ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力试验与理论研究

为了探究ECC/高强钢筋混凝土叠合梁的正截面受弯特征,以及ECC层厚度对叠合梁整体受弯性能的影响,做了两组共5根梁试件的正截面受弯试验。发现与高强钢筋混凝土梁相比,叠合梁的承载力更高,相同荷载下的挠度值和最大裂缝宽度较小。在受弯全过程中其截面应变仍符合平截面假定,钢筋与ECC也可以实现协调变形,说明受拉区使用ECC可以使得高强钢筋的应力得到充分发挥。但ECC层厚度过大可能会使叠合梁发生脆性破坏。进一步地,在此研究的基础上,对已有ECC的本构模型进行简化,忽略其应力强化贡献,并运用叠加原理,提出一种用于计算ECC/钢筋混凝土叠合梁正截面受弯承载力的方法,将计算结果与试验结果及诸多文献结果进行比较,发现吻合度较高。     

ＲＰＣ叠合简支梁受弯承载力分析

通过 ＲＰＣ叠合简支梁受弯试验,研究不同预制高度对试验梁正截面承载力的影响。结果表明：叠合面上下混凝土的应变符合后浇混凝土受压“应变滞后”现象;平截面假定对于 ＲＰＣ叠合梁同样适用;随着预制高度的减小,试件带裂缝受弯工作能力有所降低。考虑不同预制高度对受弯承载力的影响,推导了ＲＰＣ叠合梁正截面受弯承载力的建议式;考察了活性粉末混凝土叠合梁的界限受压区高度和最大配筋率。     

公路桥梁中陶粒混凝土梁承载力的研究

目的研究陶粒混凝土梁的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力.方法进行6根陶粒混凝土梁和2根普通混凝土梁的正截面受弯承载力试验,分析陶粒混凝土梁正截面受弯的破坏特征,提出了陶粒混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法,并将试验实测值与公式计算值进行了比较.基于陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力的试验数据,按照目标可靠指标的要求,提出了陶粒混凝土梁斜截面受剪承载力的计算公式,并对该计算公式进行了可靠度分析.结果正截面受弯承载力的试验实测值与公式计算值的比值是1.064;斜截面受剪承载力计算公式的可靠指标为4.966.结论笔者提出的计算方法和计算公式用来计算公路桥梁中陶粒混凝土梁的承载力是安全可靠的.     

钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元分析及破坏过程的计算机仿真

在试验研究的基础上,通过分析叠合梁二次成型、二次受力的过程,考虑材料非线性,运用V-F语言编制了钢纤维混凝土叠合梁非线性有限元计算程序,对钢纤维混凝土叠合梁从加载→开裂→破坏的全过程进行了数值模拟.将计算结果与实验结果作对比,二者吻合较好.同时,对掺入钢纤维后叠合梁的受力特性进行了研究.结果表明:随着钢钎维含量的提高有效的阻止了裂纹开展的程度,并能减缓"受拉钢筋应力超前"的现象.最后,通过构造DXF格式的图形转换文件,对钢纤维叠合梁的破坏过程实现了部分计算机仿真.     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

钢箱模块叠合方钢管梁受弯性能试验与参数分析

为解决叠箱模块化钢结构体系模块间约束较弱的问题，提出上下模块方钢管梁叠合受力的连接方法，通过试验与有限元参数分析研究了简支叠合钢梁的受弯性能，考察了连接位置、螺栓数量、钢梁尺寸等因素的影响.试验结果表明：试验构件出现2种典型破坏模式，即钢梁屈服和连接件剪切破坏；抗剪连接可阻止上下梁间的滑移，有效提高叠合钢梁的受弯性能，强连接叠合梁抗弯承载力比无连接叠合梁提高了26.67%,初始抗弯刚度提高了70.65%.参数分析表明：随弯剪段螺栓数量增加，叠合梁的受弯性能比无连接叠合梁有明显提升；每个弯剪段连接处各设置4个直径20 mm的螺栓，且连接板长、板厚分别为240 mm, 8 mm时，上下梁间有较好的协同受弯性能.叠合钢梁协同受弯机理为：叠合梁间的抗剪连接阻止了上下梁间相对滑移，对上梁产生偏心压力，对下梁产生偏心拉力.随着连接作用的增强，上下梁的中和轴均趋近叠合面，从而使上梁呈现压弯受力的特征，下梁则呈现拉弯受力的特征.     

纤维增强塑料筋混凝土梁受弯性能的计算方法

在试验研究的基础上，结合纤维增强塑料筋混凝土梁的受弯破坏特点，探讨了纤维增强塑料筋混凝土梁的非线性全过程数值分析方法。通过对受压区和受拉区混凝土应力－应变关系曲线的简化，建立了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的计算模式，提出了纤维增强塑料筋混凝土梁弯距曲率的简化计算公式以及相应的荷载挠度的计算公式。将该简化方法、非线性全过程数值分析方法与试验数据进行了比较分析，三者符合较好。     

混凝土叠合梁设计理论综述

首先对叠合梁受力性能方面的研究成果进行了归纳和分析,着重分析了二次受力叠合梁在受力过程中受拉钢筋"应力超前"、后浇混凝土"受压应变滞后"和截面内力转移等的机理;在此基础上,对叠合梁的界限受压区高度、正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力、叠合面受剪承载能力和变形计算进行了分析与综述;最后,分析了预应力RPC-NC叠合梁的应用前景,并对其设计要点进行了分析,以期推动这种新结构的发展.     

部分再生混凝土梁的试验

为了研究部分再生骨料混凝土梁的力学性能,完成了5种配筋率共15根部分再生骨料混凝土梁的试验.试验结果表明平截面假定理论同样适用于部分再生骨料混凝土结构.部分再生骨料混凝土受弯构件的正截面承载力与普通混凝土受弯构件相比并没有降低,但是其刚度相对于普通混凝土受弯构件有所减小.通过分析得到了部分再生骨料混凝土受弯构件正截面承载力计算公式和受弯构件刚度计算的修正公式.给出了部分再生骨料混凝土轴心受压和偏心受压极限压应变以及梁最小配筋率的取值建议;通过ANSYS软件完成了部分再生骨料混凝土受弯构件的有限元分析,计算结果与试验结果吻合较好.     

矩形截面钢筋混凝土双向受弯构件全过程分析

本文对矩形截面钢筋混凝土双向受弯构件进行了全过程分析,在推导理论计算公式时,引用了平截面假定、选用了新规范采用的钢筋及混凝土的应力应变曲线、忽略了扭转变形的影响。整个全过程分析编制了计算机程序,通过五根梁的试验,发现理论值与试验值符合程度较好。     

内翻U形外包钢组合梁正截面抗弯承载力分析

为研究新型内翻U形外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力及其构造要求,以已有内翻U型外包钢混凝土组合连续试验梁为参照,建立该组合连续梁非线性有限元模型,模拟组合连续梁有限元模型的荷载跨中挠度曲线,并与相关试验结果对比,验证了该组合梁有限元模型的建模方法和参数选取的合理性与有效性。应用建立的组合连续梁有限元模型,分析了内翻外包钢混凝土组合梁正截面抗弯承载力的主要影响参数。综合内翻U型外包钢混凝土组合连续梁正截面抗弯承载力试验和模拟结果,提出采用简化塑性理论计算组合梁正截面抗弯承载力计算时,组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值应乘0.96的修正系数。0.96倍组合梁正截面抗弯承载力塑性理论计算值与组合梁有限元模型模拟计算值相比较,发现二者十分接近,偏于安全,提出的组合梁正截面抗弯承载力修正简化塑性理论计算值具有足够的准确性和可靠性。     

新型外包钢-砼组合梁的理论分析

在新型外包钢-混凝土组合梁试验研究的基础上，针对传统的弹性理论方法和塑性理论方法记算组合梁正截面抗弯承载力存在的不足点.根据试验结果，提出理论计算的假定，采用条带法推导其弹塑性状态下的正截面受弯承载力计算公式，并编制了计算程序，得到了7根组合梁整个受力过程中的弯矩-曲率关系曲线.将程序计算结果与“矩形应力块”法的计算结果进行了比较，最后得到外包钢-混凝土组合梁正截面抗弯极限承载力的简化计算公式.     

钢-混凝土组合连续梁抗弯性能

为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,考虑到钢-混凝土组合梁交界面处通过剪力连接件部分相互作用的特点,基于接触理论推导了一种新的复合梁单元有限元刚度方程。考虑到钢-混凝土组合梁交界面处的剪切滑移效应,在交界面上采用两种位移模式以模拟钢梁上缘和混凝土下缘的位移差。通过将计算结果与试验结果对比,表明该计算公式是合理可信的。利用复合梁单元能够有效计算在竖向荷载作用下组合梁的挠度、应变和交界面处剪切滑移应变差等指标沿梁纵向的分布,并且能直接分析栓钉对组合梁抗弯性能的影响,还可以将复合梁单元推广到变截面钢-混凝土组合梁和预应力钢-混凝土组合梁的计算中。     

梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响

为了研究梁结构疲劳刚度退化对模态频率的影响,对预应力混凝土梁进行疲劳试验和动力测试,得到疲劳历程中疲劳刚度和模态频率的演化规律. 建立疲劳全过程变刚度有限元修正模型,并对其进行模态分析. 比较分析试验和模拟结果,讨论模态频率退化规律及疲劳刚度退化对其影响机制. 研究结果表明,梁结构模态频率具有类似抗弯刚度退化的三阶段衰减规律,表明疲劳刚度与模态频率退化存在映射关系;在疲劳作用下,第1阶频率的下降幅度最大,第2阶频率次之,第3阶频率的下降幅度最小;提出的变刚度假设在有限元模拟中运用良好,模拟结果显示第1阶频率模拟值的偏差基本在10%以内. 提出的疲劳全过程动力特性分析方法为梁结构疲劳分析研究提供了新思路.     

预弯组合梁截面抗弯承载力计算方法的再研究

为简化现行标准中预弯组合梁抗弯承载力计算方法,基于塑性理论,对塑性抗弯承载力计算方法进行推导,并从安全性出发,最终提出了一种预弯组合梁的抗弯承载力简化计算方法.采用该简化计算方法、现行标准的弹塑性计算方法及塑性计算方法分别对7根试验梁的抗弯承载力进行计算,采用通用有限元软件Abaqus对预弯组合梁进行非线性有限元分析,...     

基于预插粘性界面单元的全级配混凝土梁弯拉破坏模拟

为确定预插粘性界面单元法模拟全级配混凝土梁在弯拉荷载作用下断裂破坏过程的有效性和适用性,基于粘结裂缝模型的基本原理,在混凝土梁的中心区域采用Monte—Carlo法生成随机骨料模型,通过自编程序实现了砂浆单元间和界面处粘性界面单元的预插,对全级配细观混凝土梁的弯拉断裂破坏过程进行数值模拟,模拟结果与相关文献结果吻合良好。研究结果表明：预插粘性界面单元法能够有效地模拟细观混凝土材料的弯拉断裂破坏过程和宏观力学特性。     

基于叠合理论的钢管混凝土预应力连续桁架梁桥结构分析

以四川干海子钢管混凝土预应力连续桁架梁桥为工程背景,结合大桥具体的实际施工过程,将大桥主体结构视为典型的预应力叠合结构,采用有限元联合截面模拟叠合梁,对该桥35、36试验跨预应力叠合结构的施工全过程进行仿真计算,计算结果和试验结果吻合良好。结果表明:采用叠合梁模式对该桥结构进行分析的方法是可行的,接近实际。     

预应力钢与高强混凝土组合梁有限元分析

目的研究预应力钢与高强混凝土组合梁从加载到破坏的全过程，分析其力学性能，为工程应用提供可靠的理论依据．方法采用大型有限元软件ANSYS，对预应力钢与高强混凝土组合梁进行了空间非线性分析，在组合梁的有限元模型中，钢梁采用壳单元，混凝土采用体单元，混凝土中的普通钢筋通过单元实常数确定，预应力钢筋采用线单元，预加应力通过单元实常数确定。采用弹簧单元考虑了混凝土翼缘板同钢梁间的滑移；采用非线性材料本构模型关考虑了钢材和混凝土的材料非线性特性．结果计算得到了组合梁在不同加载状态的应力、应变，荷载一变形曲线，预应力钢筋增量曲线，滑移沿梁长分布曲线等，并与试验研究进行了比较．分析表明，高强混凝土和钢材的强度都得到了充分发挥．结论计算结果与已有试验结果较为吻合，因此，可以利用有限元方法研究组合梁的工作性能，代替部分试验研究．     

基于精细积分的压电层合板有限元分析及振动控制

文章基于三阶剪切变形理论,建立了压电复合材料层合板有限元单元模型,利用Hamilton原理推导了压电层合板结构的动力学方程,通过引入精细积分方法,利用所建立的单元对压电层合板结构进行了振动分析;基于精细积分给出了线性二次最优控制的Riccati方程的求解方法,设计了线性二次最优控制律以抑制压电层合板结构的振动。实例证明,与其它有限元模型进行比较的结果显示所建立的模型具有足够的精度,文中推导的线性二次最优控制Riccati方程的计算方法可行,对板结构的振动控制有效。     

惯性矩二次变化变截面梁柱几何非线性分析

为研究考虑剪切变形的变截面梁杆结构几何非线性问题,应用Timoshenko梁理论,采用位移、转角独立插值的方法,获取考虑剪切影响的惯性矩二次变化变截面梁单元的形函数;从严格的虚功增量方程出发,建立同时考虑轴力、剪切、弯曲效应及其耦合项的平面变截面梁柱单元几何非线性增量平衡方程,得到惯性矩二次变化变截面梁单元大位移切线刚度阵;与经典算例进行对比,验证了本文方法的精确性与有效性．