竖向阶跃荷载下初始缺陷及初始静位移对单层球壳动力稳定性的影响

根据大量算例的计算结果 ,分析了在竖向阶跃荷载作用下 ,跨度为 40～ 70m、矢跨比为 1 / 8～ 1 / 5的单层球面网壳的初始缺陷和初始静位移对其动力稳定性的影响。研究表明 ,考虑初始静位移与否将对结构的动力失稳临界荷载产生影响 ,而初始静位移的大小对网壳结构的动力失稳临界荷载影响甚小。另外 ,初始缺陷对网壳动力失稳临界荷载的影响与其静力稳定有很大差别。     

平面门式刚架静力屈曲的仿真分析

应用ANSYS有限元程序,对柱脚铰接的平面门式刚架进行了静力屈曲分析。在仿真分析中,主要考虑荷载分布和初始几何缺陷的大小对刚架临界屈曲荷载的影响。分析结果表明:刚架的临界屈曲荷载和荷载的分布有关;初始几何缺陷对刚架临界屈曲荷载的影响随着刚架高跨比的变化而不同。     

循环加卸载下泥岩能量演化与损伤特性分析

为探究循环荷载下泥岩试件能量耗散与损伤特性,进行荷载等级逐渐增加的循环加卸载试验与等荷载疲劳试验。分析不同荷载水平下各循环塑性应变与能量密度变化,以疲劳试验为参照,从能量角度对损伤变量进行定义,并对不同荷载上限疲劳试验中试件的疲劳寿命进行了预测。结果表明:同一等级荷载下初始循环塑性应变及耗散能密度远大于其他循环;初始循环耗散能占比从试件进入弹性段开始加速增大,临近破坏时有突增;从能量角度定义损伤变量可避免"负损伤"的出现,预测得到泥岩试件的疲劳寿命与荷载水平呈幂函数关系。     

浙江大学紫金港体育馆屋盖结构稳定性分析

浙江大学紫金港体育馆采用了一种由索-桅杆张力系统吊挂刚性网格结构的新型屋盖体系,对其受力特点和设计要点作了介绍。利用规范方法对屋盖结构在三种典型工况下的稳定性进行了分析,进一步考察了初始缺陷模式和大小、屋面支撑杆件轴向刚度对结构极限承载力的影响。结果表明,该类屋盖结构在南北向半跨荷载工况下具有较高的极限承载力,但满跨和东西向半跨荷载工况下较低。三种工况下结构的极限承载能力随初始几何缺陷的模式不同变化较小,但是南北向半跨荷载工况下极限承载力对初始缺陷的大小反应敏感。过分提高支撑杆件的刚度反而会降低屋盖结构的稳定性。     

稀疏竖向加劲钢板剪力墙性能研究

对考虑竖向荷载作用的稀疏竖向加劲钢板剪力墙试件进行了试验和有限元研究,给出了试件的面内面外位移曲线和等效Mises应力曲线,考察了不同大小的竖向荷载对加劲钢板剪力墙性能的影响.研究表明,稀疏竖向加劲钢板剪力墙有较高的初始抗侧刚度和极限承载力,整体失稳后仍能继续稳定地承受荷载,竖向加劲肋应力在区格屈曲前后变化较大,有限竖向荷载对加劲钢板剪力墙的初始刚度基本没有影响,但会降低剪力墙的极限荷载和极限侧移.     

倾斜荷载对洞桩法边桩变形规律影响研究

边桩是洞桩法支护体系中的重要力学构件,对支撑体系受力稳定与地层沉降控制非常重要。本文基于有限差分计算方法分析桩顶荷载大小、加载角度对桩体受力变形的影响;然后基于计算分析结果开展室内相似模型试验,深入研究荷载作用角度对桩体侧向变形的影响,并与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:桩顶荷载大小、加载角度对边桩的受力变形均有影响,但加载角度的影响更加显著;加载角度不变,随着桩顶荷载的增加,边桩侧向位移逐渐增大,最大侧移值的增大率由6%变化到9.8%,呈现小幅加快;荷载大小不变,随着加载角度的增大,桩体侧向位移逐渐减小,最大侧移值的减小率由15.6%变化到21.8%,呈现小幅加快;室内相似模型试验得出的规律与数值模拟基本吻合。     

二次受力条件下低强度开孔梁受力性能试验研究

由于实际工程中有许多在低强度钢筋混凝土梁上开孔的情况,本文对二次受力条件下低强度开孔梁的受力性能进行了试验研究,考虑了初始荷载及孔洞位置两个影响因素,对梁的挠度、应变及承载力进行测量分析。结果表明,初始荷载大小及孔洞位置对梁的开裂荷载没有影响;随着初始荷载的增大,梁的承载能力下降,且在剪弯段开孔比在纯弯段开孔承载力下降更明显;孔洞在梁轴纵向不同位置对梁的破坏形态有影响,孔洞在跨中时梁发生弯曲破坏,在剪弯段时可能发生剪压破坏。     

持荷加固钢梁的有限元研究

对荷载作用下采用焊接钢板加固的W型钢梁的性能和承载力进行有限元研究。通过6个荷载作用下的焊接钢板加固的钢梁试验验证有限元模型。采用该模型对加固梁,焊接时预载的大小,未加固梁的初始缺陷等几个主要参数的影响进行分析。数值分析结果表明:加固时预载大小的增加导致加固梁侧扭屈曲破坏极限承载力降低,与每个翼缘都用焊接钢板相比,只在受拉翼缘焊接钢板,承载力降低更显著。研究也显示,未加固梁的初始缺陷变化影响了加固梁的极限承载力。当预载的大小及初始缺陷的影响达到临界状态时,梁发生屈服破坏。     

初始损伤对CFRP加固混凝土梁受弯性能的影响

通过9根碳纤维布加固的具有初始损伤钢筋混凝土梁、6根碳纤维布直接加固钢筋混凝土梁及3根对比钢筋混凝土梁的抗弯性能试验，分析了初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁裂缝发展、屈服荷载、刚度、极限荷载的影响。试验结果表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高其抗弯性能。初始荷载、初始裂缝及加载历史等对加固梁的裂缝发展、刚度、屈服荷载和极限荷载均有不同程度的影响。     

不同膜面张力下索膜间摩擦接触对谷索拉力的静力影响分析

对带有一条稳定索(谷索)的双曲张拉索-膜结构,应用ANSYS软件进行算例分析,谷索与膜面之间的摩擦接触问题用接触单元Contact175来模拟,接触表面的摩擦作用仅用摩擦系数来考虑,膜面初始预张力分别取2,3,4kN/m,对模型进行初始形态分析和静力荷载分析。分析表明,摩擦接触对谷索实际拉力的影响与膜面初始预张力、荷载形式及荷载大小均有关。相同膜面初始预张力下,外荷载较大时,共享节点的谷索拉力最小,考虑摩擦接触的谷索拉力分析才是偏于安全的。     

长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的受力性能研究

为研究长期荷载作用对带脱空缺陷钢管混凝土柱受力性能的影响,以脱空类型、脱空率和长期荷载比为主要参数,对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土短柱的变形特性和承载力进行了试验研究。试验结果表明：在长期荷载作用下,与普通无脱空缺陷钢管混凝土柱类似,脱空缺陷钢管混凝土柱徐变系数终值的上限值为0.9;长期荷载比大的脱空缺陷钢管混凝土柱较长期荷载比小的脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力略大。采用有限元分析软件ABAQUS,对考虑长期荷载作用影响时脱空构件的受力性能进行分析,有限元计算结果和试验结果吻合良好。利用验证过的有限元模型,系统地分析了长细比、含钢率、钢管屈服强度、混凝土强度、长期荷载比、脱空率和荷载偏心率等参数对长期荷载作用下带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力影响规律。结果表明,混凝土脱空缺陷对考虑长期荷载作用的承载力影响系数的不利影响小于1.5%;现有的考虑长期荷载影响的普通钢管混凝土柱的设计方法可用于预测带脱空缺陷钢管混凝土柱的承载力。     

花岗岩动态轴向拉伸力学性能试验研究

在MTS试验机上对花岗岩进行不同应变率(10-6～10-2 s-1)、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:在10-6～10-2 s-1应变率范围内,岩石抗拉强度随应变率提高近线性增长;花岗岩的弹性模量随应变率变化无明显变化;峰值应变随应变率增大有增长的趋势,极限应变没有明显的率敏感性;不同应变率的名义应力–应变全曲线的上升段在约40%强度以前呈线性,之后出现明显非线性变形,但随着应变率的增加,非线性程度降低;下降段可简化为两段折线:从峰值卸载至25%强度时,出现拐点,此时应变为300～400με,此后应变增长速度加快,降至残余应力10%强度处时,应变为600～900με;50%以下预静载不会对花岗岩的动载强度产生不利,反而有所增强;更高的预静载则会降低动载强度;在往复加载的低周疲劳引起的损伤累积下,岩石的动强度低于单调加载;随着循环次数的增加,残余应变逐渐增加,且增加的幅度亦有所加大,出现损伤软化的特征。     

纤维复合物加固钢筋混凝土梁抗弯承载力及参数分析

对 12根GFRP加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了抗弯承载力分析 ,并在此基础上对影响抗弯承载力的因素进行了分析。分析结果表明 ,FRP加固量、弹性模量、抗拉强度、钢筋屈服强度、配筋率及梁底初始拉应变对抗弯承载力有明显影响 ,而混凝土强度对抗弯承载力的影响并不显著。     

预载水平及剪/弯承载力比对剥离破坏的影响

通过碳纤维片材加固钢筋混凝土简支梁的受弯试验及文献中相关试验,研究了预载水平及剪/弯承载力比对纤维片材初始剥离荷载的影响。对本文试验及文献中发生剥离破坏的碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究,分析结果表明:(1)随剪/弯承载力比的增大,加固梁纤维片材的初始剥离荷载也随之增大;但当剪/弯承载力比值较小,即受剪承载力富裕度较小的情况下,纤维片材可能会在低于设计极限承载力时发生剥离破坏;(2)加固时预载水平的大小对碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的极限荷载和CFRP片材初始剥离时的荷载影响不大。因此加固设计时必须充分考虑加固构件的受剪承载力对剥离破坏的影响,以避免纤维剥离这一脆性破坏模式的发生。     

水泥砂浆动态轴向拉伸本构关系试验研究

针对混凝土的重要组成材料水泥砂浆,在MTS试验机上对其进行不同应变速率、不同预静载下的冲击加载以及变幅三角波荷载下的动态轴向拉伸系列试验。试验结果表明:①砂浆的抗拉强度随应变率变化敏感性较强,在10-6～10-2 s-1应变率范围内,强度可提高2倍以上;②弹性模量随应变率增加成比例增长,但幅度不大;③峰值应变随应变率的提高有所提高,但离散性较大。极限应变值没有明显率敏感性;④由应变片值获得的名义轴拉应力应变曲线可简化为三段折线,上升段可近似看为直线段,下降段可看成两段折线,卸载至约25%强度时,出现拐点,应变约为200με;⑤65%以下预静载没有对砂浆的动载强度产生不利,反而有所增强;⑥在加载上升段进行地震作用频率范围的往复加载,对水泥砂浆造成的损伤累计较小。     

The influence of complex initial deflection modes on the behaviour and ultimate strength of rectangular plates in compression

Detailed theoretical analyses have been performed on the elasto-plastic large-deflection behaviour of rectangular plates with complex modes of initial imperfection loaded in compression. The influence of the initial deflection on the performance of the plate, especially on the ultimate strength has been clarified. In the case of thin plates, one component of the initial deflection which becomes stable above the buckling load plays an important role in the collapse, and in the case of thick plates, the maximum curvature of the initial deflection influences the plastification process below the buckling load.Based on these observations, two methods, a deflection method for thin plates and a curvature method for thick plates, have been formulated and they have been shown to predict the ultimate strength of plates with very good accuracy.     

Concrete filled steel tube stub columns under combined temperature and loading

A finite element analysis (FEA) model was developed to predict the load versus deformation relationships of concrete filled steel tube (CFST) stub columns subjected to a combination of temperature and axial compression. This model was used to simulate a set of CFST stub column experiments under various thermal and mechanical loading conditions, including tests at high temperature, tests on the residual strength of specimens subjected to uniform heating, and tests on specimens exposed to the ISO-834 standard fire without initial loads. Comparisons between the predicted results and the test results show that this model can predict the load versus deformation relationships with reasonable accuracy. The FEA model was then used to investigate the behaviour of CFST stub columns in a complete loading history including initial loading, heating and cooling by examing the cross-sectional stress distribution and confinement stress development at different loading phases. All specimens were loaded to ultimate strength after cooling and the residual stress index was studied with respect to a group of parameters. It can be found that the ultimate strength when considering the mutual actions of temperature and loading was slightly lower than that after exposure to fire without initial load, but the peak strain corresponding to the ultimate strength was increased significantly.     

二次受力下自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

通过对3个自密实混凝土加固框架中节点和1个未加固的对比框架节点进行二次受力下自密实混凝土框架节点的拟静力试验,研究不同初始受力对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响。柱轴压比为0.3,梁端初始力为0、0.25、0.50倍的被加固试件预估梁端开裂荷载。通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得出：采用自密实混凝土增大截面法加固框架节点,新老混凝土的协同工作性能良好;考虑初始受力的影响,加固节点的极限荷载、极限位移、梁端位移延性系数等都会降低,且降低的程度随梁端初始荷载的增大而增大,在加固设计中应予以考虑。     

大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。     

Load-displacement response of drilled shaft tip in soft rocks of sedimentary origin

A database of in situ drilled shaft and plate load tests in soft rock mass is developed. Analyses of the in situ load tests suggest that (i) the development of tip contact pressures is related to the rock mass shear strength, rock mass deformation modulus, and the vertical displacement of the drilled shaft tip, (ii) embedding the drilled shaft tip contributes to the development of punching shear failure mechanism in the underlying rock mass, however, the mobilized tip contact pressures do not significantly increase as the embedment depth increases unless the rock mass shear strength and deformational properties drastically increase with embedment depth, and (iii) the drilled shaft diameter does not significantly influence the development of the contact pressures, especially in large diameter drilled shafts. A framework for the analysis of the load-displacement response of the drilled shaft tip in soft rock mass is proposed using the in situ load tests. The proposed framework accounts for the observed nonlinear load-displacement response of soft rock mass and is a function of the initial normal stiffness and the initial yield pressure of the rock mass under the drilled shaft tip. Simple equations are developed for the initial normal stiffness and the initial yield pressure of soft sedimentary rocks. Additionally, in situ and laboratory test results are used to provide recommendations for the prediction of the parameters that are required in the proposed models for the initial normal stiffness and the initial yield pressure, namely the unconfined compressive strength and deformation modulus for the rock mass.