硫酸盐侵蚀下轴心受压钢筋混凝土柱应力时变过程的数值分析

针对荷载和硫酸盐耦合作用过程中钢筋混凝土柱的应力分析问题,在已有混凝土内硫酸根离子扩散反应模型的基础上,进一步给出了硫酸盐侵蚀引起的混凝土损伤程度与硫酸根离子浓度及腐蚀时间之间的关系,建立了与损伤程度相关的混凝土腐蚀本构模型及轴压混凝土柱截面应力的计算方法,并通过数值模拟分析了柱截面内硫酸根离子传输、腐蚀损伤程度变化、截面应变和应力分布规律。结果表明:硫酸根离子浓度和混凝土损伤程度在柱截面内呈梯度分布,且受二维交互效应的影响明显;随腐蚀时间的增加,截面损伤区逐渐向内移动且其宽度增加,而混凝土应力在损伤区呈先增加后逐渐降低、在未损伤区基本呈线性增加的趋势。硫酸盐侵蚀过程中,轴压混凝土柱截面应力发生了明显的重分布现象。     

基于孔结构参数的混凝土气体扩散模型

提出了一种反映混凝土孔结构特征的毛细管束几何模型,并运用分形维数表征了孔数目、孔隙率和曲折度等参数.通过水饱和度与气体有效扩散空间的关系,建立了考虑水饱和度影响的混凝土气体扩散模型,并运用该模型分析了水饱和度、水灰比和环境温度等对气体扩散系数的影响.结果表明:水饱和度是影响混凝土中气体扩散性能的一个主要参数,当水饱和度达到85%(质量分数)时,对气体扩散系数的影响最为显著.     

超弹性形状记忆合金丝(NiTi)力学性能的试验研究

从土木工程振动控制的角度出发 ,通过NiTi形状记忆合金丝处于超弹性状态下的力学性能试验 ,研究温度、加载速率、应变幅值、循环次数等加载工况对形状记忆合金的相变应力、耗能能力、变形模量及残余应变等力学性能参数的影响规律 ,并给出了各力学性能参数与主要影响它的加载工况之间的关系。试验和分析结果表明 ,处于超弹性状态下的形状记忆合金具有良好的耗能阻尼性能、较大的可恢复变形能力和很高的结构驱动能力 ,可满足土木工程结构振动控制的需要。     

基于Hilbert变换的结构非线性判断方法

研究了运用Hilbert变换判断系统非线性状态的方法在地震工程中的应用。介绍了运用Hilbert变换判断系统非线性状态的基本理论和非线性程度相对量化指标,在考虑测量噪声影响的情况下,对一个具有Bouc-Wen模型的单自由度非线性结构进行了数值仿真分析。结果表明,随着地震波峰值的增大,结构频率响应函数幅值曲线与相应的Hilbert变换幅值曲线的差异在增大,结构的非线性程度相对量化指标也在增大,说明运用Hilbert变换和非线性程度相对量化指标可以有效地判断结构的非线性状态,为结构的振动控制和健康监测提供一定的参考价值。     

海洋环境下钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

针对海洋环境中钢筋混凝土构件抗震性能的退化问题,首先,根据硫酸根离子和氯离子在混凝土中的扩散特征,建立了二者在混凝土中的耦合传输模型;其次,结合侵蚀环境下混凝土的退化规律和钢筋的锈蚀特征,建立了侵蚀环境下混凝土损伤本构模型及钢筋锈蚀模型;最后,在Abaqus软件中建立了考虑侵蚀作用的混凝土单柱模型,并研究其不同服役时间下的抗震性能变化规律。结果表明：整个服役周期内,柱的受压、受弯承载力逐渐下降,抗侧刚度减弱,延性、滞回耗能能力先提高后降低;侵蚀初期阶段,高轴向力作用下,柱抗弯承载力也大大提高,侵蚀后期阶段,高轴向力作用下,混凝土柱的抗弯承载力、延性、滞回耗能能力反而明显降低。     

工程结构的SMA超弹性减振技术及其应用研究

介绍了形状记忆合金 (SMA)超弹性减振技术的减振机理 ,研制一种性能良好的SMA超弹性阻尼器 ,介绍了其工作原理及性能测试试验结果。将该阻尼器安装在斜拉桥模型上 ,进行了斜拉桥模型振动试验。试验结果表明 ,该阻尼器的耗能效果明显 ,在工程结构振动控制方面具有比较好的应用前景     

迁移性阻锈剂在混凝土中的传输模型

在分析迁移性阻锈剂(MCI)在混凝土中传输机制的基础上,借助水分在混凝土中传输行为的研究成果,建立了反映MCI在混凝土中传输规律的数学模型及求解方法,利用MATLAB语言编程实现了MCI在混凝土中传输过程的数值计算,并通过毛细吸收实验对MCI在水泥砂浆中的传质过程进行了验证,对比分析了实验与模型计算结果发现二者基本吻合,表明该模型可用于分析MCI在水泥基材料中的传输过程。应用模型分析了水灰比、阻锈剂黏度、混凝土初始水饱和度等参数对MCI传输速率的影响规律,以及MCI在试件不同深度的质量浓度分布。结果表明:MCI渗入试件中的质量浓度及渗透深度随水灰比降低而减小,随MCI黏度降低而增大,同时与阻锈剂的种类和混凝土初始水饱和度密切相关。     

超弹性SMA复合阻尼器的计算模型及参数分析

介绍了超弹性SMA复合阻尼器的构造及工作原理,并根据它的受力特性,建立了该阻尼器的力学计算模型,针对模型中的关键参数:阻尼器内滑条槽深与接触面摩擦系数、SMA丝的预应变及缠绕量、环境温度及位移幅值等对阻尼器力学性能的影响规律进行了分析。分析结果表明:阻尼器的初始刚度、输出力和滞回面积随内滑条槽深、SMA丝缠绕量、接触面的摩擦系数的增加而增加;在不同的位移幅值下,阻尼器的荷载-位移曲线形状分别呈三角形、四边形和五边形等多边形形式,表现为变刚度的特性;阻尼器的屈服位移和输出力随环境温度的升高而线性增加;当对SMA丝施加一定的初始预应变,SMA复合阻尼器表现为摩擦型阻尼器。最后,将模型结果与实验结果进行了对比,两者基本吻合。     

硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏全过程

根据Fick第二定律建立了硫酸根离子在混凝土中的非稳态扩散反应方程,利用有限差分法求解该方程以获得硫酸根离子在混凝土中的浓度分布规律.根据硫酸根离子与混凝土中铝酸钙盐之间的化学反应所生成钙钒石的数量,给出了钙钒石生成过程中的混凝土膨胀应变计算公式,并由混凝土本构关系计算相应的膨胀应力,以评估混凝土是否开裂破坏.最后,通过数值仿真,模拟浸泡在2%Na2SO4溶液里的混凝土板内的硫酸根离子扩散过程、膨胀应变及应力变化、开裂破坏等全过程.结果表明:所提出的分析方法可定量地描述硫酸盐侵蚀下的混凝土损伤破坏规律.     

Superelastic damping of TiNi alloy wire under heavy mechanical shock in structural engineering

Based on superelastic damping application in structural engineering, the damping characteristics of commercial Ti-50.8Ni(mole fraction, %) alloy have been systematically studied by adjusting frequency of mechanical shock, temperature, stress, strain and number of cycling. The results show that at extremely low frequency mechanical shock at room temperature, the superelastic damping capacity increases with controlled strain, and such capacity of each cycle is greater than 50%. When the frequency of mechanical shock is 0.1 -0.3 Hz, the superelastic damping capacity above room temperature is relatively large at high strain; when the temperature approaches to Md,the damping begins at low stress. For specimen cycled under 0.5 Hz, above 6 % strain mechanical shock at relatively high temperature, further large-strain cycling exhibits more than 35 % damping capacity. The superelastic damping of trained specimen is relatively stable at 20 - 50℃ and 0.1 - 0.5 Hz frequency mechanical shock.