基于关键参数变化的生态复合墙体抗震性能试验研究

通过4榀1/2比例内填秸秆泥坯砌块生态复合墙体在水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验,研究生态复合墙体在低周反复荷载作用下的受力特点和破坏机制,对比分析不同关键因素变化的生态复合墙体的承载力、滞回特性、延性、强度退化、刚度退化和耗能等抗震性能;试验结果表明:秸秆泥坯砌块、框格、隐形框架在试验的弹性阶段、弹塑性阶段、破坏阶段依次发挥作用,使复合墙体具有多道抗震防线;框格较密的ECW-3发生#x0201c;强板弱柱#x0201d;弯曲型破坏,高宽比较大的ECW-4发生弯剪型破坏,均属不利破坏,在设计过程中应注重框格的划分及墙板高宽比的控制;4榀墙体从屈服阶段到破坏阶段,等效粘滞阻尼系数均有较明显的增大,都具有较强的耗能能力。     

基于复合材料力学模型的生态复合墙体研究

生态复合墙体作为生态复合墙结构的主要受力构件,它是由生态复合墙板与隐形外框组成的墙肢或墙段.复合墙体构造上的特殊性及多种材料的使用,使其弹性常数不易确定,进而影响墙体抗侧刚度的计算.基于前期试验研究,针对墙体独特构造,结合复合材料力学理论,建立适用于生态复合墙体的弹性阶段模型--双向纤维单层复合材料模型,推导出墙体弹性模量及剪切模量实用计算公式,为生态复合墙体的实用抗侧刚度计算公式提供必要的参数;利用弹性力学对各向异性等效弹性板的抗侧刚度进行推导,理论计算与试验结果的对比分析表明:在生态复合墙体抗侧刚度计算中,复合材料力学简化模型具有实用性和有效性.     

生态复合墙结构动力反应分析模型研究

独特构造及多种材料的使用与嵌套,使生态复合墙结构的动力特性计算异常复杂,故需提出其简化动力计算模型。结合课题组前期研究成果及相关理论,提出生态复合墙结构在弹性阶段简化的动力反应分析模型;建立每层复合墙体分布参数体系的运动偏微分方程,计算其振型和频率;把每层顶点位移作为上一层支座激励,利用振型叠加法对每层复合墙体进行有阻尼动力反应分析;对整体复合墙体进行动力反应分析,并与前期振动台试验结果进行对比分析。理论与试验结果表明：该简化模型计算求得的各层加速度时程反应值与试验值吻合较好,具有一定的计算精度与实用性,为生态复合墙结构在弹性阶段的动力反应分析提供了一种较为简化、实用的计算方法。     

填充石膏基轻质材料的冷弯型钢复合墙体受剪承载力分析

为研究填充石膏基轻质材料的冷弯型钢复合墙体受剪承载力的计算方法,对2片空腔墙体和9片填充式墙体足尺试件进行低周往复加载试验,研究墙体在水平荷载作用下的破坏模式,结果表明:空腔墙体的破坏模式为墙面板与龙骨之间的螺钉连接破坏,进而导致墙面板蒙皮作用的失效;填充式墙体的失效模式分为两种:填充材料角部的受压破坏和冷弯型钢立柱的弯曲破坏。基于上述破坏模式,考虑墙面板蒙皮作用和填充材料支撑作用的影响,根据极限平衡理论,提出基于叠加法的受剪承载力计算模型,建立受剪承载力计算公式,该模型能反映自攻螺钉连接强度、填充材料强度和冷弯型钢龙骨强度对墙体受剪承载力的影响;理论计算值与试验值的比值在0.947~1.112,结果吻合较好。     

新型圆柱滚子轴承动态特性分析

为研究具有特殊结构形式的弹性复合圆柱滚子轴承的动态特性,针对该轴承组件间非线性接触的特点,在ABAQUS/Explicit中建立40%,50%及65%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承的动力学有限元模型,基于显式动力学理论对其进行动力学仿真分析,对比分析了在特定工况下实心圆柱滚子轴承和不同填充度的弹性复合圆柱滚子轴承组件的动态等效应力变化特点及振动特性,并通过振动位移试验验证了仿真结果的可靠性。结果表明:弹性复合圆柱滚子轴承具有降低组件动态等效应力的特征;40%和50%填充度的弹性复合圆柱滚子轴承较实心圆柱滚子轴承的振幅小。分析结果可为弹性复合圆柱滚子轴承的工程应用提供理论参考。     

基于统一强度理论的密肋复合墙体开裂荷载计算

通过对密肋复合墙体进行水平低周反复加载试验研究,介绍墙体的主要破坏过程和受力特点;采用考虑中间主应力σ2影响、拉压性能不同且适用于各种材料复杂应力状态下的双剪统一强度理论,推导出墙体初始开裂荷载的实用计算公式,并与采用最大拉应力理论所得到的计算值进行对比分析。结果表明:采用双剪统一强度理论得到的开裂荷载值与采用最大拉应力理论的计算值相比更接近试验值,对于实际工程,具有一定的准确性、经济性与适用性。     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式。将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好。最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响。分析结果表明:采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的计算方法,会带来较大的误差。     

带框复合墙板承载力计算的简化模型与方法

建立了带框复合剪力墙板承载力计算的简化模型——带有等效斜撑的刚架,模型中考虑了复合墙板随刚度变化而产生的内力重分布现象,确定了等效斜撑的宽度和钢筋面积。基于对作为等效斜撑的夹芯板的承载力和作为刚架的边框的承载力以及复合墙板抗滑移承载力计算方法的分析,提出了带框复合剪力墙板的极限承载力计算方法。将简化模型计算结果与试验结果进行了对比分析,分析表明:应用该承载力计算的简化模型和方法分析的结果与试验结果吻合较好,说明该模型和计算方法是带框复合墙板承载力计算的一种有效的简化模型与方法。     

密肋壁板结构弹塑性计算模型研究

密肋壁板结构中多种材料及构件的使用与嵌套,使实体计算模型比较复杂,故对于整体结构在地震动作用下的全过程受力分析,需提出结构的弹塑性简化计算模型。根据不同的分析目的,结合课题组前期研究成果,提出密肋壁板结构在弹塑阶段两种简化计算模型——刚架—等效斜压杆模型和刚架—整体斜撑模型。利用前期墙体拟动力试验研究结果,采用刚架—等效斜压杆模型对结构进行推覆及动力反应分析,验证模型的正确性;利用前期1/10比例振动台试验研究结果,采用刚架—整体斜撑模型对结构进行时程分析,验证刚架—整体斜撑模型的正确性。理论与试验表明：刚架—斜压杆模型具有一定的计算精度与实用性,适用于密肋复合墙体的非线性数值分析;刚架—整体斜撑模型兼顾高效性与精确性,适用于整体结构在大震下的弹塑性时程反应分析。     

窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响研究

采用低周往复荷载试验研究窗下墙对自保温暗骨架承重墙抗震性能的影响,结果表明:窗下墙对自保温暗骨架承重墙的滞回曲线、骨架曲线、刚度及其退化、耗能能力等均存在显著影响;试验墙体失效破坏全过程均呈“共同工作、转化过渡和弱框架工作”三阶段特征,恰与我国抗震设防目标相对应;均系延性破坏,对应延性系数分别为3.034、3.545。理论方面:基于等效弹性板模型,分别根据最大拉应力理论和双剪统一强度理论建立了墙体开裂荷载的计算方法;基于抗剪抵抗机构思想提出刚架斜压杆模型,并利用等效刚度法明晰了斜压杆宽度的确定方法,建立了墙体极限荷载计算方法;与实测值的对比表明,所建立的计算方法精度较高。最后,以建立的理论方法为基础,定量评价了窗下墙对墙体抗震承载力的直接和间接作用。研究结果可为带门窗洞口的自保温暗骨架承重墙抗震承载力计算提供方法。     

不同拉压模量及软化特性材料的球形孔扩张问题的统一解

对于具有不同的拉压模量及软化特性的岩土类材料,提出了不同拉压模量及软化特性的控制参数,采用双剪统一强度理论推导了球形孔扩张问题的应力及位移的统一解。分析了模量、模型和软化等控制参数对球形孔扩张时的扩张压力、塑性区开展规律及应力场的影响。结果表明:圆孔极限扩张压力,塑性区的发展规律,应力场,位移场等均随着模量控制参数、模型参数及软化参数的变化而变化,因此若采用经典的弹性理论、单一的模型参数及传统的不考虑应变软化来对岩土类的工程材料进行设计计算,必会带来较大的误差。     

挤密桩爆扩成孔及夯填过程的塑性分析

应用统一强度理论,对挤密桩的爆扩成孔和夯实两个阶段进行了塑性分析,得出了土体爆扩成孔塑性边界比例半径计算公式和土体夯填塑性影响比例半径计算公式。所得公式考虑了不同拉压比的影响和中间主应力的影响,可以合理地得出不同材料的相应解,它既适用于拉压强度相等的材料,也适用于拉压强度不相等的材料。这些公式可以适用于各种土体的爆扩塑性影响区的计算和夯实塑性影响区的计算,可以用于分析桩的爆扩是否造成邻桩已夯实的土体的破坏,可以用于分析夯实土体所需的重锤的能量,从而确定重锤的重量和夯击次数。     

基于统一强度理论的厚壁套管柱三轴抗拉强度

为了研究油气井厚壁套管柱的力学性能,基于统一强度理论,合理考虑中间主应力和材料拉压比的影响,推导了厚壁套管柱三轴抗拉强度的计算公式,分析了内外压比、材料的拉压比、中间主应力和径厚比等因素对不同工况下套管柱三轴抗拉强度的影响特性。研究结果表明:强度准则的选用对套管柱的三轴抗拉强度具有显著影响;材料拉压强度不等特性(SD效应)对套管柱的三轴抗拉强度也具有显著影响,当内外压比小于或等于1时,套管柱的三轴抗拉强度随材料拉压比的增大近似线性提高,当内外压比大于1时,材料SD效应的影响与外荷载有关;考虑中间主应力效应可以充分发挥材料的自承载能力和强度潜能,提高套管柱的三轴抗拉强度,具有一定的经济效益;内外压比和径厚比对套管柱的三轴抗拉强度也具有一定的影响。该文计算公式适用于具有SD效应和中间主应力效应的材料,并将多种屈服准则下套管柱三轴抗拉强度的表达式统一起来,具有广泛的适用性,可为油气井厚壁套管柱的设计提供借鉴。     

砌体填充框架结构极限承载能力计算的一种新方法

为合理地评估砌体填充框架结构的极限承载能力,针对工程中常见的破坏模式,基于双参数统一强度理论提出了一种新型计算方法。该方法考虑了填充砌体与外围框架构件之间的剪应力、填充块材的单边效应及中间主应力效应、几何高宽比、框架构件与砌体相对强度等因素的影响。报道了砌体填充钢筋混凝土框架结构模型试验结果,理论计算值与试验数据吻合较好。最后,对文献建议的多种极限承载能力计算方法进行了分析与探讨。     

不同拉压模量及软化特性材料的柱形孔扩张问题的统一解

对于具有不同的拉压模量及软化特性的岩土类材料,提出了不同拉压模量及软化特性的控制参数,采用双剪统一强度理论推导了柱形孔扩张问题的应力及位移的统一解。分析了模量、模型和软化等控制参数对柱形孔扩张时的扩张压力、塑性区开展规律及应力场的影响。结果表明:圆孔极限扩张压力、塑性区的发展规律、应力场、位移场等均随着模量控制参数、模型参数及软化参数的变化而变化,因此若采用经典的弹性理论、单一的模型参数及传统的不考虑应变软化来对岩土类的工程材料进行设计计算,必会带来较大的误差。     

统一滑移线与有限元求解路基极限荷载

应用统一强度理论和统一平面应变滑移线场理论对路基的极限荷载进行了分析,得到了统一滑移线解,此结果考虑了材料的拉压异性和中间主应力的效应,对于岩土类材料有很好的适用性。同时用大型有限元软件Ansys进行了数值分析并与统一滑移线场的计算结果进行了比较,二者接近,证明了统一平面应变滑移线场理论能较真实地反应岩土结构的受力情况,说明用统一强度理论求解路基极限荷载是可行的。     

Compressive stiffness and strength of concrete filled double skin (CHS inner &; CHS outer) tubes

This paper investigated the stiffness and capacity of concrete filled double skin tubes (CFDST) column under axial compression. The column has circular hollow section (CHS) as both outer skin and inner skin. Stiffness of CFDST columns under small displacement was analyzed by the energy method. The modified elastic modulus of the between concrete and steel tubes were deduced respectively to calculate the composite stiffness of the CFDST stub column. According to the unified theory of concrete filled steel tube (CFST), the bearing capacity of the stub column was predicted by presenting the equivalent confinement coefficient of CFDST. The composite modulus and ultimate strength of the stub columns were calculated in comparison with corresponding test value, and it was found that there was good agreement between theoretical and experimental results.