考虑极值风速方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法研究

对于围护结构的设计风荷载（一定重现期的极值风压）,目前工程上普遍采用最不利值方法进行估算,这类方法不符合概率统计意义。只有统筹考虑极值风速和极值风压系数的随机性、方向性及相关性才能给出较为准确的设计风荷载。为此,提出一种全面考虑极值风速和极值风压系数随机性和方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法。首先,提出了极值风压计算所需的三个要素,即各风向的极值风速分布、Cook-Mayne极值风压系数和风向相关性;然后,通过极值风压的概率分布理论分析,给出一个以上述三要素为输入的计算过程简便实用的围护结构风荷载估算公式;最后,以上海地区一栋高层建筑为例,通过与工程上常用最不利值方法相比,验证了本文方法的精确性和实用性。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

钢结构用自锁式单向螺栓抗拉刚度分析模型

对8.8级和10.9级的M16和M20共4种型号的国产单向螺栓STUCK-BOM进行了轴向拉伸试验,每种型号的单向螺栓采用3种不同厚度连接钢板进行轴向拉伸,得出了各组试验单向螺栓轴向抗拉刚度;对单向螺栓的轴向拉伸过程进行了理论分析,通过理论推导得出了3种轴向变形的理论计算公式,并由此得出了单向螺栓轴向抗拉刚度的理论计算公式;将单向螺栓轴向抗拉刚度理论值与试验值进行比较。结果表明:单向螺栓轴向拉伸存在单向螺栓拔出破坏和单向螺栓螺杆拉断破坏2种破坏模式;单向螺栓的轴向变形可分为螺杆轴向变形、套筒轴向变形以及套筒与锥头间滑移的轴向分量3个部分,其中套筒与锥头间滑移的轴向分量对轴向抗拉刚度起控制作用;单向螺栓轴向抗拉刚度理论值与试验值吻合较好,单向螺栓轴向拉伸理论分析模型具有较好的可靠性。     

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔钢管构件抗爆性能试验研究

钢管材料易采购、易加工、易安装、构造体型较好,迎风体型系数较小,因而在高压输电塔结构中得以推广使用,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件的抗爆性能具有重要的理论意义和工程实用价值。通过各比例距离下静爆试验,研究爆炸冲击荷载作用下钢管构件迎爆面、背爆面各测试点的超压数值,进一步掌握爆炸冲击波的传播规律和对钢管构件的作用特点。临近场爆炸时,钢管构件中部呈现出撕裂、局部屈曲的破坏形态;近场爆炸时,钢管构件主要受爆炸冲击荷载第一个波阵面正压的影响;远场爆炸时,钢管构件除受第一个波阵面影响外,地面反射的冲击波也对构件产生影响。     

结构力学中反对称荷载作用下对称刚架的弯矩图规律

在结构力学的学习过程中,绘制弯矩图是基本功,属于重点考查内容,也是结构内力分析的起始性关键环节。超静定结构的弯矩图比较复杂,严重影响了学生对基本内容的理解和掌握。文章旨在通过对比静定对称刚架的弯矩图,分析反对称荷载作用下超静定对称刚架的弯矩图特点,从而找出对称刚架弯矩图的一般性规律。     

斜洞衬砌荷载分布规律及内力分析

对于长水工隧洞,为加快工期,常采用施工平洞或斜洞等施工支洞,以增加施工作业面,加快施工进度。针对工程中斜洞的运用,依据相关规范,分析其在超浅埋、浅埋以及深埋条件下的荷载分布规律;并根据新奥法理论,对斜洞支护的二衬分别进行荷载不折减及荷载折减的有限元分析,分析结果显示两种情况下二衬内力有明显变化,经过复核计算表明按规范中选用二衬折减满足实际工程应用。     

钢结构的低温疲劳性能研究进展综述

为明确建筑和桥梁钢结构低温疲劳性能可以进一步研究的内容和方向,从而提出其低温环境下的抗疲劳设计方法建议,从钢材力学性能与断裂韧性、基于材料与构造细节层面的应力疲劳寿命与疲劳裂纹扩展性能等方面,全面综述了国内外学者在钢结构低温疲劳性能方面取得的研究成果。结果表明,低温对钢结构疲劳性能的影响与钢材种类和其所在结构细节等因素有关;钢材疲劳韧-脆转变温度的存在,对钢材疲劳裂纹扩展行为会产生转折性的影响;对低温下建筑和桥梁钢结构的疲劳性能还要从材料、构造细节和构件3个层面,基于S-N曲线和断裂力学的方法,进行系统的理论与试验研究。     

循环荷载下胶凝砂砾石材料的滞后及阻尼效应

为探求胶凝砂砾石(CSG)材料在动荷载下的力学特性,通过大型动三轴仪进行了等幅循环加载试验,分析了CSG材料的非线性滞后特性和阻尼比的演化规律.结果表明:加卸载过程中阻尼效应的差异引起了应力-应变曲线的不同步,在加载阶段,应变相位可能超前于或滞后于应力相位,两者相位差与循环次数有关;卸载阶段的应变相位始终滞后于应力相位;整个循环过程始终存在残余变形,从而使滞回环表现为下部不闭合的新月形;随着循环次数的增加,应变相位滞后于应力相位的程度和残余变形均呈大—小—大的趋势.基于新月形滞回环不闭合的特点,根据能量原理讨论了阻尼比的计算方法和演化规律,发现阻尼比的大小取决于残余变形和滞回环面积的大小,演化曲线呈U形.     

振动法水泥稳定砾石的力学疲劳特性与强度标准

为确保振动法水泥稳定砾石(VTM-CSG)基层在交通荷载反复作用下不出现疲劳破坏,研究了VTM-CSG的疲劳特性与不同龄期的力学强度(无侧限抗压强度、劈裂强度与抗压回弹模量);基于路面荷载响应、VTM-CSG的力学与疲劳特性,结合Miner疲劳累积损伤理论,提出了抗疲劳开裂的VTM-CSG强度标准.结果表明:VTM-CSG力学强度随水泥剂量的增加呈线性增加、随养生龄期的延长呈非线性增长,采用骨架密实级配可提高VTM-CSG的力学强度;所建立的VTMCSG强度增长方程可较为精确地表征其强度增长特性;当试验条件受限时,可利用所建立的力学指标间的关系模型来预估其他力学强度.通过回归分析建立的VTM-CSG疲劳方程表明,在高应力水平下骨架密实级配VTM-CSG的疲劳性能优于悬浮密实级配VTM-CSG;提出了控制疲劳开裂的VTM-CSG的7d无侧限抗压强度标准与7d劈裂强度标准,该标准与路面结构、VTM-CSG的材料属性以及使用寿命相关联,实现了结构与材料一体化控制VTM-CSG基层开裂的目的.     

温拌沥青混合料的半圆弯抗与水敏感性试验研究

疲劳破坏和水损害是温拌沥青路面重要的破坏类型之一。采用由三个现场项目提供的8种温拌沥青混合料(Evotherm、Sasobit、Foamed),进行半圆弯抗(SCB)试验和改进Lottman试验(AASHTO T283)分别评价WMA的抗疲劳性能与水稳定性。结果表明:与相应的HMA比较, WMA表现出相近或更高的Jc值;WMA技术的使用提高了沥青混合料的抗断裂性能;温拌沥青混合料和普通热拌沥青混合料的水敏感性没有显著差异。