后分别对2根未锈蚀H型钢柱和7根锈蚀H型钢柱进行承载力试验,结果表明:随着锈蚀程度的不断加深,H型钢柱的承载力、刚度、位移延性系数呈逐渐下降趋势,对应失稳变形呈逐渐增大趋势;腐蚀损伤削弱了锈蚀钢柱的刚度和应变强化效应,影响了锈蚀钢柱的塑性性能,导致塑性发展系数随锈蚀率的增大而减小.最后,利用验证后的有限元模拟方法对不同截面尺寸和长度的压弯钢柱进行数值计算分析,建立了偏心受压钢柱的整体稳定承载力、塑性发展系数随锈蚀率的退化规律公式.     

配置500MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验研究

采用两点对称集中的同步分级加载方式,对14根配500 MPa钢筋的混凝土梁进行静力加载试验,了解其受弯破坏形态、受弯承载力、裂缝分布及变形等情况,为工程中推广应用500MPa钢筋提供试验依据。同时对其中6根配置表层钢筋的混凝土梁进行受弯承载力、裂缝形态及变形的对比分析。试验结果表明,此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件基本相同,可按照现行《混凝土结构设计规范》计算试验梁受弯承载力和变形,但裂缝宽度计算值偏大。同时,在构件的混凝土保护层中配置表层钢筋能有效控制裂缝间距和裂缝宽度,并能在一定程度上提高构件的刚度。根据试验结果,建议了此类构件的裂缝间距和裂缝宽度计算公式。     

钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能研究

为了对不同夹层混凝土强度的钢-混组合截面外包薄钢组合管梁抗弯性能进行分析,通过试验和有限元软件模拟相结合的方法,选用外层为薄壁不锈钢管,内层为钢管,双壁管中间分别喷注混凝土强度等级为C20、C40、C60的三种试件,采用分级加载方式对试件进行加载,试验结果与有限元软件模拟的结果相吻合。研究结果表明:随着混凝土强度的提高,试件的抗弯承载力提高、延性增大,能发生较大的塑性变形以吸收能量。     

不锈钢普通螺栓抗剪连接破坏模式的数值研究

本文采用ABQUAS大型有限元软件,研究静剪力作用下不锈钢普通螺栓连接节点性能.板件及螺栓均采用C3D8单元,材料模型为多线性弹塑性模型,考虑法向线性接触和切向库伦摩擦接触.数值模型建立时依据国外已有的试验研究,进行几何参数、材料力学参数、接触参数的设置.将数值分析的结果与试验结果进行比较,确定有限元模拟的可靠性.建立不锈钢普通螺栓连接不同几何模型,进行数值分析,提出数值分析时连接破坏模型的确定原则以及极限位移和荷载的确立方法.     

焊接加固热作用对工形截面压弯钢构件承载性能的影响

为研究焊接加固热作用及不同初始负载对工字形压弯钢柱承载性能的影响,基于考虑热影响的热结构耦合分析方法进行了热源模型热输入改进,并考虑初始几何缺陷、初始残余应力及摩擦等,完成了不同负载下焊接加固的3个工字形压弯钢柱的模拟分析。研究了焊接位移时程、腹板应力应变重分布及荷载位移关系,通过有限元分析与相应试验结果对比验证,进而获得了试验无法获得的焊接温度场、翼缘与加固板间的焊接应力应变重分布以及翼缘边缘屈服承载力等结果,并将承载力结果与规范计算结果对比,考察了现有设计方法。结果表明,焊接顺序决定焊接变形的发展过程,焊接热输入和初始负载共同决定持载焊接的位移变化范围和焊接残余变形的大小;初始负载越大,应力应变重分布往偏心受力方向发展更多,承载力越低,而初始残余应力不影响极限承载力;采用考虑热影响的有限元方法具有一定可行性和总体安全性,规范设计方法仍有可提升空间。     

Q235钢应变释放系数塑性修正问题的研究

针对盲孔法测量高残余应力时因塑性效应引入的测量误差问题,对Q235钢应变释放系数的塑性修正问题进行研究.通过分析应变释放系数标定的原理及Q235钢的本构关系模型,采用有限元法仿真计算Q235钢在弹性阶段和塑性阶段的应变释放系数,指出塑性阶段的应变释放系数需要修正;给出基于参量S的修正公式,用于修正高残余应力引起的测量误差,并应用于高残余应力焊接件的测量试验中.结果表明,在弹性阶段,有限元仿真计算与实验结果一致性较好;在塑性阶段,给出的修正公式对于高残余应力的测量有着较好的修正效果,从而拓展盲孔法残余应力测量装置的应用范围.     

Experimental and analytical studies on the deformability of a precast RC shear wall involving bolted connections

To study the deformability and ductility of an innovative precast shear wall joined by bolted connections,experimental tests were conducted on two test walls under monotonic and cyclic loading,respectively;subsequently,theoretical analysis was performed on the deformation performance of the shear wall assembly.The test results confirmed the favorable deformability and ductility of the specimens.The top displacement of the shear wall assembly was analytically decomposed into several constituent parts,the theoretical formulae of which were subsequently deduced.The compositional analysis demonstrated that the top displacement of the test wall was primarily induced by the elastic deformation of the upper wall panel(UWP),the relative slippages within the bolted connections,and the flexural deformation within the plastic region of the UWP,while the constituent part contributed by the deformation in the connecting steel frame can be neglected.     

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力，提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概 念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋，利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损 伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例，用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响，确认了配置少量碳纤维可 以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法，以不同强度和不同形式的地震波作为输入 条件，根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析 结果表明，如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋，在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混 凝土桥墩.