组合受力钢筋混凝土环形截面构件极限承载力研究

基于变角空间桁架理论对钢筋混凝土环形截面构件在拉压弯剪扭组合受力下的极限承载力计算模型进行了研究,具体研究内容包括构件破坏截面几何形式表达和极限承载力计算公式.首先依据变角空间桁架理论推导出在拉压弯剪扭组合受力下的钢筋混凝土环形截面构件的破坏面倾角表达式.据此确定破坏面几何形状,并对破坏面一侧隔离体建立极限平衡方程,获得组合受力的钢筋混凝土环形截面构件承载力计算模型表达式.并将推导的钢筋混凝土环形截面构件承载力计算模型表达式与相应的试验研究结果进行比较.     

基于双侧非对称破坏模式的临坡地基极限承载力分析

在工程建设领域,经常需要把条形基础设置在临坡地基上,但在现行成果中,对临坡地基极限承载力的确定没有给出具体计算方法.建立双侧非对称滑移破坏模型,将坡后土体强度进行折减,用发挥系数m来表征其强度.基于极限平衡法和叠加原理,求得三个承载力系数的表达式.基于极限分析法原理,推导出临坡地基极限承载力上限解.采用离心模型试验对理论分析结果进行验证,并就条形基础作用下的临坡地基变形破坏特征以及基底接触条件、基础位置、边坡高度等诸多因素对临坡地基极限承载力的影响开展研究.研究表明:发挥系数m随相对坡顶距呈规律性变化;其他条件均相同时,基础宽度越大,临坡地基极限承载力越高;基底接触条件对于临坡地基极限承载力具有显著影响;离心模型试验结果与理论计算结果较为吻合,总体误差在10%以内.     

非饱和土强度统一解及地基承载力的拓展研究

为改善现有非饱和土抗剪强度统一解与地基极限承载力的应用灵活性,分别对二者进行了拓展研究.研究包括非饱和土抗剪强度统一解的适用范围,非饱和土地基极限承载力的模型试验结果验证、线性吸力和高吸力对地基极限承载力的影响.结果表明:拓展后的非饱和土通用抗剪强度统一解可适用于双应力状态变量理论、有效应力理论及其他理论方法;扩展后的地基极限承载力公式得到模型试验结果的验证,且统一强度理论参数为0或1都不能反映试验地基土的真实承载特性;高吸力具有双重影响,线性吸力分布下的地基极限承载力明显小于均布吸力下的地基极限承载力.应实测地基土中基质吸力的大小及其分布,并慎重选择高吸力双曲线模型的截距.     

冷弯方钢管截面轴压和压弯极限承载力研究

冷弯方钢管构件在建筑钢结构的应用愈加广泛,因此有必要对不同厚度冷弯方形截面的极限抗压和抗弯承载力进行研究.首先利用Abaqus建立了考虑初始几何缺陷、几何和材料非线性以及冷弯效应等因素影响的冷弯方钢管有限元模型,并通过试验校核验证了模型的准确性.基于该模型完成了冷弯方钢管在不同宽厚比和轴压比组配下的参数分析,探究其对极限承载力的影响.通过对构件破坏模态及截面应力发展全过程的分析,并基于不同宽厚比和轴压比下的四种应力分布模型,提出了用以计算冷弯方形截面极限承载力的有效塑性宽度法.最后将有效塑性宽度法与现行规范以及参数分析结果进行对比,证明了有效塑性宽度法的准确性与适用性.     

组合T形钢管混凝土柱力学性能有限元分析

将肢长比及约束效应系数作为轴心受压短柱力学性能的影响因素,利用Abaqus有限元软件计算T型组合钢管混凝土柱在单向荷载作用下的力学性能,得到其荷载-应变关系曲线与极限承载力。在验证有限元模型正确的基础上,进一步分析其破坏模式与应力分布规律。研究结果表明:随着约束效应系数增大,试件极限承载力提高;肢长比越小,极限承载力越高。     

拉剪组合状态下的锚杆极限承载力分析——基于BP神经网络

锚杆在拉剪组合状态下的极限承载力受锚杆及混凝土的力学特性、锚固及加载方式、锚杆的直径及植入深度等诸多因素的影响．基于BP神经网络,提出了拉剪组合状态下锚杆极限承载力预测模型;考虑影响锚杆极限承载力的主要因素,用实测试验数据建立模型．通过模型验证及参数分析表明,BP神经网络模型对锚杆在拉剪组合状态下的极限承载力预测的效果良好,在实际工程应用中有一定参考价值,     

木结构主次梁新型挂钩件连接节点的受力性能

为研究新型木结构主次梁新型金属挂钩件连接节点的受力机理,参照ASTM针对挂钩件的测试标准,进行了8个模型的竖向加载静力试验,得到了节点承载力与主、次梁相对变形曲线和2种典型破坏模式.建立了新型挂钩件节点的ABAQUS三维实体有限元模型,与试验结果和试验现象对照,验证了有限元模型的准确性.采用该模型对挂钩件节点进行参数分析,研究了挂钩件翼缘厚度和宽度对节点抗剪极限承载力和刚度的影响.对挂钩件节点进行详细受力分析,提出了该新型挂钩件节点的简化受力模型,推导了节点的极限承载力计算公式和破坏模式的判别方法,与试验结果吻合良好.     

内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的偏压力学性能分析

利用ABAQUS有限元软件建立了适用于内套GFRP管圆钢管混凝土组合柱的单向偏压模型,研究了影响该组合柱力学性能及失效模式的关键因素。结果表明：该组合柱的极限承载力随着偏心距的增大而降低,随着外置圆钢管和内套GFRP管壁厚的增加而提高。内套GFRP管壁厚对构件极限承载力的影响小于偏心距和外置圆钢管壁厚造成的影响。长径比对极限承载力的影响较小。基于影响系数法建立了适用于单向偏压构件的极限承载力计算方法,该计算方法可为相关工程提供参考。     

方钢管混凝土组合T形柱轴压力学性能研究

方钢管混凝土组合T形柱是一种适用于装配式钢结构住宅建筑的新型结构形式,研究其轴压力学性能可为工程设计提供参考依据。文章以钢管厚度、钢材强度和试件长细比为变化参数,对5个方钢管混凝土组合T形柱进行轴心受压试验,分析了各试件的破坏模式、极限承载力、荷载—位移曲线,建立了与试验相符的有限元分析模型,并对模型的准确性进行了验证;通过变参分析,研究了截面尺寸、钢管厚度、钢材强度、混凝土强度对方钢管混凝土组合T形柱轴压承载力的影响规律,提出了方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度承载力和稳定承载力计算公式。结果表明:短柱试件的破坏模式为核心混凝土压碎后由钢管屈服引起的局部鼓曲破坏,中长柱试件的破坏模式为钢管整体弯曲后试件发生的失稳破坏;所提出的方钢管混凝土组合T形柱的轴压强度和稳定承载力公式的计算结果与试验值较接近。     

铝合金毂式节点轴向拉压受力性能有限元分析

为探究空间结构体系中铝合金毂式节点受力性能,采用非线性有限元软件ABAQUS建立了25个不同尺寸的铝合金毂式节点精细化数值模型研究其受拉和受压性能,并分析了毂体槽间距、齿间距、齿宽度、齿深度等因素对节点受力性能的影响.分析结果表明:节点受拉承载力主要由毂体与杆件嵌入部分之间凹凸齿槽承担;改变主要参数,节点受拉极限状态共出现毂体凸齿弯剪破坏、毂体最内侧槽部弯剪破坏、毂体最外侧槽部弯剪破坏和毂体凸齿剪切破坏4种破坏模式;在研究范围内增大毂体槽间距和齿宽度,节点抗拉极限承载力增加71.3%和112.9%;节点受压极限状态主要为失稳破坏,主要参数的改变对其承压性能影响较小.最终给出研究范围内节点抗拉极限承载力公式和设计建议.     

剪跨比对插槽式连接空心管墩抗震性能影响

为研究剪跨比对插槽式连接空心管墩抗震性能的影响,基于荣乌新线高速公路桥梁工程,借助ABAQUS有限元分析软件,对3种不同剪跨比的插槽式连接空心管墩进行数值模拟,制作插槽式连接管墩足尺模型开展恒定轴力作用下的水平循环荷载试验研究,验证了有限元模型的可靠性.结果表明:3种不同剪跨比的管墩模型的破坏模式分别为剪切破坏、弯剪破...     

戈壁碎石土地基原状土掏挖基础抗拔试验研究

在甘肃和新疆的7个试验场地完成了40个戈壁碎石土地基原状土扩底掏挖基础抗拔试验,得到了基础抗拔荷载-位移特性。结果表明,上拔荷载作用下,戈壁碎石土地基掏挖基础具有良好的抗拔承载性能,荷载-位移曲线呈大致相同变化规律,可分为扩大端土体被压密的弹性阶段、土体剪切变形至塑性区贯通的弹塑性阶段、滑动面形成至破坏的3个特征阶段。根据基础荷载-位移曲线,采用双切线交法确定了试验基础极限上拔承载力。基于土体滑移线场理论和Mohr-Coulomb强度准则,引入抗拔土体圆弧滑动面假设,推导了戈壁掏挖扩底基础的抗拔承载力理论计算公式,并将试验结果与理论计算结果进行了对比分析。     

体外预应力加固大跨度混凝土梁的试验研究

大跨度钢筋混凝土梁加固技术作为一门学科正在迅速发展,提出了许多切实可行的加固方法。以天津某加固改造工程为背景,通过对12根简支梁及6榀框架梁进行体外预应力加固试验,分析加固后梁体的承载能力及使用性能,提出了适合本工程的正截面抗弯承载力计算公式及力筋极限应力增量计算公式。结果表明混凝土梁采用体外预应力加固时,可以显著减小梁体跨中挠度及裂缝宽度;承载力极限状态下,可以显著提高梁体抗弯极限承载力;采用适量预应力筋,加固后梁体的破坏形态仍为适筋梁延性破坏等结论。     

不同比例外接式钢-混凝土组合桁架节点的研究

为研究钢-混凝土组合桁架节点的破坏模式和极限承载力,对比例为1/2和1/3的节点缩尺模型进行了单调静力水平加载试验。详细介绍了节点工作过程,对比了不同比例模型的受力性能、极限承载力和破坏模式,得出了影响节点力学性能的因素。试验结果显示节点的失效模式可能有：混凝土开裂破坏、节点板受压屈曲和撕裂破坏。应用有限元软件ANSYS对试件进行数值模拟分析,与试验结果吻合良好,对比不同的有限元分析结果,明确了不同比例节点的薄弱部位。研究成果可为该实际工程和类似工程节点设计提供试验参考和理论依据。     

秦巴山区软岩地基桥桩承载性状试验研究

为了研究软岩地基桥桩的荷载传递性状、破坏机理,并获取在该地质条件下更为可靠的桩基计算参数,对秦巴山区软岩地基3根钻孔灌注试桩进行竖向静载试验。结果表明:秦巴山区软岩地基桥桩试桩荷载-沉降曲线呈陡降型,实测竖向极限承载力为20 500 kN,桩的破坏方式为桩身材料强度破坏; 淤泥质亚黏土地层中的碎石起到一定的骨架作用,增强了此地层桩极限侧阻力,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为4～8 mm; 强风化砾岩表现为加工软化型,发挥极限侧阻力所需的桩-土(岩)相对位移为3～8 mm; 中风化砂砾岩表现为明显的加工硬化型,所需的桩岩相对位移大,且桩极限侧阻力的特征点不明显; 淤泥质亚黏土地层桩侧阻力占总荷载的60%～70%,随着桩顶荷载的逐步加大,该地层桩侧阻力所占比例不断下降,而嵌岩段桩侧阻力所占比例逐渐上升,达到55%～65%,嵌岩段桩侧阻力沿桩深的分布曲线表现出非线性的特征; 试桩为端承摩擦桩,桩端阻力约占桩顶荷载的20%左右,且未充分发挥,在上部结构允许的沉降范围内,适当增加桩端的沉降有利于端阻力的发挥; 桩侧阻力先于端阻力发挥,建议单桩承载力设计时分别采用不同的端阻力和侧阻力安全系数。     

置换率对刚-柔性桩复合地基的影响

为了研究桩置换率对刚-柔性桩复合地基性能的影响程度,在温州地区进行了多个大型刚-柔性桩复合地基静荷载试验.在静荷载试验中对刚性承压板下压力盒进行同步检测,根据检测成果比较不同置换率下刚-柔性桩复合地基沉降情况,分析置换率对刚-柔性桩复合地基的桩土应力、桩土应力比以及荷载分担比的影响.检测结果表明:复合地基中刚性桩置换率对沉降特性影响较大,增大刚性桩置换率会明显减小沉降.刚-柔性桩复合地基中刚性桩在承载方面发挥重要作用,刚性桩置换率越高作用越明显.复合变形模量随复合地基中桩置换率减小而减小.刚性桩置换率越高,刚性桩承载力发挥度越小,柔性桩承载力发挥度越大,土承载力发挥度越小.     

强夯置换加固填海地基的试验研究

在分析强夯置换法加固地基机理的基础上,结合厦门环东海域填海造地工程,通过对试夯区的强夯置换砂桩试验,以及对强夯现场监测、检测结果的分析,确定了强夯置换砂桩加固填海地基的施工参数,验证了强夯置换砂桩用于该填海地基的合理性。     

砂土中浅埋竖向锚定板极限承载力

研究砂土中浅埋竖向锚定板的极限承载力.采用粒子图像测速法(particle image velocimetry,PIV)开展模型试验研究,得到砂土中竖向锚定板在水平拉拔过程中的土体变形和破坏机理.采用有限元极限分析给出不同土体参数和埋深比时砂土中浅埋竖向锚定板承载力上下限解.基于观测到的土体破坏形式,依据极限平衡理论构...     

水闸桩土复合地基承载力与桩土置换率关系

以有限单元法为理论基础,研究了水闸桩土复合地基承载力与桩土置换率之间的关系.应用ANSYS有限元计算软件建立了不同桩土置换率下的桩土联合承载数值模型,计算桩土联合承载时不同置换率下的桩土联合承载力.根据数值模拟计算结果建立桩土联合承载力与置换率之间的关系曲线,分析两者之间的变化规律,并分别进行线性拟合、指数拟合和多项式拟合,得到相应的拟合公式及拟合精度,以便在实际工程中利用这些关系式预估所需的置换率及相应的地基承载力,为以后桩土复合地基模拟及设计提供重要的参考价值.     

软土地基中包裹碎石桩地震动力响应数值模拟研究

包裹碎石桩是将碎石桩包裹在土工合成材料中,通过土工合成材料的径向约束作用,减少碎石桩的变形,提高其在软土地基中的稳定性。使用有限差分程序FLAC3D进行模拟,研究地震荷载作用下软土地基中包裹碎石桩的动力响应。数值模型采用考虑滞回特性的非线性弹塑性模型模拟碎石桩和软土,使用线弹性土工格栅单元模拟土工合成材料。利用振动台试验结果验证三维动力数值模型,然后开展参数分析,研究筋材刚度、软土剪切模量、路堤荷载等参数对软土地基中包裹碎石桩地震动力响应的影响规律。数值模拟结果表明：随着筋材刚度的增加、软土剪切模量的增加、竖向荷载的减小,碎石桩的沉降及筋材应变和土体的剪应变也显著减小,土工合成材料包裹筋材可以有效提高碎石桩的抗震性能。