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2015年  第32卷  第增刊期

基本方法
地震动记录调整中反应谱控制周期及有效性分析
陈波, 徐超, 温增平
2015, 32(增刊): 1-10,26. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S050
摘要:
反应谱控制周期是调整地震动记录时拟合目标谱所须考虑的关键因素之一,而目前的抗震设计规范对此还缺乏统一的定量依据。针对该问题,该文通过对不同周期对应的加速度反应谱向量与结构最大层间位移角进行相关性分析,初步讨论了对结构非线性地震反应有重要贡献的反应谱的周期特征,并引入反应谱形参数,对Sa(T1)的控制作用进行解耦,最后结合大量的统计分析和归一化处理,建议了地震动记录调整中所需要控制的关键周期范围。分析结果表明:对于低层结构,结构基本周期已能基本满足要求;对于中高层结构,0.2T1~2T1是比较合适的控制周期范围。
降雨冲击力试验研究
禹见达, 卿定增, 朱兆杰, 王修勇
2015, 32(增刊): 11-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S055
摘要:
采用弹性悬挂装置制作了三向风雨天平,并利用其进行了模拟降雨冲击力试验。实测了不同降雨强度、不同雨滴下落高度对结构的冲击力,研究了降雨对结构的平均冲击力和脉动冲击力与雨强、雨滴降落高度的关系。研究表明:降雨对结构产生平均冲击力和脉动冲击力。平均冲击力与雨强成正比,随雨滴降落的高度增加先增大,后减小。在强降雨时,脉动冲击力均方根值与降雨强度成线性关系,其主频率与结构固有频率一致。因此,研究在不同降雨强度下的力学性能具有重要意义。
风致雪漂移的风洞试验方法和观测研究
石超, 李宗益, 刘庆宽
2015, 32(增刊): 15-19. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S059
摘要:
雪粒在较大风力作用下会发生复杂的漂移现象,称为风致雪漂移,导致建筑物表面的积雪产生不均匀分布,严重时会导致引发建筑的坍塌。为了得到能应用于具体工程中的风致雪飘移的模拟和研究方法,该文采用风洞试验和实地观测两种方法进行了初步的研究。通过风洞试验,探讨了雪花白堆积曲线随时间和随风速的变化规律和雪花白粘结力对试验结果的影响;河沙的风洞试验中则围绕和实测曲线吻合较好的工况进行了数据分析。通过实地观测,测试了低风速下高低屋面模型的积雪分布,并与国外文献进行了对比分析。
侧向预压增量法解析土压力
白福波
2015, 32(增刊): 20-26. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S061
摘要:
随着基坑分层挖深,在侧壁土体自重作用下,土楔体滑移斜面会处于主动极限平衡状态(向下滑移)。在此状态下由锚杆或支顶对侧壁施加的预压力传至土楔体滑移面上,在土粒间产生的压应力、剪应力、摩阻抗剪强度增量能平衡阻止斜面向下滑动。当继续挖深可使其再处于上述状态。基于这一概念结合莫尔作用应力及库仑强度理论推证导出:抗剪应力强度增量与主应力增量之间函数式,再归并导得:大小主压应力增量相关公式。给出基坑挖深土楔体内应力分布图,建立侧向预压力与基坑顶面竖向荷载作用下基坑侧壁直立深度解析公式,它可适用于土工试验广义折线性强度理论,并绘以应力圆剪切包线几何图式,给出非线性内力分析方法。与当前土压力作用模式对比可明显增加基坑挖深。
基于等效全程单轴本构关系的应力三轴度分析
祁爽, 蔡力勋, 包陈, 姚迪
2015, 32(增刊): 27-32. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S026
摘要:
该文利用有限元辅助测试 (Finite element Aided Testing, FAT)方法测得了四种工程材料的等效全程单轴本构关系,基于此全程本构关系对拉伸过程中漏斗试样的应力三轴度演化进行了有限元分析,并同基于Bridgman应力修正后的单轴本构关系得到的漏斗试样漏斗根部截面中心处应力三轴度计算公式结果进行了比较。得到了四种材料的等效全程单轴本构关系、破断应变、破断应力和漏斗根部截面上应力三轴度分布随截面中心Von-Mises等效应变的变化规律。同时基于三轴度理论还讨论了漏斗型试样的拉伸破断机理以及断口的形貌。
薄宽带钢任意位置局部浪形屈曲变形行为分析
张晓峰, 卢兴福, 张清东
2015, 32(增刊): 33-38. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S028
摘要:
针对薄宽带钢生产过程中出现的任意位置局部型瓢曲浪形缺陷,考虑平直段边界弹性约束作用及其所储存的应变能,应用能量变分法建立了任意位置局部非均匀载荷作用下屈曲变形的解析计算模型,获得了屈曲临界载荷的表达式,并基于驻值势能原理对屈曲变形区域进行搜索求解,得到了临界条件。应用ABAQUS有限元对任意位置局部浪形进行仿真计算,获得了屈曲模态及临界条件,验证了屈曲解析计算模型的准确性。在此基础上,分析了屈曲临界条件与弹性约束系数、屈曲区域中心距带钢自由边垂直距离、非均匀载荷半宽以及平均张应力之间的关系,并指出带钢不产生屈曲区域超出带钢板宽的任意位置局部浪形时,相同初始条件下任意位置的局部浪形屈曲临界条件计算结果都相同。
土木工程学科
含减振子结构的巨型框架结构减震分析
蒋庆, 陆新征, 种迅, 叶献国, 黄俊旗
2015, 32(增刊): 39-44. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S048
摘要:
为了改善巨型框架结构体系的抗震性能,提出一种新型的结构体系-含减振子结构巨型框架结构。设计了一典型钢筋混凝土巨型框架结构,将一子框架转变为减振子结构形成含减振子结构的巨型框架结构,采用有限元软件针对该普通巨型框架结构及其减振结构建立了有限元模型并进行了地震弹性反应对比分析,研究了减振子结构和整体结构频率比以及隔震支座阻尼对减震效果的影响。研究结果表明:减振子结构具有显著的减震效果,对频率比有较好的鲁棒性;随着隔震支座阻尼系数增大减震效果逐渐增大,当其大于0.4后,减震效果增加不明显。这为进一步研究该结构体系的奠定了基础,也为该结构的实际工程应用提供了参考。
基于改进Bouc-Wen模型的RC梁-柱节点抗震性能研究
吕大刚, 于晓辉, 杜文晨
2015, 32(增刊): 45-49,54. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S015
摘要:
在传统的Bouc-Wen材料模型中引入捏缩函数,提出了一种可以考虑材料捏缩行为的改进Bouc-Wen材料模型。将该模型引入到OpenSees软件平台中,基于Joint2D节点单元,对钢筋混凝土(RC)梁-柱节点的抗震性能进行了研究。通过对两个钢筋混凝土梁-柱中节点的往复加载试验结果进行数值模拟,验证了该文提出的改进Bouc-Wen模型的合理性。进一步对RC框架梁-柱节点抗震性能的影响因素进行了研究,结果表明:截面高宽比和剪跨比对节点的剪切强度和延性影响显著。
宽高比为5的矩形断面梁气动力展向相关性研究
刘小兵, 张海东, 王彦彪
2015, 32(增刊): 50-54. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S007
摘要:
针对宽高比为5的矩形断面梁进行了节段模型测压风洞试验,研究了气动力的展向相关性随展向间距和来流风攻角的变化规律。研究结果表明:气动力的展向相关系数随展向间距的增大而逐渐减小;在同一展向间距下,升力的展向相关系数最大,扭矩的展向相关系数次之,阻力的展向相关系数最小。升力和扭矩的展向相关系数在0°风攻角时最大,且随着风攻角的增大而减小。
桩基主共振响应的动力学参数效应研究
马建军, 刘丰军, 高笑娟, 贾振华
2015, 32(增刊): 55-59. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S023
摘要:
为研究桩-土系统中各物理参数对桩基动力学特性的影响,基于建立的考虑土-结构相互作用效应的桩基动力学模型,对桩基的主共振响应进行了计算分析。进而,利用统计分析的方法研究了主要物理参数对动力响应有效非线性系数的影响,判定出具有显著影响效应的关键参数。最后,对比研究了关键及非关键参数对桩基主共振幅频响应的影响,验证了动力学参数效应分析的正确性和重要意义。
内配型钢方钢管混凝土偏压构件受火全过程数值模拟
韩祎, 王景玄, 王文达
2015, 32(增刊): 60-65,90. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S013
摘要:
内配型钢钢管混凝土构件由于其较高的承载力、较好的延性及耗能能力在工程实践中具有良好的发展前景,该文运用ABAQUS有限元软件,在合理选取钢材、混凝土本构热力模型的基础上,采用顺序热-力耦合的方法建立了内配型钢的方钢管混凝土偏心受压柱火灾全过程的数值模型,计算了其火灾全过程作用下的轴向荷载-位移曲线,分析了截面应变、应力的变化情况及火灾全过程作用下各组件的荷载分配情况,最后对影响极限承载力的主要因素进行了参数分析,发现火灾荷载比、升温时间比、长细比、荷载偏心率及钢管含钢率等因素对构件承载力的影响较为显著。
基于环形张拉整体的索杆全张力穹顶结构形态分析
陆金钰, 武啸龙, 赵曦蕾, 舒赣平
2015, 32(增刊): 66-71. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S024
摘要:
运用平衡矩阵奇异值分解技术,通过变换经典半八面体张拉整体单元的几何构型,对半规则张拉整体单元进行了自平衡构型的找形分析,给出了几何变换后的设计公式,并通过单元自应力模态和机构位移模态验证了单元的几何稳定性。对此单元进行环向拼装,得到了环形张拉整体结构并给出结构整体可行预应力。提出了环形张拉整体中部引入葵花形索穹顶的构造方法,构建了全张力自平衡的新型索杆穹顶结构,并对其进行了静力分析,表明该结构具有较好的刚度。最后通过实物模型进一步验证了该结构体系的可行性。该研究对张拉整体在实际工程中的应用具有一定促进作用。
具有自复位功能装配式框架节点抗震性能的影响因素分析
邹昀, 林晖, 马卫强
2015, 32(增刊): 72-77. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S017
摘要:
具有自复位功能的装配式框架节点采取一种“干式”拼接方法,通过预应力筋提供自复位能力。为了探明具有自复位功能框架节点抗震性能的影响主要因素,该文运用有限元软件ABAQUS分别以节点预应力筋的张拉应力、预应力筋的数量、节点配筋率等为参数进行了单调加载和低周往复荷载下计算分析。分析结果表明预应力筋数量对自复位预制框架节点抗震性能影响大,张拉应力在一定范围内有明显影响,普通钢筋的配筋率影响较小。研究成果对装配式框架的推广应用有一定指导意义。
钢筋混凝土框架结构中防屈曲支撑连接节点的损伤控制
曲哲, 吉敷祥一
2015, 32(增刊): 78-82. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S009
摘要:
为减轻防屈曲支撑节点板与混凝土梁、柱构件之间相互作用对连接性能和框架抗震性能的不利影响,针对混凝土框架结构中的防屈曲支撑提出一种非约束节点连接形式,并通过调整梁端配筋进行局部损伤控制,最大限度地保证连接性能。拟静力试验结果表明:建议的连接方法能够成功地转移梁端损伤部位,有利于提出连接节点的可靠性。
钢筋混凝土结构连续倒塌机制研究
胡凯, 蒋瓅, 瞿革, 吕西林, 王鹏, 杨梓
2015, 32(增刊): 83-90. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S014
摘要:
该文基于显式动力学数值模拟分析、结构静力加载试验和振动台试验,对单榀框架结构、高层空间框架结构以及高层框架-核心筒结构在静力及动力荷载下的倒塌机制进行研究,分别从受力原理、破坏机制、失效顺序及范围等多方面进行分析,并根据失效柱处梁的变形、梁端局部受压区单元失效、关键构件底部钢筋应力时程、结构倒塌整体变形以及局部破坏等情况,对结构在倒塌过程中的“悬链线机制”开展情况进行研究。同时,对此类结构的抗倒塌设计提出建议。
荷载非对称分布下单层球壳的动力倒塌振动台试验研究
王秀丽, 吴长, 马肖彤, 梁亚雄
2015, 32(增刊): 91-98. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S018
摘要:
为验证荷载非对称分布下网壳结构的动力倒塌机理,对一个单层球面网壳缩尺模型进行了振动台试验。选用三条地震波对网壳结构的动力特性、弹塑性阶段的动力响应(位移、加速度和应变等)、倒塌阶段的破坏过程进行了研究。通过ANSYS/LS-DYNA,以显式动力分析方法为基础,模拟了荷载不对称分布下网壳结构的倒塌全过程,并进行了倒塌机理的分析。结果表明,当网壳受半跨荷载时,形成塌陷区域的节点位于荷载作用区内,中部主肋屈曲产生了较大的动力效应并导致结构荷载作用区内局部塌陷形成、扩大使结构最终倒塌。有限元分析结果与实测结果吻合较好,验证了数值计算方法的正确性。
砌体填充墙RC框架基于FEAP的微观有限元分析
贾明明, 吕大刚, 于晓辉, 何晓云
2015, 32(增刊): 99-103. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S034
摘要:
基于美国加州大学伯克利分校研制的有限元软件FEAP(Finite Element Analysis Program),联合应用弥散裂缝单元和离散裂缝单元,建立了砌体填充墙RC框架的精细化微观有限元模型。基于美国加州大学圣地亚哥分校UCSD的试验结果对有限元模型进行了验证,对多层砌体填充墙RC框架进行了Pushover分析,研究了填充墙的裂缝开展、刚度变化、应力发展趋势,以及填充墙与RC框架的相互作用机制,研究了砌体填充墙RC框架的失效模式和抗震性能。
FRP-PVC管混凝土受弯构件力学性能研究
巫文君, 林泉, 姜绍飞
2015, 32(增刊): 104-110,115. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S001
摘要:
为了揭示FRP-PVC管混凝土受弯构件的力学性能,该文进行了6根试件的弯曲试验,并编写了有限元分析程序,在验证有限元分析结果正确的基础上,研究了FRP包裹层数、FRP包裹类型和FRP包裹方式对FRP-PVC管混凝土受弯性能如破坏模式、极限弯矩承载力及应力-应变关系的影响。通过分析其工作机理,得出简化的极限承载力公式。研究表明受弯构件的受力过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段3个阶段;与同条件下无FRP包裹的PVC管混凝土相比,承载力随FRP体积率增大而增大、随混凝土强度提高而增大;相同FRP体积含量下CFRP与BFRP包裹方式相比,在承载力和延性上有很大的提高。
随机风荷载作用下的结构风致响应精细化计算
李寿科, 李寿英, 方湘璐, 孙洪鑫, 李红利
2015, 32(增刊): 111-115. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S002
摘要:
针对传统三分量法不考虑背景和共振分量之间的耦合的缺陷,利用模态加速度方法,结合随机动力学的双输入单输出系统原理,推导了考虑背景和共振分量耦合的精细化完全三分量风致响应计算方法。通过一悬臂梁的数值算例验证了方法的准确性和可靠性,结果表明共振分量在此悬臂梁的总脉动响应中占主要贡献,背景和共振分量之间为负相关,其相关系数为-0.27,当忽略背景共振之间的相关性时,将会高估悬臂结构的脉动总响应。
求解变截面梁变形的快速解析法
李银山, 官云龙, 李彤, 李欣业
2015, 32(增刊): 116-121,141. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S004
摘要:
对于有复杂载荷的变刚度梁,常用的方法无法求得解析解。该文提出了一种快速求解变截面梁变形解析解的连续分段独立一体化积分法。该法首先将梁进行连续分段,建立一种复杂载荷下变刚度梁求解的通用力学模型,从该模型推导出任一截面的具有四阶导数的挠曲线微分方程。然后独立积分四次,得到挠度的通解。再根据边界条件和连续性条件确定积分常数。在连续曲线形变截面梁模型建立和求解推导过程中,不需进行载荷和梁结构的简化,直接用符号运算软件编制对梁变形求解解析解的程序,实现了对复杂载荷变刚度梁解析解的计算机求解。该文采用连续分段独立一体化积分法求得了阶梯形变截面梁、等高变宽变截面梁和等宽变高变截面梁等三个工程实例的解析解。工程实例表明,该方法建立数学模型简单,计算编程程式化,可以快速求得解析解。
高墩大跨斜拉桥悬臂施工期风致振动控制
宫成, 刘志文, 谢钢, 龚平
2015, 32(增刊): 122-128. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S005
摘要:
高墩大跨桥梁主梁双悬臂施工期自振频率低对风作用敏感,以在建的赤石大桥为背景进行高墩大跨斜拉桥悬臂施工风致振动控制研究。在综述高墩大跨桥梁施工抗风措施的基础上,结合赤石大桥实际特点提出“下拉索+TMD”抗风措施,基于Davenport抖振理论采用ANSYS APDL实现大跨桥梁抖振时域分析,最后对该桥施工抗风措施减振性能进行计算分析和现场实测。结果表明:采取“下拉索+TMD”施工抗风措施可以有效降低桥梁结构风致振动响应;该施工抗风措施减振效果计算值与现场实测结果总体吻合较好。
少钢支撑RC框架结构的概念
杨馨, 贺小岗, 赵作周, 钱稼茹
2015, 32(增刊): 129-135. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S006
摘要:
震害表明,在钢筋混凝土(RC)框架结构中增设少量支撑,可以解决纯框架结构抗震防线单一、缺乏足够冗余度的问题,通过多重抗震防线,保护主体结构构件、减小建筑震害、增加结构的安全储备和防倒塌能力。我国现行规范对含有少量剪力墙的框架结构已经有了明确定义和相应的设计方法,而对于含有少量支撑的框架结构没有定义。该文以一个典型RC框架结构及三个带不同钢支撑的RC框架结构为例,基于弹性分析和弹塑性Pushover分析,借鉴少墙框架的定义方法,提出了以底层框架倾覆力矩分担率为控制指标的少钢支撑RC框架结构的定义,并通过基于IDA的结构抗倒塌易损性分析验证了少钢支撑RC框架结构相比纯框架结构的抗倒塌能力提高。
钢筋混凝土梁时变变形的概率密度演化
刘蕾蕾, 白雪濛, 徐腾飞
2015, 32(增刊): 136-141. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S008
摘要:
采用分片响应面替代传统响应面法中的单一光滑曲面,以减小混凝土梁开裂前后响应曲面不光滑而引起的计算误差。与蒙特卡罗抽样相结合,采用GL2000模型及钢筋混凝土非线性有限元方法,建立了钢筋混凝土梁时变变形的随机分析模型。利用该模型,以一组钢筋混凝土试验梁为算例,分析其时变变形的随机特性。研究表明:当钢筋混凝土所受荷载接近开裂荷载时,钢筋混凝土梁短期变形的概率密度呈现出双峰形态;而混凝土的收缩徐变效应,会增大混凝土截面开裂的概率。随着加载龄期的增长,钢筋混凝土梁时变变形的概率密度形态逐渐向单峰形态转换。
TRC加固RC梁的弯曲疲劳破坏过程和应变发展的试验研究
尹世平, 盛杰, 贾申, 叶桃
2015, 32(增刊): 142-148. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S010
摘要:
该文采用四点弯曲加载方式研究了加固方式、配网率、配筋率、损伤程度等对TRC加固RC梁疲劳寿命、破坏过程及应变发展的影响。试验结果发现:TRC加固梁在疲劳荷载作用下其破坏过程可以分为三个阶段。第一阶段:循环次数大约在4万次以内,新的裂缝会不断产生,此阶段末裂缝基本出齐,该阶段相对加固梁的整个寿命过程较短;第二阶段表现为加固梁的挠度几乎不变,该阶段末梁会产生新的裂缝,并形成主裂缝;第三阶段:加固梁的跨中挠度迅速增加,在时间很短的情况下梁发生疲劳破坏。加固梁的混凝土压应变与受拉钢筋应变随荷载循环次数的增加也呈三个阶段发展:初始发展、稳定发展和迅速发展。配网率和配筋率的增大都会减缓中和轴的上移速度,减小疲劳破坏时梁顶混凝土压应变,从而提高疲劳寿命。较大荷载作用下的静力损伤会使加固梁的钢筋应变提前进入第三阶段的发展,会减小RC梁的疲劳寿命。
氯离子腐蚀环境下钢管混凝土轴拉构件受力性能研究
花幼星, 侯超, 韩林海
2015, 32(增刊): 149-152,158. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S012
摘要:
该文建立了用以研究钢管混凝土在长期轴拉荷载与氯离子腐蚀共同作用下力学性能的有限元模型。模型中考虑了长期荷载下混凝土的收缩徐变以及恶劣环境导致的钢管腐蚀的影响,模型计算结果得到试验数据的验证。利用建立的有限元分析模型,研究了长期荷载与腐蚀对钢管混凝土承载能力的影响,并与空钢管进行了对比,同时对组合截面材料间内力重分布的规律进行了分析,明晰了其受力全过程的工作机理。
高温后方钢管再生混凝土短柱轴压受力性能分析
王兵, 刘晓, 赵磊, 高璐
2015, 32(增刊): 153-158. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S021
摘要:
为研究高温后钢管再生混凝土短柱的轴压力学性能,利用ABAQUS有限元软件对轴压受力性能进行了理论分析和试验验证,对比分析了曾经历的不同温度和不同取代率对荷载-应变全过程曲线的影响,揭示了高温后轴压承载力折减系数的主要影响因素。研究结果表明:随着曾经历温度的升高和取代率的增加,钢管再生混凝土短柱的承载力整体上呈下降趋势,温度在500℃以上对承载力影响较大,而取代率对承载力的影响较小,且随曾经历温度的升高,影响幅度越小;含钢率、钢材屈服强度、核心混凝土抗压强度对高温后的轴压强度系数有显著影响,而取代率没有影响。
圆形截面烟囱风致干扰效应试验研究
李晓娜, 陆煜, 刘庆宽, 马文勇, 刘小兵
2015, 32(增刊): 159-162,166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S046
摘要:
大型火力发电厂的圆形截面烟囱属于高耸结构,是典型的风敏感结构。风荷载是其结构设计的控制荷载之一。该文通过风洞试验研究了圆形截面烟囱单独存在时不同风向角下的表面压力分布变化及双烟囱存在时,在串联、并联两种排列方式下风压分布规律。试验结果表明:当两烟囱串联时,下游烟囱的风压系数变小,表现出遮挡效应;两烟囱并联时,低层的测点受干扰效应较为明显,表现为狭管效应。
升、降温火灾下混凝土瞬态热应变的计算
谭清华, 周侃
2015, 32(增刊): 163-166. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S027
摘要:
该文首先借助等效热膨胀系数将混凝土瞬态热应变转化为自由热膨胀应变;接着基于已有一维瞬态热应变模型和通用有限元程序的开放接口,自编程序实现了考虑升、降温火灾条件和三维应力状态下混凝土瞬态热应变的计算;最后利用相关试验数据对方法验证。结果表明考虑瞬态热应变,结构在升、降温阶段的变形会增大,且计算结果更接近试验值;进一步表明了采用等效热膨胀系数的方法考虑瞬态热应变的合理性。
超长联大跨连续梁桥摩擦摆支座隔震研究
夏修身, 崔靓波, 陈兴冲
2015, 32(增刊): 167-171. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S029
摘要:
基于某长周期超长联大跨度预应力混凝土连续梁桥梁,开展了摩擦摆支座的隔震研究。建立全桥有限元计算模型,采用双线性滞回模型模拟摩擦摆支座,输入50年超越概率2%的3条安评地震波进行了非线性时程反应分析及抗震性能验算。该联桥的分析表明,当摩擦摆支座的曲率半径为5m、滑动摩擦系数为0.03时,隔震后桥墩及桩基础的均处于弹性工作状态;支座顺、横桥向的最大水平滑动位移分别为207mm、198mm,在可按受的范围之内。超长联大跨连续梁桥有其自身的结构及受力特点,采用摩擦摆支座隔震时能显著地提高其抗震性能。
基于分层壳单元的现浇混凝土空心楼板数值模拟
吕伟荣, 罗雯, 蒋庆, 徐昌慧, 黄海林, 陆新征
2015, 32(增刊): 172-176,183. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S037
摘要:
现浇混凝土空心楼板中由于存在不连续的孔洞,目前常采用的实体单元分析既复杂且计算效率低。分层壳单元根据组成材料的不同将壳分成多层,可考虑面内弯曲-面内剪切-面外弯曲之间的耦合作用,能够较全面地反映壳体结构的空间力学性能。该文在分层壳单元的基础上,通过设置2条对称的连续“空心层”,根据面积和刚度相等原则,经计算得到“空心层”厚度和距截面中性轴的距离,并以此对分层壳单元各组成材料进行划分。通过与试验进行对比,数值模拟结果与试验结果吻合良好,表明该文提出的“空心层”分层壳单元具有较高的精度,能较准确的模拟混凝土空心楼板各项非线性力学性能,且建模方便具有很好的实用性,可运用于实际工程。
城市曲线梁桥爬移现象及解决措施研究
焦驰宇, 刘陆宇, 龙佩恒, 侯苏伟
2015, 32(增刊): 177-183. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S033
摘要:
曲线梁桥因其自身特点,易产生爬移现象,既影响行车舒适性,又危害桥梁结构安全。该文首先回顾了影响爬移的重要因素,然后以北京某曲线桥梁为背景,建立了数值模型,探讨了恒载、活载、混凝土收缩徐变、温度、预应力等荷载作用下结构的受力特点,与实际桥梁检测结果对比,探讨了桥梁爬移形成的主要原因。此后探讨了缓解曲线桥梁爬移的主要思路,力图通过合理设计支承形式、合理设置支座预偏心、支座形式优化等方式缓解曲线桥的爬移效果。该文研究表明:合理设置支座预偏心、支承形式优化适用于车流量小,半径小的曲线匝道桥。支座形式优化适用于车流量大,曲率半径大,抗扭能力更强的曲线梁桥。新建曲线梁桥在适当条件下,单独或综合使用以上三种技术措施,可以有效预防爬移病害的发生。
高层建筑环境振动TLD控制研究
楼梦麟, 韩博宇
2015, 32(增刊): 184-190. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S052
摘要:
该文针对上海某一居住小区高层建筑环境共振问题,提出将双向调谐TLD应用于结构水平双向振动控制的方案。ANSYS有限元分析结果表明,受控后结构在水平双向及竖直向均得到了很好的减振效果,从而满足舒适度要求。并通过对不同参数TLD布置方案的可行性分析,给出了同时满足结构承载力和空间布置要求的建议方案。
基于修正力插值纤维单元的汶川地震典型高层建筑震害模拟
杜轲, 丁宝荣, 孙景江
2015, 32(增刊): 191-195. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S053
摘要:
在非线性阶段,剪力墙构件由于其截面高度比较大,受力极为复杂,仍采用平截面假定将会造成较大的误差。考虑截面剪切变形的修正基于力插值纤维单元(MFBFE),其截面不再是平截面,而是曲面,在剪力墙构件的非线性地震反应分析有较高的精度。基于MFBFE单元对汶川地震中破坏严重的都江堰市电信大楼进行逐步增量时程分析(IDA)。分析结果显示底层和9层是薄弱层,而底层由于各指标基本都为最大值,因此将首先出现破坏,这与震害调查结果基本相符。验证了MFBFE单元在实际结构分析中的合理性和可靠性,为高层建筑结构地震灾变行为研究提供参考。
基于地震动模拟的一致危险谱和条件均值谱生成及应用
朱瑞广, 于晓辉, 吕大刚
2015, 32(增刊): 196-201. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S016
摘要:
提出了一种基于地震动模拟的一致危险谱和条件均值谱的生成方法。该方法采用AB95_BC点源模型和基于有限断层的混合震源模型来生成人工模拟地震动,进一步对模拟地震动的反应谱进行统计分析,生成研究地区的一致危险谱及条件均值谱。为说明该文方法,选择缺乏历史地震资料的美国Memphis TN地区作为研究区域,模拟了该地区未来1000年可能发生的地震,并生成该地区50年超越概率为2%一致危险谱及相应的条件均值谱。最后考虑不同调幅方法、匹配均值和标准差等因素的影响,结合贪心优化算法,利用条件均值谱挑选地震动记录。
K8型单层球面网壳基于AUTODYN的外爆响应分析
杨帆, 支旭东, 范峰
2015, 32(增刊): 202-208. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S054
摘要:
该文采用显式动力有限元软件AUTODYN对K8型单层球面网壳在外爆荷载下的动态响应进行了研究。数值模拟中采用流固耦合方法施加荷载,钢材采用多段线性模型,首先验证了AUTODYN进行近场爆炸分析和远场爆炸分析的准确性;考察了跨度为20 m的网壳结构在外爆荷载下的荷载传播规律、最大节点位移变化规律以及塑性杆件发展规律,考察了跨度为40 m网壳结构在TNT质量、炸点距离以及炸点高度参数变化下的结构响应规律。数值分析的结果表明:AUTODYN具备准确进行近场爆炸和远场爆炸分析的能力;单层球面网壳在外爆荷载下主要经历两次冲击波荷载,最大节点位移出现在第一次冲击荷载作用时,结构杆件的塑性发展在0.05 s后基本结束;网壳结构的响应随TNT质量增加和炸点高度增加而加大,随炸点距离增大而减小。
高强钢筋RPC简支梁抗剪承载力及延性研究
金凌志, 李月霞, 祁凯能, 何培
2015, 32(增刊): 209-214,225. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S056
摘要:
通过6根高强钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验,得到了不同因素对梁的破坏形态、抗剪承载力及其剪切延性的影响规律。研究表明:剪跨比、配箍率和纵筋率是影响高强钢筋活性粉末混凝土简支梁抗剪性能的主要因素,其中剪跨比影响最大;在适宜的剪跨比条件下,随着纵筋率的提高,无腹筋梁的承载力与斜裂缝倾角增大,剪切延性降低,但有腹筋梁的斜裂缝倾角变化不太明显;提高配箍率不仅可以增强梁的抗剪承载力,而且能够有效改善其剪切延性。
CFRP加固青白石梁受弯性能试验研究
武晓敏, 谢剑, 徐福泉, 齐文
2015, 32(增刊): 215-220. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S057
摘要:
对4个未加固石梁及4个碳纤维布(CFRP)加固石梁进行了受弯性能试验研究,主要分析了未加固石梁与加固石梁在破坏形态、承载能力及变形能力方面的差异。试验结果表明:未加固石梁为典型的脆性破坏,加固石梁则表现出了非完全脆性破坏特征;加固后石梁的极限承载力有所提高,变形能力有所改善。对加固石梁的受弯承载力进行了理论分析,提出了极限受弯承载力的简化计算公式;达到极限荷载后,由于CFRP的作用,石梁仍有一定的承载能力,即承载力裕量,可避免石梁发生突然塌落的严重后果。
原材料对珊瑚砂混凝土抗压强度影响的试验研究
潘柏州, 韦灼彬
2015, 32(增刊): 221-225. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S020
摘要:
按照全因子试验的方法,针对三变量两因素,进行了珊瑚砂混凝土立方体抗压强度对比试验,分析了不同水泥和细骨料以及是否采用海水拌养对抗压强度的影响。试验结果表明:采用抗硫酸盐水泥、海水拌养的珊瑚砂混凝土具有较好的工作性能和较高的强度。
带黏弹性阻尼器结构振动台试验数值模拟
龚顺明, 周颖, 吕西林
2015, 32(增刊): 226-232. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S051
摘要:
该文利用OpenSees对一座三层带黏弹性阻尼器钢框架结构进行振动台试验的数值模拟,以此验证黏弹性阻尼器力学模型及分析方法的正确性。首先介绍了振动台试验,总结了黏弹性阻尼器耗能特征及减震效果;然后利用Bouc-Wen模型模拟黏弹性阻尼器的力学性能,在OpenSees中进行非线性动力时程分析模拟振动台试验;最后将数值模拟结果和试验结果进行对比分析。结果表明,模拟结果和试验结果在结构动力特征和结构响应上均吻合良好,因此验证了黏弹性阻尼器力学模型及分析方法的正确性。
黄河复杂地形桥位风特性现场实测
刘志文, 薛亚飞, 季建东, 王新生
2015, 32(增刊): 233-239. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S031
摘要:
结合某拟建黄河大桥,在大桥桥位附近建立一座高85 m的测风塔,分别在测风塔10 m、30 m、50 m及80 m高度处设立观测层对大桥桥位处风特性进行现场实测,实测风速风向数据采用GPRS传输,基于MATLAB开发了相应的数据处理程序对实测风速数据进行处理。结果表明:桥位处平均风速沿高度方向总体服从幂指数分布,大风状况下风剖面指数拟合值为,接近规范推荐的B类地表。大风天气(10 m高度处10 min平均风速大于10 m/s)大风时段10 m高度处风攻角范围为-4.9°~6.7°,80 m高度处风攻角范围为-4.4°~5.3°。桥面高度处脉动风紊流度及风谱等与规范推荐值总体比较接近。
大跨半钢板混凝土屋盖的施工模拟与分析
刁梦竹, 李易, 闫维明, 程小卫, 李德月
2015, 32(增刊): 240-247. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S035
摘要:
半钢板混凝土(HSC)屋盖在施工时,先以钢板为混凝土浇筑的模板和支撑,此时混凝土和钢筋的重量及施工荷载均由钢板承担,待混凝土硬化与钢筋和钢板成为一体后,三者共同承受外力作用。该文采用生死单元和追踪单元技术模拟了这个施工过程。首先,建立了大跨半钢板混凝土组合梁的数值模型,对典型构件的试验进行了模拟,检验了结构建模的有效性和粘结滑移的影响。在此基础上应用生死单元和追踪单元技术对直接成型梁试件和分阶段叠合成型梁试件的力学性能进行了对比研究。结果表明,考虑施工过程的大跨半钢板混凝土梁在加载初期刚度和后期承载力略有减小,施工过程仅增加了最终的构件变形。最后,对屋盖体系进行了模拟,研究了该屋盖体系在正常使用状态下的受力和变形,为该类屋盖结构提供设计依据。
不同胶凝材料的精细混凝土高温后力学性能
沈玲华, 王激扬, 徐世烺, 付晔
2015, 32(增刊): 248-253,260. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S036
摘要:
为了改善用于纤维编织网增强混凝土基体材料的精细混凝土的耐高温性能,该文进行了120个40mm× 40mm×160mm棱柱体的高温后抗折强度试验和240个40mm×40mm×40mm立方体的高温后抗压强度试验。考察了不同胶凝材料对精细混凝土试件高温后力学性能的影响,包括外掺纳米材料以及以高铝水泥作为主要胶凝材料的影响。结果表明:体积掺量为1.5%和3.0%纳米SiO2气凝胶粉末未能改善精细混凝土的耐高温性能,质量掺量为5.0%纳米陶瓷粉在目标温度TR=800℃时使基体混凝土的抗压和抗折强度分别提高84.2%和120.9%。当TR=800℃时,采用高铝水泥作为主要胶凝材料的试件力学性能均比普通精细混凝土试件大幅提高;各组掺入活性粉末的高铝水泥混凝土试件在TR= 800℃时,相对抗压和抗折强度均比未掺活性粉末时有所提高。
内配工字型钢的矩形钢管混凝土双向偏压构件参数分析
史艳莉, 车向龙, 王景玄
2015, 32(增刊): 254-260. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S045
摘要:
为研究内配工字型钢的矩形钢管混凝土在双向偏压作用下各参数对承载力的影响,在合理选取材料本构关系和边界条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立了内配工字型钢的钢管混凝土双向偏压构件的数值分析模型,并与已有相关试验数据进行对比验证。对典型构件进行了承载力与跨中挠度分配曲线的计算,最后对荷载偏心角、荷载偏心率、钢管材料强度、型钢材料强度、混凝土材料强度、长宽比等主要影响因素进行了参数分析。研究表明:随着钢管含钢率、型钢含钢率、混凝土强度、钢管强度的提高,承载力显著提高;随着偏心率、偏心角、高宽比、长宽比的增加,构件承载力的反而降低,工字型钢的材料强度对其影响不大。
锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力预测经验模型
卢朝辉, 李海, 赵衍刚, 柳世涛, LI Chun-qing
2015, 32(增刊): 261-270. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S038
摘要:
该文总结了172组锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力试验数据,并利用这些数据与现有的锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力计算模型的预测值进行了对比分析研究,结果表明:现有的计算模型对锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的估计是偏于保守的,且离散性较大。该文基于欧洲规范的抗剪承载力公式,考虑锈蚀后钢筋的屈服强度、锈蚀后梁截面有效宽度、箍筋锈蚀对箍筋承担剪力部分的折减、纵筋锈蚀对混凝土承担剪力部分的折减等影响因素,提出了集中荷载下有腹筋梁锈蚀后抗剪承载力经验预测模型,该模型计算值与试验结果吻合较好,为锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力的预测和评估提供了更有效的计算方法。
基于锚索格构梁支护结构的高边坡健康监测研究与分析
朱彦鹏, 李京榜, 叶帅华, 张强
2015, 32(增刊): 271-276,283. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S047
摘要:
在陇南山区,边坡工程安全问题日益突出,对边坡工程进行监测预警尤为必要。该文依托舟曲灾后重建项目某高边坡加固工程实例,建立了一套综合立体的边坡自动化监测系统。通过对边坡应力、位移的监测与分析,发现了边坡在施工和运营阶段的一些变化特征和规律:边坡支护初期,应力、位移变化的幅度较大;随着支护结构与边坡内部岩体的相互调整,二者变化趋于平稳。该边坡支护结束至今:最大位移变化速度为0.24mm/d﹤0.5mm/d,监测点最大位移累积变化量小于10mm,最大加速度为0.31mm/d2;格构梁的受力与变形也均处于弹性范围之内;边坡内部水平位移变化也较小。综合各项监测结果可以得出,锚索格构梁可以对该边坡起到有效的加固效果,该边坡在运营阶段处于稳定状态。该试验对今后同类边坡的加固设计与监测分析具有一定的参考价值。
钢筋混凝土结构非线性行为的优化计算方法及应用
毕继红, 关健, 王剑, 逯鹏
2015, 32(增刊): 277-283. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S039
摘要:
传统的钢筋混凝土结构的整体式模型往往难以模拟钢筋的作用效果,导致计算结果不理想。在定义材料本构关系时,充分考虑钢筋在混凝土开裂之后的作用,可在保证计算精度的同时显著提高计算效率。首先分别以建立钢筋单元和输入配筋率的两种方式建立了分离式模型和整体式模型;其次考虑混凝土强度、集配情况定义了混凝土材料的非线性应力-应变关系,特别是采用与裂缝开展有关的裂缝处剪应力与剪应变的本构关系;然后分别对两组模型进行数值计算,并从开裂强度、裂缝开展过程、监测点的位移、极限强度等多个方面分别将两组计算结果与相应试验结果进行对比,结果表明优化计算方法单元数目少,计算速度快,计算精度高;最后将该方法应用到实际工程,准确分析了钢筋混凝土柱在地震作用下的裂缝开展以及破坏过程。
CFG芯水泥土环组合桩复合地基动力特性试验研究
丁继辉, 冯俊辉, 张攀星, 全小娟
2015, 32(增刊): 284-288. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S041
摘要:
基于优化桩型的观点,将工法成熟的水泥粉煤灰碎石桩(简称CFGP)和夯实水泥土桩(简称RCSP)进行组合,设计CFG芯桩-水泥土环桩(简称CFGCP-RCSLP)组合桩复合地基,通过现场试验研究CFGCP-RCSLP组合桩复合地基的静力特性和动力特性。现场载荷试验表明,当土性、桩长、桩间距相同的情况下,CFGCP-RCSLP组合桩复合地基的荷载沉降曲线具有明显的线性关系,复合地基承载力比CFGP复合地基降低19.1%,比RCSP桩复合地基降低23.8%,比天然地基增加了102%。现场爆破试验表明,在爆炸能量、爆炸点位置相同条件下,复合地基的动力特性主要取决于土性、桩体刚度分布和堆载的大小。爆炸点的位置直接影响CFGCP-RCSLP组合桩复合地基中峰值加速度沿桩体的分布规律,堆载的增加使得各测点的峰值加速度明显降低。
体育场馆建筑群风荷载相互干扰效应数值模拟研究
殷志祥, 李军, 张爽
2015, 32(增刊): 289-293. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S042
摘要:
大跨度体育中心屋盖多为复杂曲面,且由多个场馆建筑组成,作用于场馆群屋盖的风荷载相互干扰效应在荷载规范中没有明确给出要求,风荷载的确定需要借助风洞试验或CFD等手段的帮助,鉴于此,应用数值模拟方法,基于FLUENT平台采用剪切应力运输k-ω模型(简称SST k-ω模型)对大跨度体育场馆群屋盖风荷载分布和相互干扰效应进行数值模拟。分析了不同干扰因素(包括不同风向角、体育场开口方向及体育场馆之间相对位置)的影响下,体育场对体育馆屋盖结构风荷载的影响,分析其相应的干扰机理。结果表明:不同干扰影响因素的风压系数干扰因子IF值大多数小于1.2,约95%的IF值小于1,处于遮挡区域内;约5%的IF值大于1,处于放大区域内;风向角为270°时,体育场对体育馆的干扰影响最显著;体育场开口较体育场无开口时的体育馆屋盖结构表面风荷载放大干扰现象显著,放大将近1.75倍。当Sx减小时,干扰因子IF值增大,体育馆受体育场放大干扰效应越显著。当Sy增加时,干扰因子IF的最大值在逐渐减小,表明体育馆屋盖结构表面的风压系数在减小。
不同类型近断层脉冲型地震动对框架-剪力墙结构的影响
李明, 刘勇, 孙哲哲, 袁赫
2015, 32(增刊): 294-297,303. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.S081
摘要:
近断层脉冲型地震动对结构有很大的潜在破坏作用。为分析不同类型该类地震动对框架剪力墙结构地震反应的影响,搜集了近断层双脉冲和多脉冲型地震动,计算了这些地震动的加速度反应谱,及其引起的一个22层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的时程反应。对比了双脉冲和多脉冲型地震动的平均弹性加速度反应谱,及其引起框架-剪力墙结构的平均基底剪力、平均最大层间位移角、平均顶层位移和平均结构整体破坏指数。结果表明:近断层双脉冲型地震动的平均弹性加速度反应谱谱值均接近或大于近断层多脉冲型地震动;近断层双脉冲型地震动引起的框架-剪力墙结构平均基底剪力、平均最大层间位移角、平均顶层位移和平均结构整体破坏指数均不小于近断层多脉冲型地震动。由此说明,在统计意义上,当分析近断层脉冲型地震动对框架-剪力墙结构破坏作用的影响时,输入地震动可近似仅考虑双脉冲型地震动。
机械工程学科
对接焊缝连接高温后力学性能试验研究
程亮, 朱美春, 李国强
2015, 32(增刊): 298-303. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S043
摘要:
对39个对接焊缝连接接头试件进行了高温冷却后的拉伸试验,研究了高温过火对其强度和变形性能的影响规律。试验的主要参数为过火温度和冷却方式,其中过火温度介于200℃~800℃,冷却方式包括自然冷却和泼水冷却。试验结果表明,常温下发生母材塑性破坏的对接焊缝试件,在过火温度较高时全部发生焊缝断裂,试样无明显颈缩,破坏突然;过火温度超过400℃后,冷却方式对对接焊缝连接试件的高温后力学性能有较大影响,自然冷却情况下试件从500℃开始发生焊缝断裂,试件极限强度和极限变形最大降低幅度分别为20%和50%,泼水冷却情况下试件从600℃开始发生焊缝断裂,试件极限强度和极限变形最大降低幅度分别为10%和35%。
蜂窝构件开孔截面焊接残余应力分布研究
贾连光, 杨建华, 秦晨光
2015, 32(增刊): 304-309. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S044
摘要:
该文采用盲孔法,对7根蜂窝式钢构件开孔处截面焊接残余应力进行检测,对比六边形和圆形两种典型孔型下,不同开孔率、开孔方式蜂窝构件开孔处截面纵向焊接残余应力数值大小和分布范围。分析不同影响因素下,蜂窝构件开孔处板桥残余应力变化特点。结果表明:蜂窝构件开孔处截面焊接残余应力较实腹构件分布趋势相似,焊缝区残余应力峰值接近钢材屈服强度。蜂窝构件腹板开孔形状对焊接残余应力分布影响很小;板桥残余应力峰值随着开孔率的增大而减小;腹板直接开孔蜂窝构件较切割错位焊接蜂窝构件残余应力分布有所不同。在试验数据数值分析的基础上,提出了不同加工工艺下蜂窝构件开孔截面焊接残余应力分布模式,为后续蜂窝构件整体稳定承载力研究提供基础数据。
其他工程学科
螺旋线参数对斜拉索风雨振抑制效果的影响
白雨润, 赵善博, 刘庆宽, 刘小兵, 马文勇
2015, 32(增刊): 310-313,321. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S019
摘要:
在斜拉索表面缠绕螺旋线是一种抑制斜拉索风雨激振非常有效的气动措施。通过对缠绕螺旋线的斜拉索模型进行人工降雨风洞试验,研究了螺旋线高度、间距以及缠绕方式等不同参数对斜拉索风雨振抑振效果的影响,得到了无量纲化的螺旋线高度与螺旋线间距并研究了两个参数与模型振幅之间的关系,为斜拉索抑振设计提供理论依据和参考。
复合材料胶栓混合连接机理的试验研究
赵馨怡, 黄盛楠, 冯鹏, 李曙光
2015, 32(增刊): 314-321. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S060
摘要:
拉挤成型纤维复合材料在土木工程中应用广泛,复合材料的连接问题是其结构设计的关键问题之一。目前复合材料的连接方式主要有胶接、螺栓连接和胶栓混接三种,本文通过试验研究针对FRP的不同连接方式进行对比分析,研究表明胶栓混合连接综合了胶接和螺栓连接的优点,具有刚度大、延性好、应力分配合理等特点。该文还针对胶栓混合连接节点,详细分析了端距、螺栓个数、搭接长度和螺栓直径等主要因素对其破坏模式、承载力的影响,从而为FRP节点设计提供参考。
几何缺陷影响下的CFRP-方钢管极限承载力解析解
钮鹏, 金春福
2015, 32(增刊): 322-326. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S025
摘要:
该文利用计算压弯钢构件弹塑性失稳的Ježek法,推导了受轴心压弯外力作用下具有初始几何缺陷且翼缘两侧分别粘贴碳纤维片后的方钢管构件失稳时极限荷载的计算公式。通过采用数值分析法,结合非线性屈曲理论,进行了受初始几何缺陷影响的碳纤维增强方钢管构件的屈曲分析,并得到极限承载力的数值解。将数值分析结果与Ježek法得到的解析解进行比对,可以发现两种计算结果吻合的较好。由计算结果可知,当给定弯矩值时,三种构件当中碳纤维增强后的构件极限承载力始终保持较高数值。给定弯矩较小时,裸钢构件的极限承载力要高于考虑缺陷的碳纤维增强后的构件。当弯矩逐渐增加,其前者的极限承载力降低速度要快于后者。
光纤光栅水准仪在建筑物远程实时监测中的应用
杨昌民, 田党信, 刘春辉, 孙帅, 郭卫东
2015, 32(增刊): 327-330. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S011
摘要:
随着现代测试技术正趋于向在线、动态、实时的监测与控制,基于传统的机电测试技术的监测方法,很难实现远程实时动态监测。以河北大学电信楼为背景,采用光纤光栅水准仪对建筑物整体沉降情况进行监测。在监测过程中通过压路机对建筑物施加动力荷载,获得建筑物的动力特性和动力响应规律。监测结果表明:光纤光栅静力水准仪可以用于建筑物的动力特性监测同时又可以实现远程在线监测,其监测结果对类似工程具有很大的指导意义。
福州地铁运行引起的环境振动加速度预测分析
郑国琛, 祁皑
2015, 32(增刊): 331-336,341. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S032
摘要:
建立了车轨垂向耦合振动数值模型和隧道-土体有限元模型,总结了地铁沿线典型场地土分布,利用车轨垂向耦合模型获得振源加速度,通过隧道-土体有限元模型对福州地铁运行引起的环境振动加速度进行了预测分析。结果表明,福州市场地类别以II类和III类为主,环境振动加速度振级随着距离的增加呈减小的趋势,且III类场地低频成分更加丰富,可能引发频率相近的建筑物和精密仪器的共振;两种场地类型均存在一个振动放大区,且III类场地的振动放大区的幅度更大,范围更广;在一定的距离范围内,环境振动加速度主频体现了扣件轨道共振频率,对于加速度主频和2 Hz以下的低频振动,距离的影响不明显;环境振动加速度振级随着车速的增加而增大;载客量的增加仅有限的增大40 m范围内的环境振动;列车单线运行时引起的环境振动加速度振级比双线运行时有较明显的降低,且III类场地的降幅大于II类场地。
清华校园建筑震害预测程序及在土木工程教学中的应用
曾翔, 杨哲飚, 许镇, 陆新征
2015, 32(增刊): 337-341. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.04.S049
摘要:
“清华校园建筑震害预测程序”提供学生所熟悉的校园建筑作为研究对象,具有结构地震弹塑性时程分析和破坏情况可视化展示功能。将其用于结构抗震工程、防震减灾等土木工程专业课程教学过程中,可以使学生直观地理解、巩固并综合运用所学知识,激发学习和探索热情。
水下航行体变深度发射出筒空泡数值研究
闵景新, 李云波
2015, 32(增刊): 342-347. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S003
摘要:
采用数值方法对水下航行体带均压气体出筒过程进行数值模拟,研究了发射筒内均压气体及发射深度对出筒空泡的影响。基于均值混合物多相流模型、气体状态方程、质量输运空泡模型和RNG k-ε湍流方程,并结合动网格技术,实现了水下航行体带均压气体出筒过程数值求解。通过对典型弹体模型从不同深度发射出筒过程进行数值研究,得到了出筒过程空泡形态特征和内部结构,对比分析不同发射深度空泡尾部闭合时气体弹性系数的变化规律,并与文献中理论分析结果进行了对比验证。研究结果表明:均压气体将跟随航行体运动在航行体表面形成通气空泡,气体的弹性系数将影响空泡内气体的脱落速度和空泡尾部闭合位置;相同的弹射速度下,发射深度越大,空泡尾部闭合的越早。
圆形断面在35k~330k雷诺数范围的气动力特性研究
马文勇, 袁欣欣, 张晓斌, 尉耀元, 刘庆宽
2015, 32(增刊): 348-352. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.05.S022
摘要:
圆形断面是土木工程中最常见的断面形状之一,圆形断面的细长结构常发生风致大幅振动,雷诺数是影响该类断面结构气动力的重要参数之一。采用刚性模型测压风洞试验,通过气动力系数、风压分布、流动特征点和漩涡脱落频率的分析,给出索结构在雷诺数35k~330k范围内的气动力特点及其产生机理。与亚临界区相比,在临界雷诺数区,平均风压系数零点、最小平均风压系数点和分离点向尾流区移动,圆柱断面两侧流动状态不对称,平均阻力系数下降,出现非零的平均升力系数,规则的漩涡脱落消失。