不同路径对Q235钢材高温性能的影响

为了研究温度和应力变化历史对钢材高温性能的影响,采用MTS809和MTS653试验系统对我国建筑结构中常用的Q235钢材进行了不同温度-应力路径下的材料高温性能试验。其中用MTS809系统控制试件荷载大小,用MTS653系统控制试件温度变化,两套试验系统同时使用,从而可以同步测得试件在各个时刻的应力、应变和温度值。试验得到Q235钢材在各种不同温度-应力路径下的性能以及应力(应力增量)与应变(应变增量)、温度(温度增量)与应变(应变增量)之间的相对变化规律曲线,结果表明同一种钢材在不同路径下表现出各不相同的材料性能,其应力、应变和温度三者之间呈现出不同的关系。从而提出了钢材的高温性能不仅与温度状态有关,还受温度-应力历史的影响,采用因路径而异的应力、应变、温度三者关系进行钢结构高温性能分析将更为精确。     

基于广义热弹性理论的多孔地基在移动荷载作用下的特性研究

 基于广义热弹性理论,引入热松弛时间,对Biot波动方程进行修正,建立了考虑温度效应的多孔饱和地基在移动荷载作用下的动力控制方程。利用Fourier变换方法,得到地基中温度增量、应力、位移和孔隙水压力在变换域中的一般解,结合热源输入条件和地基边界条件,确立时域内的温度增量、应力、位移和孔隙水压力的积分形式解答。利用Fourier逆变换方法和自适应数值积分算法得到了相应的数值结果。结果可退化为静荷载作用下的弹性地基解答,并与经典Flamant解进行比较,显示出较好的一致性。通过数值计算讨论不同的热源输入对地基温度增量场、应力场、位移场以及孔隙水压力的影响。结果表明：温度增量场受热源输入条件的影响很小,而应力、位移和孔隙水压力受热源输入的影响很明显。     

复杂循环应力路径下冻结粉质黏土的变形特性与安定性行为研究

复杂循环应力路径下冻土的变形特性与安定性行为研究对寒区工程的长期稳定性具有重要作用。为分析不同复杂循环应力路径对冻土变形特性与安定性行为的影响,设计不同温度同一水平下的5种循环应力路径,即三轴循环应力路径（TCSP）、定向循环应力路径（DCSP）、圆形循环应力路径（CCSP）、椭圆循环应力路径（ECSP）和心形循环应力路径（HCSP）,分析了粉质黏土的轴向累积塑性应变,同时利用3种安定性评价准则对结果进行评估。研究结果表明：不同温度5种循环应力路径下的轴向累积塑性应变满足DCSP>ECSP>HCSP>CCSP>TCSP。安定性评价结果表明,定向循环应力路径对土体的安定性行为影响最大,在3种准则下都属于增量破坏。在-15℃时,心形循环应力路径与椭圆循环应力路径试验结果在Chen-准则评估下也属于增量破坏。     

统一硬化模型在FLAC3D中的开发及实现

统一硬化模型（UH模型）能够描述超固结土的硬化、软化、剪胀和剪缩等应力-应变特性以及应力历史对土的影响。基于增量弹-塑性模型的基本假设,根据一元二次方程的解法,推导出塑性因子的表达式,由变换应力公式推得变换应力增量与真实应力增量的关系,进而得到UH模型在FLAC3D中的计算格式。基于FLAC3D软件提供的二次开发平台U...     

基于原位试验的空间结构铸钢节点受力性能研究

铸钢节点由于具有良好的整体性和可塑性,被广泛应用于空间结构的复杂节点。因构造及受力复杂,铸钢节点的整体工作性能受到重点关注。为掌握铸钢节点在实际工程中的受力性能,采用原位试验与仿真计算相结合的手段,对某大跨屋盖的铸钢节点进行了研究。通过原位试验获得活动屋盖移动荷载作用下产生的实测应力增量。通过有限元整体计算与局部应力分析相结合的方法,获得铸钢节点理论应力增量以及整体应力状态。通过实测应力增量与理论增量的对比,对铸钢节点受力性能进行了评价。     

基于挠度的体外预应力梁应力增量统一算法

体外预应力筋应力增量的计算,是体外预应力结构在两种极限状态设计中的关键问题之一.由结构变形前后的几何关系,推导弹性阶段体外预应力筋应力增量的计算公式,并以此建立力筋应力增量与梁体跨中挠度的关系,进一步延伸到承载力极限状态力筋应力增量的计算,使体内、体外无黏结预应力筋在两种极限状态下应力增量的计算得到统一.公式考虑组合荷载作用的情况,并反映二次效应的影响.在以上推导的基础上,建立极限状态下应力增量计算的实用方法,方便工程应用;对美国学者Naaman所提出的黏结折减系数法进行改进,从理论上推导极限状态下的黏结折减系数;从减小二次效应的角度,对转向块的布置位置进行优化.最后,应用该方法与围内外3批试验进行对比,计算结果与试验结果吻合良好.     

轴对称荷载下饱和地基热-水-力耦合动力响应

基于Biot波动理论,通过建立饱和地基的热-水-力耦合动力响应的控制方程,对轴对称荷载作用下半无限地基的热-水-力耦合动力响应问题进行探讨。利用Hankel变换技术,得到外荷载作用下地基中温度增量、应力、位移和孔隙水压力积分形式的解答。利用Hankel数值逆变换得到计算结果,对热-水-力耦合条件下地基土体中温度增量、应力、位移和孔隙水压力响应的分布进行分析,并与水-力耦合动力响应情况下的结果进行比较。     

围岩多场耦合分析及工程应用研究

根据深部围岩的三高特性:高应力、高温度和高渗流,建立了温度-渗流-应力三场耦合的控制方程,采用有限元法进行了求解。考虑了围岩的蠕变及破坏之后的应力迁移,并推导了有限元增量表达式。考虑温度和渗流的影响,给出了围岩不稳定体加固设计方法。将提出的计算方法应用于工程实例进行了分析,结果表明本文提出的方法是可行的。     

与600 MPa钢筋混合配置的预应力筋应力增量的试验研究

通过配置600 MPa钢筋的无黏结部分预应力混凝土梁受弯试验,分析了无黏结预应力筋应力增量的发展规律及其影响因素,提出了配置600 MPa钢筋的部分预应力混凝土梁的无黏结预应力筋极限应力增量计算式。试验结果表明：中前期普通钢筋主要承受拉应力,预应力筋应力增量发展较为缓慢;当普通钢筋屈服后,预应力筋应力增量显著提高,从而保证600 MPa钢筋强度得以充分发挥。采用文中算式验算了69根试验梁的无黏结预应力筋极限应力增量,计算值与实测值较为接近,分析结果表明该算式计算准确性较好,适用范围合理。     

基于整体变形的部分预应力混凝土梁无粘结筋极限应力增量研究

通过研究无粘结预应力混凝土结构极限应力增量与结构整体变形的关系,提出了一种基于挠度和支座转角的无粘结预应力筋极限应力应力增量的计算方法;并通过理论推导建立了预应力筋极限应力增量与跨中挠度和支座转角的公式,进而利用该计算公式统一了连续梁和简支梁在不同荷载条件和约束分布下的计算。对比了国内外142根试验梁(包括简支梁和连续梁)极限应力增量的试验结果和各计算方法计算所得的结果,结果表明,本文计算方法计算得到的结果与试验结果的吻合程度较高,这说明本文计算方法具有较为广泛的适用性。     

两端固定工字钢短柱的温度应力试验研究

对两端固定的工字钢短柱的温度应力进行试验研究，给出的温度应力估算公式与试验结果符合性较好。研究结果表明：火灾中钢构件内力分析时，可把构件视为理想的弹塑性体；在弹性阶段，温度应力的增加只与温度相关，但初始应力的大小决定构件进入弹塑性阶段的温度（或时间）；从构件进入弹塑性后期到莱一截面形成塑性铰可经历较长的时间，为超静定钢结构在火灾条件下利用内力重分布提供了较大空间。     

能源地下连续墙温度应力的离心模型试验研究

为研究能源地下连续墙在换热过程中温度应力的变化及其对结构物的影响,通过离心机模型模拟地下连续墙在砂土地基中的换热过程。在50g的离心加速场内模拟地下连续墙对砂土地基的传热升温,并对砂土地基中的温度场及地下连续墙体应变进行了监测,计算得到墙体所受温度应力。试验结果表明:能源地下连续墙的砂土地基温度场分布与空间有关,温度的差异是能源地下连续墙上温度应力产生的主要原因。随着埋深的增加,模型受到的约束作用越强,其温度应力也越大,即实际中埋深越深的地下连续墙受到的温度应力越大。在温差相近的条件下,地下连续墙开挖侧的温度应力沿埋深方向上的增幅明显大于未开挖侧。     

上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响

为研究上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响,在ABAQUS中建立平面竖向弹性地基梁法模型,根据上海地区4种典型基坑概化模型和上海195个工程勘察报告和文献试验数据统计的典型土层强度参数,研究了每类基坑概化模型中不同强度参数对围护结构的最大水土压力、变形(最大位移)、内力(最大剪力、最大弯矩)以及支撑轴力的影响。结果表明:采用三轴固结不排水(CU)有效应力强度参数得到的围护结构变形和内力结果最小; 采用十字板不排水抗剪强度计算的结果相比有效应力强度参数结果无明显规律; 直剪固结快剪和CU总应力强度参数计算得到的结果较为接近,相比于有效应力强度参数结果,最大位移增量约为6%,最大水土压力增量为4%～5%,最大弯矩和剪力增量为7%～8%; 总体来看,目前上海基坑规范采用固结快剪总应力强度参数进行围护结构设计相比采用有效应力强度参数偏安全。     

地基不均匀沉降时超静定框架应力场的还原及应用

针对发生地基不均匀沉降的超静定框架结构应力场的还原问题,给出了基于结构力学矩阵位移法还原超静定框架结构体系应力场的计算原理。基于包含上部钢框架、独立基础和多维弹性地基支承的整体超静定结构体系的静力平衡条件和变形协调条件,建立了超静定结构的有限元计算模型。以实际监测工程为算例,采用MIDAS/Gen有限元软件计算还原了包含上部钢框架、基础和基底弹簧支座的整体超静定结构第二平衡状态下的应力场; 由实测的钢框柱柱脚位移值反算出基底弹簧支座各方向的弹性刚度,得出整体超静定结构第二平衡状态下的刚度矩阵及位移矩阵,从而求得监测初期和终期上部超静定钢框架结构各构件的内力计算值。最后,对比钢框架各构件内力的理论计算增量值与监测增量值。结果表明:构件各项内力理论计算增量值与监测增量值的相对误差均不超过40%,且构件各项内力理论值与监测值的增量变化方向一致,验证了基于矩阵位移法的超静定框架结构应力场还原方法的合理性和可行性。     

预应力加固混凝土框架梁体外筋应力增量试验研究

体外筋应力增量是体外预应力混凝土梁强度设计中的一个重要指标.通过对一组单跨框架梁的静载试验,总结了体外筋应力增量随荷载增长变化及其与梁跨中挠度近似成直线关系的规律;论证了由于框架柱对框架梁存在侧向约束的作用,降低了体外筋的有效预应力和应力增量,为体外预应力加固混凝土框架梁的设计提供了一些参考依据.     

体外预应力混凝土梁的预应力筋应力增量研究

为了推广体外预应力技术在混凝土结构,特别是在低强度混凝土梁加固中的应用,对12根体外预应力加固混凝土梁展开静载试验。结合模型梁抗弯性能的试验研究,重点分析预应力筋应力增量对抗弯承载力计算的影响。研究成果表明:预应力筋应力增量是影响体外预应力混凝土梁抗弯承载力计算精度的主要因素,试验结果表明,JGJ/T 92—2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》中关于体外预应力应力增量值100 MPa明显偏低,建议修订为170 MPa。     

低围压和疲劳载荷下砂岩的波速、模量及疲劳损伤(II)：岩石的力学特性

实验结果表明,岩石的弹性波速度VP,VS1,VS2随压力的升高而上升,随温度的升高而下降;平均应变随循环数(时间)的变化类似于一条蠕变曲线。根据不同温区应变速率随时间的增长不同,将它分为3个蠕变阶段。随循环数的增加,温度不断上升,岩石标本的热损伤和疲劳损伤累积,使岩石标本内部的微观结构劣化,强度降低,最终促使标本宏观破坏。这对大型地下工程抗震、核仓库的设计是很有意义的。     

非饱和重塑膨胀土各向等压加载试验研究

为分析裂隙和胀缩对非饱和膨胀土屈服和水量变化特性的影响,首先对重塑膨胀土试样进行常温条件的干湿循环,使其形成不同程度的裂隙和孔洞;其次以多功能土工三轴仪为研究工具,对已产生结构损伤的重塑土试样进行控制吸力为常数、净平均应力增大的各向等压加载试验。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,膨胀土试样裂隙和孔洞发育愈加明显,排水能力相应提高;同一吸力条件下,屈服应力随着干湿循环次数的增大而减小;同一干湿循环次数条件下,试样所受吸力越大,屈服应力则相应增大;干湿循环次数增多时,膨胀土的压缩指数在发生屈服前后呈现不同规律,前者一直增大,而后者可看作一常数。