爆炸荷载作用下钢管混凝土柱非线性分析

基于统一强度理论,推导了钢管混凝土柱的塑性极限弯矩和均布荷载作用下简支梁的极限位移。考虑爆炸反应过程中钢管混凝土柱质量和刚度改变产生的非线性影响,采用等效单自由度模型和逐步积分法,分析了爆炸荷载作用下钢管混凝土柱的动态响应。将理论计算结果与相关文献计算结果进行对比,验证了理论计算方法的正确性。研究结果表明:随着套箍系数的增大,塑性极限弯矩及极限位移增大;随着侧压系数的增大,塑性极限弯矩增大;考虑钢管对受压区混凝土抗压强度的提高比不考虑时塑性极限弯矩提高了12%~19%;提出的计算方法满足钢管混凝土柱抗爆分析的精度要求,可为钢管混凝土柱的抗爆设计和防护提供参考。     

加筋土坡坡顶极限荷载的研究

为探讨加筋土坡坡顶极限荷载的计算问题,假定破裂面为一过坡脚的斜平面,分别以传统塑性理论和广义塑性理论为基础,导出了加筋土坡坡顶极限荷载的计算公式,并与前人试验结果进行了对比分析。分析发现,基于2种塑性理论极限分析法导出的加筋土坡坡顶极限荷载计算公式,对于粘性土加筋土坡的计算结果相差不大,均可作为加筋土坡设计时的参考,而对于砂性土加筋土坡则建议采用基于传统塑性理论的极限分析法。并初步讨论了安全系数的取值问题。     

桉木制单板条斜向组合胶合木材料及连接性能试验研究

为研究一种桉木制单板条斜向组合胶合木,开展了7组木材力学性能试验,得到其顺纹抗拉强度、顺纹抗压强度、横纹抗拉强度、全部及局部横纹抗压强度和销槽承压强度;开展了12组共72个厚径比较大的单螺栓连接试验,研究受力与纹理方向、厚径比和木材种类对破坏模式的影响,采用GB/T50708—2012和欧洲规范Eurocode 5对承载力设计值及标准值进行计算,以SPF胶合木试验结果为参考,结果表明:桉木制单板条斜向组合工程木内嵌钢板单螺栓连接试件有单个塑性铰与两个塑性铰两种破坏模式,顺纹试件极限荷载平均值较SPF胶合木大5%~56%,等效屈服荷载相当;横纹试件极限荷载平均值与等效屈服荷载平均值较SPF胶合木大4%~34%。对于单个塑性铰与两个塑性铰破坏,依据GB/T 50708—2012及欧洲规范Eurocode 5对内嵌钢板单螺栓连接节点设计有较高的安全性,但单个塑性铰破坏计算值较高,两个塑性铰破坏计算值较低。     

基于广义塑性铰线法的压弯钢构件极限承载力计算

采用广义塑性铰线法对H形截面钢构件绕强轴压弯区段板件组的极限状态进行了分析,并选用合理假定求解受压翼缘屈曲后达到的极限承载力;分析了表征极限状态截面的应力分布,并研究了周边板件约束与受压翼缘板件厚实程度对屈曲翼缘发展塑性的影响;采用考虑板件屈曲相关的等效荷载法分析了构件截面极限状态应力分布,针对广义塑性铰线法相对于传统塑性铰线法的适用性拓展及其应用现状,分析其存在的问题并做出解答;将计算结果与试验结果及有限元结果进行了对比。结果表明:基于广义塑性铰线法可准确预判构件绕强轴压弯的极限承载力。     

PC连续梁塑性设计的极限等效荷载平衡法

对于预应力混凝土连续梁的正截面承载力计算及内力重分布设计,探讨一种概念清楚、计算简捷的方法。提出了"极限等效荷载平衡"的概念,将预应力混凝土连续梁简化为承受轴向力和剩余使用荷载的普通钢筋混凝土梁。给出了极限承载力平衡法的极限承载力计算简图和计算公式。讨论了主弯矩、次弯矩、预应力轴力对极限承载力及塑性内力重分布的影响,对预应力混凝土连续梁内力重分布的试验数据进行了分析,并提出了内力重分布的弯矩调幅系数的建议值。     

内嵌墙板钢框架等效多杆模型研究

等效单杆模型在弹性阶段可以较好的模拟内嵌墙板钢框架结构中内嵌墙板的作用,但当结构进入塑性后,等效单杆模型将无法真实反映整体结构的响应.为此,根据轻质内嵌墙板在侧向水平荷载作用下的变形及应力分布规律,提出了可用于内嵌墙板钢框架结构弹塑性分析的等效多杆简化模型,并根据精细化的实体模型分析结果对该模型的可行性和有效性进行了验证,确认等效多杆模型可以准确地模拟地震荷载作用下内嵌墙板钢框架结构的抗震性能.     

钢结构构件高温极限承载力计算方法研究

以损伤场为基础,综合考虑损伤对材料弹性以及塑性两方面性能的影响机制,通过计算得出等温线对应的位置,基于折减的方法寻找到等效截面,当获得此信息后依据常温环境中的强度计算出构件对应的极限荷载情况。研究表明,基于等效原理有助于展开等效截面计算,且此方法具有可行性,可提高计算工作效率,较为简便地得出计算结果。     

考虑梁板相互作用的现浇混凝土肋梁楼盖静力试验与理论分析

为研究现浇混凝土双向板肋梁楼盖梁板的相互作用,对柱支承混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板和边区格板模型进行了竖向加载试验,观测了这两种区格板模型中板、梁及柱的裂缝发展及破坏过程;分析了梁、板的荷载-挠度曲线以及板、梁和柱的荷载-钢筋应变曲线;采用线弹性理论、塑性理论和等效框架法分别计算了板控制截面的弯矩值并与试验值进行比较。根据试验与分析,对楼盖结构中梁与板的相互作用进行了分析。结果表明：这两种区格板肋梁楼盖模型均发生梁 板破坏模式;按线弹性理论和塑性理论（板破坏模式,不考虑梁板相互作用）所得板控制截面弯矩值与试验值差别较大,而按等效框架法和塑性理论（梁-板破坏模式,考虑梁板相互作用）所得弯矩值与试验值吻合较好。按塑性理论的梁 板破坏模式,分析了这两种区格板楼盖的极限荷载,分析结果与试验结果比较吻合。     

部分预应力混凝土结构的非线性分析

部分预应力混凝土结构在使用阶段允许截而开裂,但最大裂缝宽度不能超过规定值,由于裂缝的存在,结构处于非线性工作状态.将张拉后预应力筋对结构的作用采用等效荷载法转化为等效外荷载,等效外荷载包括作用在节点处的等效节点荷载及作用在单元上的等效节间荷载,而后利用柔度法处理节间荷载的优势,即柔度法采用内力形函数联系单元的节点和单元内部,节间荷载引起的各截面荷载和变形的变化可以比刚度法更为方便的引人计算这一特点,编制了基于柔度法的非线性分析程序对一榀无黏结预应力框架进行计算.从计算得到的曲线来看,用等效荷载法模拟框架结构梁中预应力的作用,并采用柔度法进行预应力框架的非线性分析,计算结果与试验结果吻合较好.     

刚架结构极限承载力可靠性分析

本文根据塑性极限分析的基本原理,利用塑性极限分析的上、下限定理(静力法和机动法)确定刚架结构的塑性极限承载能力,进而由塑性极限荷载和外荷载建立了极限承载能力的极限状态方程,对刚架结构进行了可靠性分析,并与传统的计算方法进行对比.     

无粘结预应力混凝土梁塑性铰的研究

在总结配筋混凝土受弯构件等效塑性铰研究现状的基础上,通过对无粘结预应力混凝土梁的仿真模拟试验和理论分析,建立了适于无粘结预应力混凝土受弯构件的等效塑性铰长度计算公式,为无粘结预应力混凝土结构的塑性设计方法研究提供了参考依据。     

圆柱形网壳的塑性极限分析

本探讨了圆柱形网壳结构的塑性极限分析，在分析过程中，采用拟壳法将圆柱形网壳结构等效为连续的夹层壳，然后对等效夹层壳进行塑性极限分析，由于夹层壳结构的极限条件是线性的，因而在求解时问题得到了大的简化，鉴于有矩理论的复杂性，本在作极限分析时，采用了无矩理论和半无矩理论的平衡方程分别作为中短壳和长壳的平衡方程。     

Residual stresses in press-braked stainless steel sections,II: Press-braking operations

The manufacturing process of cold-formed thin-walled steel members induces cold work which can be characterized by the co-existent residual stresses and equivalent plastic strains and has a significant effect on their structural behaviour and strength. The present paper and the companion paper are concerned with the prediction of residual stresses and co-existent equivalent plastic strains in stainless steel sections formed by the press-braking method. This manufacturing process consists of the following two distinct stages: (i) coiling and uncoiling of the sheets, and (ii) press-braking operations. This paper first presents an analytical solution for the residual stresses and the co-existent equivalent plastic strains that arise from the second stage while a corresponding analytical solution for the first stage is presented in the companion paper. In both solutions, plane strain pure bending is assumed and the effect of material anisotropy is taken into account. On the basis of these two analytical solutions, an analytical model is presented to predict residual stresses and equivalent plastic strains in press-braked stainless sections. The predictions of the analytical model are shown to be in close agreement with results from a finite element-based method, demonstrating the validity and accuracy of the analytical model. The analytical model provides a much simpler method for the accurate prediction of residual stresses and equivalent plastic strains in different parts of a press-braked stainless steel section than a finite element-based method.     

土质边坡地震稳定性状态判定方法研究

基于有限元强度折减法,对地震作用下土质边坡稳定性状态判定方法进行了研究。探讨了地震作用下坡体内部等效塑性应变区贯通率的计算方法,并利用有限元计算和统计分析方法建立了地震作用下坡体内部等效塑性应变区贯通率与边坡动力安全系数的对应关系。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2013)中边坡稳定性状态与边坡安全系数的对应关系,从而实现了利用坡体内部等效塑性应变区贯通率来判别边坡地震稳定性状态的方法。结果表明:当等效塑性应变区贯通率K=100%时对应边坡稳定性状态为不稳定,当等效塑性应变区贯通率100%K≥90%时对应边坡稳定性状态为欠稳定,等效塑性应变区贯通率90%K≥85%时对应边坡稳定性状态为基本稳定,等效塑性应变区贯通率K85%时对应边坡稳定性状态为稳定。研究结果对于震后边坡稳定性的快速评价将具有重要的借鉴意义。     

能力曲线折线简化方法对比研究

将结构的能力曲线简化为二折线是确定结构的恢复力骨架曲线特征点（屈服点和屈服后刚度）、计算结构延性和等效阻尼比的关键。文中介绍了三种曾经建议的由结构能力曲线确定等效屈服点和屈服后刚度的方法,对三个框架结构算例采用上述建议方法计算的等效屈服力和屈服位移进行了对比分析,并以此屈服点和屈服后刚度作为等效单质点体系的恢复力骨架曲线,采用非线性动力时程分析法计算了等效单质点体系在罕遇地震下的最大弹塑性位移,通过与杆系模型非线性动力分析法计算的顶点位移对比,从而得到关于能力曲线简化方法的建议。     

岩体等效强度参数确定的理论和方法

 从能量等效的角度研究岩体的等效强度参数,采用变形加固理论中的塑性余能为等效指标确定复合介质的强度参数,详细推导用于等效复合介质强度参数的等效计算表达式。该表达式表明了复合介质变形和强度参数之间的相关性,通过数值算例研究材料变形参数对强度参数的影响程度以及材料不同配比下复合介质强度参数的变化规律,表明塑性余能等效方法在确定岩体强度参数上的可行性。     

Residual stresses in press-braked stainless steel sections,I: Coiling and uncoiling of sheets

The manufacturing process of cold-formed thin-walled steel members induces cold work which can be characterized by the co-existent residual stresses and equivalent plastic strains and has a significant effect on their structural behaviour and strength. The present paper and the companion paper are concerned with the prediction of residual stresses and co-existent equivalent plastic strains in stainless steel sections formed by the press-braking method. This manufacturing process consists of the following two distinct stages: (i) coiling and uncoiling of the sheets, and (ii) press-braking operations. This paper presents an analytical solution for the residual stresses and co-existent equivalent plastic strains that arise from the first stage. In the analytical solution, the coiling–uncoiling stage is modelled as an inelastic plane strain pure bending problem; the stainless steel sheets are assumed to obey Hill’s anisotropic yield criterion with isotropic hardening to account for the effects of material anisotropy and nonlinear stress–strain behaviour. The accuracy of the solution is demonstrated by comparing its predictions with those obtained from a finite element analysis. The present analytical solution and the corresponding analytical solution for press-braking operations presented in the companion paper form an integrated analytical model for predicting residual stresses and equivalent plastic strains in press-braked stainless steel sections.     

带有剪力墙(筒体)结构静力弹塑性分析方法与应用

按照弹塑性性能等效、内力等效的原则,介绍了一种采用“等效柱”代替框剪结构中的剪力墙进行静力弹塑性分析的新方法,从而能够按照柱单元的塑性铰来模拟实际结构中剪力墙的塑性性能,并在实际工程中得到了应用,获取了静力弹塑性分析中剪力墙的各种有用的信息,其中包括层间位移、塑性铰出现的先后顺序、位置,以及塑性铰破坏的类型和破坏的程度等。结果表明,该方法是目前对带有剪力墙(筒体)结构进行静力弹塑性分析的有效方法。     

矩形截面混凝土空心墩塑性铰长度分析

在延性抗震设计中,等效塑性铰长度直接影响到桥墩位移能力的估算,其计算的准确性对于桥墩抗震性能的评估至关重要。现有规范中等效塑性铰长度公式大多是由实心墩试验得到的,鉴于空心墩与实心墩的性能差异,这些公式对空心墩的适用性尚有待深入研究。通过7个不同设计参数的矩形截面空心墩拟静力试验,观测并分析不同构件塑性铰区损伤演化及变化趋势,研究剪跨比、纵筋率、配箍率对墩底塑性铰分布形态的影响。基于国内外等效塑性铰长度计算公式与试验结果的对比分析,发现：塑性铰长度随墩身计算长度的增大而增大,配箍率、纵筋配筋率对其有一定影响;在现有规范及文献中,Telemachos、Eurocode8、高振世的塑性铰长度计算值与实测值较为接近,适于估算矩形空心墩的塑性变形能力。     

竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度研究

竖波钢板组合剪力墙因内嵌波形钢板的几何形状优势，表现出良好的抗震性能。在基于性能的抗震设计要求下，竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度的确定对合理评估其塑性变形能力至关重要，但国内外已有公式均难以体现其复杂的组合作用，有待提出针对性的简化计算式。基于课题组前期试验成果，通过对竖波钢板组合剪力墙试验破坏现象和受力机理的分析，采用OpenSEES软件，建立有限元模型。扩展研究波形钢板几何参数、约束边缘H型钢柱、分布钢筋配置、混凝土强度、设计轴压比以及剪力墙高宽比等参数对等效塑性铰长度的影响规律，发现使用波形钢板含钢率可以更有效地反映波形钢板几何参数对等效塑性铰长度的影响，而混凝土强度和分布钢筋配箍率与等效塑性铰长度呈负相关。通过理论分析和推导提出多参数控制的竖波钢板组合剪力墙等效塑性铰长度简化计算式，该式适合于估算竖波钢板组合剪力墙的塑性变形能力，可以用于该类剪力墙的弹塑性分析。