钢筋混凝土短梁挠度的研究

分析了钢筋混凝土简支短梁和连续短梁实测荷载-挠度曲线的特征,剪切斜裂缝的出现引起钢筋混凝土短梁荷载-挠度曲线的明显转折,剪切刚度和剪切变形对钢筋混凝土短梁的挠度有较大影响.斜裂缝出现后,箍筋和水平腹筋对钢筋混凝土短梁的剪切刚度有较大影响,从而对钢筋混凝土短梁的挠度产生较大影响.对钢筋混凝土短梁,只考虑弯曲变形按现行设计规范计算所得挠度与试验实测挠度误差显著,剪切效应对钢筋混凝土短梁挠度的影响不可忽略.     

混杂纤维高性能混凝土深梁的剪切延性

采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验,通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析,利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明,钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大,超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用,钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性,最大提高达40.7%,但仍达不到延性破坏的要求,不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。     

低渗透油气藏清水压裂机理研究

清水压裂机理与常规水力压裂机理有较大的区别,清水压裂发生剪切破裂并产生剪切滑移,裂缝闭合后形成剪切裂缝。分析了井筒周围应力场、地层渗流压力以及裂缝面剪切应力,建立了裂缝应力强度因子模型,运用剪切破裂准则,推导出了清水压裂临界破裂压力模型和剪切位移模型。清水压裂适应性研究表明,运用清水压裂技术改造低渗透油气藏,增产效果显著。     

考虑粗糙度影响的黏土–混凝土接触面峰值剪切强度模型研究

结构物表面粗糙度是影响土体与结构接触面剪切力学特性的重要因素。为研究结构面粗糙度对接触面强度特性的影响,采用大型直剪仪进行不同粗糙条件下黏土–混凝土接触面剪切试验,分析粗糙度对接触面峰值剪切强度的影响规律,并揭示粗糙度对接触面剪切强度的影响机理。研究结果表明:不同粗糙度条件下黏土–混凝土接触面剪切应力位移曲线均表现为剪切软化型,且粗糙度越大,曲线的峰值点越明显。粗糙度的增大能显著提高接触面的峰值剪切强度,且粗糙度的影响存在临界值;不同粗糙接触面的剪切破坏面形态特征分析结果表明,剪切过程中光滑接触面主要发生界面剪切滑移破坏,随着粗糙度的增大,土体与结构面间的摩擦、咬合作用得到增强,导致接触面剪切破坏逐渐向土体内部剪切破坏发展。接触面的剪切强度主要由土体与光滑接触部分的界面剪切强度以及粗糙接触部分土体自身剪切强度组成,通过在Jewell界面强度模型中引入与粗糙度相关的粗糙效应系数,并提出了粗糙效应系数与粗糙度间的函数关系式,最终建立了考虑粗糙度的接触面峰值剪切强度模型;最后将不同粗糙度条件下的模型计算值与试验值进行对比分析,模型计算最大相对误差为11.01%,平均相对误差为4.74%,验证了本文模型的准确性与合理性。     

规则锯齿型软弱结构面剪切特性的数值分析

为了探讨规则锯齿型软弱结构面的剪切特性,利用FLAC3D建立岩体软弱结构面的三维计算模型,分析结构面的剪切强度和变形特征.结果表明：剪切应力和剪切位移的关系从初期的线性特征转变为非线性特征;软弱结构面和岩体的耦合作用导致结构面的等效粘结力和等效内摩擦角均小于二者的平均值;迎剪切方向的结构面主要发生剪切破坏,而沿剪切方向的结构面主要发生拉伸破坏.结构面的剪切强度与剪切速率成线性关系;随着结构面厚度的增加,试样的剪切强度逐渐减小.研究得到的结果可为理论分析和工程实践提供参考.     

无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应(研究生论坛）

为研究无粘性粗粒土直接剪切试验的强度尺寸效应,采用相同试样尺寸直剪仪对不同最大粒径无粘性粗粒土进行了直剪试验。试验土料最大粒径分别为40mm、20mm、10mm、5mm 和2mm ,各组土料具自相似质量分形结构以保证各土料孔隙特征相同,并采用预先植入竖直锡丝的方法测量剪切带宽度。试验结果表明：随最大粒径增大,剪切带宽度和强度增大,且当最大粒径大于试样高度的1/20时,产生明显的强度尺寸效应现象;咬合力c和内摩擦角φ随试样高度与最大粒径比值的增大而减小,且与其对数呈明显的线性关系;随最大粒径增大,强度尺寸效应逐渐明显的原因为剪切带内颗粒数减少,颗粒间接触力强力链容易形成。     

混杂纤维高性能混凝土深梁受剪性能试验

对18组钢一聚丙烯混杂纤维高性能混凝土深梁试件和2组高性能混凝土深梁对比试件进行受剪试验,分析混杂纤维高性能混凝土深梁受剪破坏过程及破坏形态,探讨混杂纤维对高性能混凝土深梁剪切初裂强度及抗剪极限强度的影响,结果表明：掺人适量的钢-聚丙烯混杂纤维,可使深梁水平及竖向分布钢筋应变明显减小,剪切延性得到提高,掺入混杂纤维后,无腹筋深梁剪切初裂强度平均提高20.3％,抗剪极限强度平均提高17.2％;有腹筋深梁剪切初裂强度平均提高70.1％,抗剪极限强度平均提高33.9％.     

新型波形钢腹板组合箱梁温度效应

针对由混凝土与钢材的热工参数差异显著而导致新型波形钢腹板组合箱梁温度效应突出的问题,考虑子梁微段平衡条件、子梁间变形协调条件和波形腹板剪切变形效应,建立竖向温度梯度作用下新型波形钢腹板组合箱梁相对滑移、内力和应力的理论计算方法. 对大温差地区的新型波形钢腹板组合箱型试验梁进行温度长期观测,拟合结构竖向温度梯度函数,通过该理论方法计算实测温度梯度下的结构温度响应,利用有限元模拟对本文理论进行验证. 结果表明,在实测温度梯度下,界面剪力、子梁弯矩和应力均沿梁纵向呈双曲余弦函数分布,层间相对滑移沿梁纵向呈双曲正弦函数分布. 是否考虑腹板剪切变形效应对组合梁梁端向跨中0.8 m范围的温度效应影响较大,对组合梁中部的影响可以忽略. 混凝土线膨胀系数、组合箱梁层间滑移刚度和界面温差对新型波形钢腹板组合箱梁温度效应的影响较大,在设计中应合理排布层间剪力连接件,考虑混凝土线膨胀系数的变异性对该类结构进行温度效应计算.     

组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁温度效应

钢-混凝土组合梁桥由于钢和混凝土热工参数的显著差异,使得该类结构在西北高寒、大温差地区受梯度温度影响较突出.以甘肃省某高速公路上一座组合桥面板-波形腹板钢箱简支组合梁为背景,考虑组合桥面板有效刚度、子梁微段内力平衡、子梁间变形协调和腹板剪切变形效应,建立组合箱梁桥温度效应解析计算方法;通过精细有限元数值模拟验证了其可靠...     

铝镁合金单搭接胶接接头应力分布及强度预测

针对铝镁合金单搭接胶接接头,建立了剪滞解析模型,得到接头剪切应力的一般分析方法,利用有限元模型验证了该方法的有效性。在三维弹塑性有限元模型的基础上,分析了铝镁合金单搭接胶接接头剪切应力、Von-Mises等效应力在胶层厚度、宽度方向上的分布规律,结合试验探讨了胶粘剂类型、胶层厚度、胶接搭接长度对胶接结构连接强度的影响。所得结果对胶接工艺金属材料与胶层属性匹配、接头强度预测及胶接接头性能优化具有指导意义。     

钢筋混凝土梁抗剪承载力的有限元分析

目前钢筋混土梁抗剪承载力分公式主要是根据试验回归得到的,而大多数试验的破坏是在纵向负筋没有屈服的情况下发生的,与正载面设计纵向钢筋服的假设不符,由此得到的抗剪承载力公式是否具有足够的可靠度尚需进一步研究,为此,利用有限元方法,根据塑性理论,考虑了混凝土单元开裂后的性能改变,以集中荷载作用下的钢筋混凝土矩形截面梁为例,分析其纵向钢筋量对抗剪设计所需要的箍筋量的影响,并对纵向钢筋屈服后无腹筋梁的抗剪承     

型钢高强高性能混凝土梁的抗剪性能分析

为了研究型钢高强高性能混凝土梁的抗剪力学性能,对9榀不同混凝土强度等级、剪跨比和加载方式的实腹式型钢高强高性能混凝土简支梁进行了静力加载试验,分析了型钢高强高性能混凝土梁的受力过程、剪切破坏类型及抗剪承载力的影响因素.基于型钢高强高性能混凝土梁的试验研究结果,对简支梁的加载和受力过程进行了有限元模拟.有限元分析结果与试验实测相关数据的对比分析表明,采用通用有限元分析程序ANSYS对型钢混凝土构件的受力过程进行数值模拟是可行的.在此基础上,进一步分析了简支梁的抗剪机理和力学性能,同时探讨了粘结滑移对构件力学性能的影响以及型钢、钢筋和混凝土应力应变的发展分布规律.研究成果为改进型钢高强高性能混凝土梁设计计算理论和有限元分析提供了试验依据.     

T型钢PEC梁抗剪性能研究

为研究T型钢PEC梁抗剪性能,对其进行试验,并用有限元模型与试验对比,结果吻合较好。在此基础上分析不同剪跨比下破坏模式及混凝土强度等级和箍筋间距对T型钢PEC梁抗剪性能的影响。分析结果表明,剪跨比为1和剪跨比为1.5时,均呈斜压破坏,剪跨比为2时,呈剪压破坏,3个试件均具较好延性;混凝土强度等级提高对抗剪有一定影响,可取混凝土等级为C30~C50;箍筋间距对抗剪强度影响较小,可取规范最大间距;相对于箍筋,型钢腹板承担较大的剪力。     

多室鱼腹式箱梁剪滞效应分析

针对鱼腹式箱梁应力及剪滞效应分布状态与传统箱梁不同的问题,通过使用有限元软件进行模拟分析,研究了鱼腹式箱梁在自重荷载作用下的真实受力状态,分析了引起鱼腹式箱梁剪滞系数非常规分布的原因,并为此类箱梁的设计、建设提供了经验和参考.结果表明,在自重荷载作用下,鱼腹式箱梁剪滞效应明显;腹板的变形平衡条件不同、剪力分配不均、各腹板中性轴变化速率不等是鱼腹式箱梁剪滞系数非常规分布的主要原因.     

钢结构箱形柱与工字梁刚性节点有限元分析

通过利用ANSYS对钢结构箱形柱与工字梁刚性节点进行有限元分析,研究钢框架结构在水平荷载的作用下,箱形柱与工字梁节点域的受力性能和隔板对节点刚度和强度的影响.根据对节点的有限元和理论分析,归纳出考虑隔板刚度和强度的节点变形公式,并且分析了梁截面宽度对隔板破坏模式的影响.研究结果表明:当梁翼缘较窄时,隔板的受拉区或受压区首先屈服;当梁翼缘较宽时,隔板首先受剪屈服.     

CFRP加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究

经外粘片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏模式外,经常会出现一种早期的剥离破坏模式,这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所造成.通过16根CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁的试验,主要研究纤维片材端部和裂缝附近的界面剪应力分布规律及其影响因素.研究结果表明:CFRP的剥离现象主要发生在CFRP的端部和跨中垂直裂缝的基部,纤维端部附近最大剪应力出现在CFRP端头处,而裂缝附近剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混凝土强度有关.     

高等级公路沥青路面剪应力分析与应用

基于线弹性层状体系理论，采用路面结构有限元法，探讨高等级公路沥青路面剪应力的分布规律、影响因素及其评价方法。通过选取不同路面结构参数，包括各结构层厚度、模量和泊松比等，在不同的点位，利用BISAR程序进行力学计算和分析，提出了沥青路面抗剪强度的确定和评价方法。研究结果表明：在不考虑各结构层材料性能和厚度时，最大剪应力均分布在距路表3cm深度范围内；影响剪应力的最主要因素是沥青层模量、泊松比和基层模量；对于普通3层沥青层面层结构，上面层和中面层应进行剪应力验算，下面层可根据实际情况确定是否进行验算；验算时，需找到准确的计算点位才能计算出各层内最大剪应力。     

铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度研究

为了在提高加固钢筋混凝土梁承载力的同时具有很好的延性和耗能能力,特别是满足侵蚀环境及寒冷环境中加固工程的需要,采用铝合金板加固钢筋混凝土梁是一个很好的解决办法。铝合金板通过粘贴层将力传给钢筋混凝土梁,故铝合金板与混凝土的粘贴粘结性能决定了铝合金板加固钢筋混凝土梁的效果。铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度作为铝合金板加固钢筋混凝土梁连接设计的基础,对其开展试验和理论研究。开展105个试件的铝合金板与混凝土面内单剪试验发现：对粘贴界面没有进行粗糙处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件均发生了混凝土层剥离破坏;界面剥离破坏的粘结性能远差于混凝土层剥离破坏,说明了对粘贴界面进行处理的必要性。通过试验得到铝合金板和混凝土连接的极限粘结荷载,根据铝合金板正应力的变化率与粘贴界面剪应力的关系,得到剪应力的分布曲线和有效粘结长度;假设剪应力沿有效粘结长度处处相等,得到了铝合金板与混凝土的粘贴试验粘结强度,并基于此讨论了界面处理、混凝土强度、铝合金板宽度、厚度和粘贴长度等因素对试验粘结强度的影响。结合试验数据的统计回归分析,提出计算铝合金板与混凝土的粘贴粘结强度的修正Niedermeier模型,得到了铝合金板与混凝土的有效粘结长度和粘贴粘结强度的理论计算公式,其理论值和试验值吻合较好,误差最大值为8.98%,平均值为0.004,标准差为0.041。研究成果为铝合金板加固钢筋混凝土梁的粘贴设计提供了理论基础。     

计算独柱墩帽梁承载力的改进撑杆-系杆模型

针对独柱式桥墩帽梁在承载能力极限状态下的设计计算问题,提出改进的撑杆-系杆模型来预测该类结构的极限承载力.以某座独柱式桥墩发生严重开裂的桥墩帽梁为背景,利用ANSYS的有限元弥散裂缝模型对开裂的桥墩进行非线性分析.计算结果说明,对于钢筋混凝土独柱墩帽梁这类剪跨比较小的构件,帽梁的弯剪复合受力十分复杂,基于经典的欧拉伯努利梁理论和铁木辛柯梁理论的设计计算方法不合适.对比数值分析的结果,提出基于节点区域双向拉压破坏的改进撑杆-系杆体系模型.该模型进一步考虑了弯起钢筋、箍筋以及混凝土抗拉强度对斜裂缝开展的限制作用,更能反映独柱墩帽梁在破坏阶段的受力特征.对比独柱墩帽梁常用的剪跨比下各理论的适用性可知,该改进模型结果与有限元模型的计算结果吻合.