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2017年 第47卷 第6期
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2017, 47(6): 1-5.
doi: 10.13204/j.gyjz201706001
摘要:
为了研究高强钢筋混凝土短柱的抗震性能,设计了7根配置高强箍筋的混凝土短柱进行拟静力试验,研究构件的破坏过程、破坏模式,分析了轴压比、箍筋强度、箍筋间距及箍筋形式对其滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及延性的影响。研究结果表明:配置600 MPa级高强箍筋的混凝土短柱破坏形态皆为弯剪型破坏;轴压比是影响抗震性能的主要因素之一,在高轴压比下构件破坏时,大部分构件高强箍筋在位移控制阶段发生屈服,说明配置高强箍筋的混凝土短柱具有良好的延性和耗能能力。
为了研究高强钢筋混凝土短柱的抗震性能,设计了7根配置高强箍筋的混凝土短柱进行拟静力试验,研究构件的破坏过程、破坏模式,分析了轴压比、箍筋强度、箍筋间距及箍筋形式对其滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及延性的影响。研究结果表明:配置600 MPa级高强箍筋的混凝土短柱破坏形态皆为弯剪型破坏;轴压比是影响抗震性能的主要因素之一,在高轴压比下构件破坏时,大部分构件高强箍筋在位移控制阶段发生屈服,说明配置高强箍筋的混凝土短柱具有良好的延性和耗能能力。
2017, 47(6): 6-12.
doi: 10.13204/j.gyjz201706002
摘要:
为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。
为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。
2017, 47(6): 13-16.
doi: 10.13204/j.gyjz201706003
摘要:
通过对5根配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁进行试验,研究非预应力纵向受拉钢筋配筋率、非预应力纵向受拉钢筋强度等级对预应力混凝土梁受弯承载力、短期最大裂缝宽度和跨中挠度等的影响。研究结果表明:承载力和短期内最大裂缝宽度计算式仍可用JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》来计算;600 MPa级钢筋在预应力混凝土中抗拉强度取500 MPa具有足够的安全储备。运用数值模拟分析,提高非预应力纵向受拉钢筋强度等级,可以提高试验梁变形能力。
通过对5根配置600 MPa级钢筋的有黏结部分预应力混凝土梁进行试验,研究非预应力纵向受拉钢筋配筋率、非预应力纵向受拉钢筋强度等级对预应力混凝土梁受弯承载力、短期最大裂缝宽度和跨中挠度等的影响。研究结果表明:承载力和短期内最大裂缝宽度计算式仍可用JTG D62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》来计算;600 MPa级钢筋在预应力混凝土中抗拉强度取500 MPa具有足够的安全储备。运用数值模拟分析,提高非预应力纵向受拉钢筋强度等级,可以提高试验梁变形能力。
2017, 47(6): 17-21.
doi: 10.13204/j.gyjz201706004
摘要:
通过对6个配置不同配箍率、轴压比的600 MPa级钢筋十字形柱试件进行低周往复加载试验,根据试件的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,对各试件的承载能力、位移及延性和耗能能力进行分析,研究配箍率和轴压比对配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能的影响。研究结果表明:增大配箍率能够提高试件的变形能力,增强试件的延性,改善十字形柱的滞回性能;减小轴压比,可以减缓试件的刚度退化,但试件的极限承载力降低。
通过对6个配置不同配箍率、轴压比的600 MPa级钢筋十字形柱试件进行低周往复加载试验,根据试件的滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线,对各试件的承载能力、位移及延性和耗能能力进行分析,研究配箍率和轴压比对配置600 MPa级钢筋的十字形柱抗震性能的影响。研究结果表明:增大配箍率能够提高试件的变形能力,增强试件的延性,改善十字形柱的滞回性能;减小轴压比,可以减缓试件的刚度退化,但试件的极限承载力降低。
2017, 47(6): 22-25.
doi: 10.13204/j.gyjz201706005
摘要:
基于X形配筋增强的高强钢筋异形柱中节点和在同一条件下无X形配筋的高强钢筋异形柱中节点的低周反复荷载试验,分析对比异形柱中节点的破坏特征、滞回曲线、承载力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,配置HRB500高强钢筋异形柱中节点比配置600 MPa级高强钢筋的中节点承载能力低,但变形能力强,刚度退化延缓;在核心区应用X形配筋,可以改善高强钢筋异形柱中节点的破坏特征,增强其变形能力和耗能能力,延缓试件的刚度退化,提高异形柱中节点抗震性能,核心区应用X形配筋对配置HRB500高强钢筋的试件抗震性能提高效果更明显。
基于X形配筋增强的高强钢筋异形柱中节点和在同一条件下无X形配筋的高强钢筋异形柱中节点的低周反复荷载试验,分析对比异形柱中节点的破坏特征、滞回曲线、承载力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明,配置HRB500高强钢筋异形柱中节点比配置600 MPa级高强钢筋的中节点承载能力低,但变形能力强,刚度退化延缓;在核心区应用X形配筋,可以改善高强钢筋异形柱中节点的破坏特征,增强其变形能力和耗能能力,延缓试件的刚度退化,提高异形柱中节点抗震性能,核心区应用X形配筋对配置HRB500高强钢筋的试件抗震性能提高效果更明显。
2017, 47(6): 26-29.
doi: 10.13204/j.gyjz201706006
摘要:
为改善高强钢筋高强混凝土框架节点抗震性能,提出在节点核心区及向梁延伸一定范围内采用高韧性混凝土的增强措施。通过对3个不同范围采用高韧性混凝土进行增强的高强混凝土框架边节点试件和1个同条件下未增强的试件进行梁端低周往复试验,对比试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。结果表明:在节点区采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高节点位移延性和耗能能力,减缓刚度退化。在节点核心区向梁延伸1倍有效梁高范围采用高韧性混凝土进行增强的节点,其承载能力、变形和耗能能力最好。
为改善高强钢筋高强混凝土框架节点抗震性能,提出在节点核心区及向梁延伸一定范围内采用高韧性混凝土的增强措施。通过对3个不同范围采用高韧性混凝土进行增强的高强混凝土框架边节点试件和1个同条件下未增强的试件进行梁端低周往复试验,对比试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。结果表明:在节点区采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高节点位移延性和耗能能力,减缓刚度退化。在节点核心区向梁延伸1倍有效梁高范围采用高韧性混凝土进行增强的节点,其承载能力、变形和耗能能力最好。
2017, 47(6): 30-33.
doi: 10.13204/j.gyjz201706007
摘要:
通过对配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的滞回曲线、承载能力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:边节点试件的承载能力随着剪压比和钢筋强度等级的提高而提高,减小边节点剪压比、增加体积配箍率或提高钢筋强度可以改善节点的滞回特性,提高边节点的变形能力、耗能能力、延性性能,减缓边节点的刚度退化,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的抗震性能。
通过对配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的滞回曲线、承载能力、位移及延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:边节点试件的承载能力随着剪压比和钢筋强度等级的提高而提高,减小边节点剪压比、增加体积配箍率或提高钢筋强度可以改善节点的滞回特性,提高边节点的变形能力、耗能能力、延性性能,减缓边节点的刚度退化,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高强混凝土框架梁柱边节点的抗震性能。
2017, 47(6): 34-39.
doi: 10.13204/j.gyjz201706008
摘要:
通过对4片配置600 MPa级高强钢筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,分析各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力及变形能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究600 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束端柱及墙板时对其抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲破坏;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,端柱采用等强度代换配置高强纵筋的混凝土剪力墙的屈服荷载、位移和变形能力均有所提高,墙板配置高强分布筋的混凝土剪力墙的抗弯承载力、各项抗震性能指标也均有提升。在试验基础上提出了考虑高强钢筋的带端柱混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。
通过对4片配置600 MPa级高强钢筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,分析各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力及变形能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究600 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束端柱及墙板时对其抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲破坏;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,端柱采用等强度代换配置高强纵筋的混凝土剪力墙的屈服荷载、位移和变形能力均有所提高,墙板配置高强分布筋的混凝土剪力墙的抗弯承载力、各项抗震性能指标也均有提升。在试验基础上提出了考虑高强钢筋的带端柱混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。
2017, 47(6): 40-43.
doi: 10.13204/j.gyjz201706009
摘要:
研究直径为16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的疲劳性能。介绍S-N曲线的类型,并创新性地首次采用了"双对数-双折线"的形式拟合了16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的S-N曲线。通过试验拟合的S-N曲线,得到了HRB500和HRBF500级钢筋分别在200万,500万,1 000万次时的疲劳强度。通过试验还发现:HRBF500级钢筋的疲劳性能略优于HRB500级钢筋,且随着疲劳寿命的增长,HRBF500与HRB500级钢筋疲劳强度的差值在不断增大;16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的疲劳强度均随着疲劳寿命的增长而减小,且HRB500级钢筋的减小幅度更大。
研究直径为16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的疲劳性能。介绍S-N曲线的类型,并创新性地首次采用了"双对数-双折线"的形式拟合了16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的S-N曲线。通过试验拟合的S-N曲线,得到了HRB500和HRBF500级钢筋分别在200万,500万,1 000万次时的疲劳强度。通过试验还发现:HRBF500级钢筋的疲劳性能略优于HRB500级钢筋,且随着疲劳寿命的增长,HRBF500与HRB500级钢筋疲劳强度的差值在不断增大;16 mm的HRB500和HRBF500级高强钢筋的疲劳强度均随着疲劳寿命的增长而减小,且HRB500级钢筋的减小幅度更大。
2017, 47(6): 44-48.
doi: 10.13204/j.gyjz201706010
摘要:
20世纪90年代以来,伴随着我国产业结构重工业让位于服务行业的不断调整,工业厂房的产业功能已逐渐衰退,城市中出现了大量的废旧工业厂房。而城市可持续化发展的要求却为其改造、更新与利用带来了契机。以西安陕西钢厂设计创意产业园建设中尚源二分之一创意空间的设计实践为例,探讨了旧工业厂房改造、更新与再利用过程中基于场所精神重塑为主线的设计手法。通过概念构思、空间营造、造型处理以及节点表达的设计语言创新,为我国工业遗产的保护与利用提供了新的思路。
20世纪90年代以来,伴随着我国产业结构重工业让位于服务行业的不断调整,工业厂房的产业功能已逐渐衰退,城市中出现了大量的废旧工业厂房。而城市可持续化发展的要求却为其改造、更新与利用带来了契机。以西安陕西钢厂设计创意产业园建设中尚源二分之一创意空间的设计实践为例,探讨了旧工业厂房改造、更新与再利用过程中基于场所精神重塑为主线的设计手法。通过概念构思、空间营造、造型处理以及节点表达的设计语言创新,为我国工业遗产的保护与利用提供了新的思路。
2017, 47(6): 49-52.
doi: 10.13204/j.gyjz201706011
摘要:
总结国内外废弃矿区地下空间开发的模式,并以徐州市权台矿区地下空间利用的方案为例,介绍以再生资源利用为主导的开发模式,详细阐释了以地热能调控室温的具体开发策略。首先将外界空气导入浅层地表内的巷道空间,使其与巷道内表面发生持续的热交换;再将该空气进行净化并通过智能管网输送至建筑室内以此来调节建筑室内的热环境。旨在通过对废弃矿区地下空间开发策略的研究为废弃矿区地下空间资源进行科学合理的二次利用提供依据。
总结国内外废弃矿区地下空间开发的模式,并以徐州市权台矿区地下空间利用的方案为例,介绍以再生资源利用为主导的开发模式,详细阐释了以地热能调控室温的具体开发策略。首先将外界空气导入浅层地表内的巷道空间,使其与巷道内表面发生持续的热交换;再将该空气进行净化并通过智能管网输送至建筑室内以此来调节建筑室内的热环境。旨在通过对废弃矿区地下空间开发策略的研究为废弃矿区地下空间资源进行科学合理的二次利用提供依据。
2017, 47(6): 53-57.
doi: 10.13204/j.gyjz201706012
摘要:
矿山公园的建设有利于改变矿业城市的产业结构,推动旅游业的发展,弘扬城市的人文文化,科普采矿业的悠久历史和文化。以迁西金厂峪矿山公园为例,从生态、文化、经济和教育的角度探究了矿业遗迹的景观重塑在资源衰竭型城市可持续发展中的价值。
矿山公园的建设有利于改变矿业城市的产业结构,推动旅游业的发展,弘扬城市的人文文化,科普采矿业的悠久历史和文化。以迁西金厂峪矿山公园为例,从生态、文化、经济和教育的角度探究了矿业遗迹的景观重塑在资源衰竭型城市可持续发展中的价值。
2017, 47(6): 58-64.
doi: 10.13204/j.gyjz201706013
摘要:
通过对南昌工业废弃地景观保护现状的分析,以地域性视角为切入点,总结出具有一定参考价值的景观再生设计模式,从宏观把握、中观谋略、微观处理三个层次提出挖掘场地丰富的地域文化资源、建立地域特色的归属感、资源重利用、恢复工业空间的传统形式、自然景观演替等多方面营造具有地域特色的旧工厂景观再生的策略,从而探寻废弃工厂与景观设计之间的共生关系,为新型城市绿地建设提供可靠的实践依据和理论基础。
通过对南昌工业废弃地景观保护现状的分析,以地域性视角为切入点,总结出具有一定参考价值的景观再生设计模式,从宏观把握、中观谋略、微观处理三个层次提出挖掘场地丰富的地域文化资源、建立地域特色的归属感、资源重利用、恢复工业空间的传统形式、自然景观演替等多方面营造具有地域特色的旧工厂景观再生的策略,从而探寻废弃工厂与景观设计之间的共生关系,为新型城市绿地建设提供可靠的实践依据和理论基础。
2017, 47(6): 65-69.
doi: 10.13204/j.gyjz201706014
摘要:
墙体是建筑围护结构的重要组成部分,对建筑墙体节能措施的优化研究具有重要意义,但夏热冬冷地区墙体的节能构造不能照搬寒冷地区。通过应用De ST-h能耗模拟软件对两栋代表性居住建筑进行能耗模拟,从墙体保温厚度、不同朝向墙体保温厚度、墙体保温厚度与居住建筑层数关系等方面,分析说明寒冷和夏热冬冷地区墙体保温方案对建筑能耗影响的异同。
墙体是建筑围护结构的重要组成部分,对建筑墙体节能措施的优化研究具有重要意义,但夏热冬冷地区墙体的节能构造不能照搬寒冷地区。通过应用De ST-h能耗模拟软件对两栋代表性居住建筑进行能耗模拟,从墙体保温厚度、不同朝向墙体保温厚度、墙体保温厚度与居住建筑层数关系等方面,分析说明寒冷和夏热冬冷地区墙体保温方案对建筑能耗影响的异同。
2017, 47(6): 70-74.
doi: 10.13204/j.gyjz201706015
摘要:
结构的高阶振型对超高墩桥梁和烟囱类高耸结构的地震响应有较大影响,目前对高耸结构地震响应特性的认识还不够深入。为此,根据高耸结构简化计算模型,推导了高耸结构单阶振型贡献率和累积振型贡献率理论计算公式,并通过有限元模型进行了对比验证,研究了结构高度对结构振型贡献率的影响规律。研究结果表明:结构高度对底部剪力振型贡献率的影响最大,对底部弯矩振型贡献率的影响次之,对结构顶部位移的振型规律性影响最小。结构底部剪力和底部弯矩的第1阶振型贡献率随结构高度的增加先呈现出明显降低,后趋于稳定的变化趋势;而第2阶振型的单阶振型规律性呈现出先随墩高增加而增加,后有所降低的趋势。结构底部剪力和底部弯矩的前n阶振型累计贡献率随结构高度的增加而降低。
结构的高阶振型对超高墩桥梁和烟囱类高耸结构的地震响应有较大影响,目前对高耸结构地震响应特性的认识还不够深入。为此,根据高耸结构简化计算模型,推导了高耸结构单阶振型贡献率和累积振型贡献率理论计算公式,并通过有限元模型进行了对比验证,研究了结构高度对结构振型贡献率的影响规律。研究结果表明:结构高度对底部剪力振型贡献率的影响最大,对底部弯矩振型贡献率的影响次之,对结构顶部位移的振型规律性影响最小。结构底部剪力和底部弯矩的第1阶振型贡献率随结构高度的增加先呈现出明显降低,后趋于稳定的变化趋势;而第2阶振型的单阶振型规律性呈现出先随墩高增加而增加,后有所降低的趋势。结构底部剪力和底部弯矩的前n阶振型累计贡献率随结构高度的增加而降低。
2017, 47(6): 75-79.
doi: 10.13204/j.gyjz201706016
摘要:
针对某特定工程,依据不同的土层参数,通过设置边界弹簧和阻尼模拟地基土作用,构造三维黏弹性动力人工边界有限元模型,进行随机地震反应数值仿真;依据合成的基准地面SL-2、SL-1的基岩设计地震动时程,进行工程成层地基模型的自由场地震反应时程分析,建立了各楼层的考虑土-结构相互作用的地震反应及各层水平和竖向加速度反应谱的计算。
针对某特定工程,依据不同的土层参数,通过设置边界弹簧和阻尼模拟地基土作用,构造三维黏弹性动力人工边界有限元模型,进行随机地震反应数值仿真;依据合成的基准地面SL-2、SL-1的基岩设计地震动时程,进行工程成层地基模型的自由场地震反应时程分析,建立了各楼层的考虑土-结构相互作用的地震反应及各层水平和竖向加速度反应谱的计算。
2017, 47(6): 80-85.
doi: 10.13204/j.gyjz201706017
摘要:
统一硬化模型(UH模型)是一种适用于超固结土的弹塑性本构模型。该模型不仅能够合理地反映超固结土的剪缩、剪胀、应变软化及应力路径相关性等特性,并且具有参数较少、易于确定的优点。传统的模型预测方法需要较高的模型理论基础,处理过程相对繁琐复杂。基于以上原因,采用C#程序语言开发了包含修正剑桥模型、初始UH模型、UH模型、考虑时间效应的UH模型等多种模型的UH模型分析预测平台。该平台集成了试验数据的录入和输出、模型参数的自动获取、模型预测及预测结果可视化显示等功能模块,实现了模型预测的全过程自动化,极大地简化了模型预测过程,并且嵌入了采用UH模型的有限元模拟三轴试验试样加载破坏过程,实现了加载破坏过程中应力、应变、位移的分布变化及破坏面形成发展变化的云图显示。
统一硬化模型(UH模型)是一种适用于超固结土的弹塑性本构模型。该模型不仅能够合理地反映超固结土的剪缩、剪胀、应变软化及应力路径相关性等特性,并且具有参数较少、易于确定的优点。传统的模型预测方法需要较高的模型理论基础,处理过程相对繁琐复杂。基于以上原因,采用C#程序语言开发了包含修正剑桥模型、初始UH模型、UH模型、考虑时间效应的UH模型等多种模型的UH模型分析预测平台。该平台集成了试验数据的录入和输出、模型参数的自动获取、模型预测及预测结果可视化显示等功能模块,实现了模型预测的全过程自动化,极大地简化了模型预测过程,并且嵌入了采用UH模型的有限元模拟三轴试验试样加载破坏过程,实现了加载破坏过程中应力、应变、位移的分布变化及破坏面形成发展变化的云图显示。
2017, 47(6): 86-89.
doi: 10.13204/j.gyjz201706018
摘要:
为保证地下工程的施工和运行安全,研究温度-应力耦合作用下岩石蠕变特性具有十分重要的意义。基于西原模型,通过引入热损伤变量考虑塑性黏滞系数的改变,提出一种新的热力耦合蠕变损伤模型,建立了蠕变本构关系,推导了其一维和三维蠕变方程,根据硬脆性岩石蠕变试验结果,拟合获得蠕变力学参数,对模型的可靠性进行验证。
为保证地下工程的施工和运行安全,研究温度-应力耦合作用下岩石蠕变特性具有十分重要的意义。基于西原模型,通过引入热损伤变量考虑塑性黏滞系数的改变,提出一种新的热力耦合蠕变损伤模型,建立了蠕变本构关系,推导了其一维和三维蠕变方程,根据硬脆性岩石蠕变试验结果,拟合获得蠕变力学参数,对模型的可靠性进行验证。
2017, 47(6): 90-94.
doi: 10.13204/j.gyjz201706019
摘要:
最小势能法是基于系统平衡时势能最小的边坡稳定性分析方法,因而势能的准确求解对计算结果的可靠性至关重要。针对抗滑桩三维加固边坡,考虑了由于桩土相互作用下桩体沿着边坡潜在滑动方向产生的转角变形,进而求得桩土相互作用下桩体以及桩土接触处的势能,然后基于最小势能原理建立抗滑桩加固边坡稳定性分析模型,并得到了与传统分析方法较为一致的结果;同时分析研究了抗滑桩在不同力学参数和边坡类型条件下对边坡安全系数的影响。研究结果表明:抗滑桩弹性模量对安全系数影响不明显;边坡横向相对半径大于4时,抗滑桩对边坡的安全系数影响较小。
最小势能法是基于系统平衡时势能最小的边坡稳定性分析方法,因而势能的准确求解对计算结果的可靠性至关重要。针对抗滑桩三维加固边坡,考虑了由于桩土相互作用下桩体沿着边坡潜在滑动方向产生的转角变形,进而求得桩土相互作用下桩体以及桩土接触处的势能,然后基于最小势能原理建立抗滑桩加固边坡稳定性分析模型,并得到了与传统分析方法较为一致的结果;同时分析研究了抗滑桩在不同力学参数和边坡类型条件下对边坡安全系数的影响。研究结果表明:抗滑桩弹性模量对安全系数影响不明显;边坡横向相对半径大于4时,抗滑桩对边坡的安全系数影响较小。
2017, 47(6): 95-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201706020
摘要:
通过对16个场地中共36根桩的现场试验资料的分析,对比研究大直径超长桩桩身总侧阻力与端阻力的承载性状,研究发现:桩身总侧阻力、端阻力在初始阶段是异步发挥的,侧阻力先发挥,然后两者就开始同步发挥,同步发挥是主要过程,两者发挥的差异主要表现在时间、增幅、绝对值大小等方面。与端阻力一样,桩身总侧阻力达到极限状态时的桩顶沉降值没有确定值,与Vesic认为的以桩顶沉降10 mm来确定有区别,说明桩身总侧阻力达到极限状态时的桩顶沉降值受土的类型、桩的几何尺寸、施工方法等因素综合影响;侧阻力达到极限状态的12根桩中有4根桩的侧阻力存在软化现象,而端阻力一般没有软化现象;桩端岩土强度的提高,不仅可大幅度提高端阻力,同时也可大幅度提高桩身总侧阻力。
通过对16个场地中共36根桩的现场试验资料的分析,对比研究大直径超长桩桩身总侧阻力与端阻力的承载性状,研究发现:桩身总侧阻力、端阻力在初始阶段是异步发挥的,侧阻力先发挥,然后两者就开始同步发挥,同步发挥是主要过程,两者发挥的差异主要表现在时间、增幅、绝对值大小等方面。与端阻力一样,桩身总侧阻力达到极限状态时的桩顶沉降值没有确定值,与Vesic认为的以桩顶沉降10 mm来确定有区别,说明桩身总侧阻力达到极限状态时的桩顶沉降值受土的类型、桩的几何尺寸、施工方法等因素综合影响;侧阻力达到极限状态的12根桩中有4根桩的侧阻力存在软化现象,而端阻力一般没有软化现象;桩端岩土强度的提高,不仅可大幅度提高端阻力,同时也可大幅度提高桩身总侧阻力。
2017, 47(6): 102-107.
doi: 10.13204/j.gyjz201706021
摘要:
为探究海上桩基础在长期水平动循环荷载作用下桩周土体中应力分布规律,选取典型的中细砂作为试验土体,开展砂土中单桩水平动荷载作用下的模型试验,获得不同幅值和频率的长期循环荷载作用下桩周土体应力循环弱化的变化规律。试验结果表明:桩周土的弱化主要集中在前1万次循环,随后便逐渐趋于稳定。相同幅值的循环力,频率越高,土中应力越大,但加载频率与土中应力弱化率没有明显的相关性;相同频率,循环动荷载的幅值越大,土中应力越大,但土体中应力弱化率越大;在达到稳定状态时,土体中应力弱化率达到20%~40%。水平方向上,土中应力的弱化趋势集中在1.5倍的桩径范围,在1倍的桩径范围内弱化明显;竖向土体中应力弱化集中在地表下1/2桩长范围,在1/3桩长范围内弱化明显。
为探究海上桩基础在长期水平动循环荷载作用下桩周土体中应力分布规律,选取典型的中细砂作为试验土体,开展砂土中单桩水平动荷载作用下的模型试验,获得不同幅值和频率的长期循环荷载作用下桩周土体应力循环弱化的变化规律。试验结果表明:桩周土的弱化主要集中在前1万次循环,随后便逐渐趋于稳定。相同幅值的循环力,频率越高,土中应力越大,但加载频率与土中应力弱化率没有明显的相关性;相同频率,循环动荷载的幅值越大,土中应力越大,但土体中应力弱化率越大;在达到稳定状态时,土体中应力弱化率达到20%~40%。水平方向上,土中应力的弱化趋势集中在1.5倍的桩径范围,在1倍的桩径范围内弱化明显;竖向土体中应力弱化集中在地表下1/2桩长范围,在1/3桩长范围内弱化明显。
2017, 47(6): 108-113.
doi: 10.13204/j.gyjz201706022
摘要:
高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高韧性延性土木工程材料,通过对13组288个ECC试件进行单轴抗压、劈裂抗拉及四点弯曲等试验,分析聚乙烯醇纤维(PVA)掺量、水胶比及粉煤灰掺量对ECC力学性能的影响规律。研究表明:水胶比及粉煤灰掺量是影响其抗压强度的主要因素,增加PVA掺量,ECC抗压强度变化较小,峰值应变值及极限应变值明显提高,峰值后延性较好;随着水胶比增加,ECC抗拉强度及抗弯强度降低,增加PVA掺量可明显提高抗拉及抗弯强度,PVA掺量为2.0%的ECC抗拉强度较基体提高53%,抗弯强度及弯曲韧度系数分别是相应基体的2.8倍及7倍,ECC在各种破坏荷载作用下可保持良好的整体性,未发生脆性破坏。
高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高韧性延性土木工程材料,通过对13组288个ECC试件进行单轴抗压、劈裂抗拉及四点弯曲等试验,分析聚乙烯醇纤维(PVA)掺量、水胶比及粉煤灰掺量对ECC力学性能的影响规律。研究表明:水胶比及粉煤灰掺量是影响其抗压强度的主要因素,增加PVA掺量,ECC抗压强度变化较小,峰值应变值及极限应变值明显提高,峰值后延性较好;随着水胶比增加,ECC抗拉强度及抗弯强度降低,增加PVA掺量可明显提高抗拉及抗弯强度,PVA掺量为2.0%的ECC抗拉强度较基体提高53%,抗弯强度及弯曲韧度系数分别是相应基体的2.8倍及7倍,ECC在各种破坏荷载作用下可保持良好的整体性,未发生脆性破坏。
2017, 47(6): 114-118.
doi: 10.13204/j.gyjz201706023
摘要:
为研究经不同硫酸盐浓度、不同荷载历史以及不同浸泡方式作用下的混凝土的力学性能,对不同因素损伤后的混凝土进行单轴抗压试验,对比分析了混凝土应力-应变曲线的变化规律。研究表明:当荷载历史应力水平低于50%时,单独荷载历史对混凝土应力-应变全曲线影响较小,随着荷载历史应力水平的增大,峰值应力降低,混凝土试件破坏时脆性增加。在连续浸泡-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线有较为明显的上扬,上升段斜率增大,峰值应力提高。在干湿循环-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线变得扁平,单轴抗压强度降低,损伤劣化作用明显。
为研究经不同硫酸盐浓度、不同荷载历史以及不同浸泡方式作用下的混凝土的力学性能,对不同因素损伤后的混凝土进行单轴抗压试验,对比分析了混凝土应力-应变曲线的变化规律。研究表明:当荷载历史应力水平低于50%时,单独荷载历史对混凝土应力-应变全曲线影响较小,随着荷载历史应力水平的增大,峰值应力降低,混凝土试件破坏时脆性增加。在连续浸泡-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线有较为明显的上扬,上升段斜率增大,峰值应力提高。在干湿循环-荷载历史-硫酸盐侵蚀联合作用下,混凝土应力-应变曲线变得扁平,单轴抗压强度降低,损伤劣化作用明显。
2017, 47(6): 119-124.
doi: 10.13204/j.gyjz201706024
摘要:
超高层建筑施工周期较长,施工过程中结构力学性能不断发生变化。为研究超高层结构施工过程中的变形和应力规律,以天津泰安道五号院为背景,对结构进行施工全过程监测,得到结构在施工过程的变形和应力数据。建立了考虑施工过程的有限元模型,综合施工模拟数据与监测数据对竖向变形及应力发展规律进行分析。研究结果表明:施工过程中结构竖向变形随施工进度稳定增长;竖向变形差和关键构件应力在整体变化规律和极值上吻合较好;构件应力水平较低,安全储备较高,证明了泰安道五号院施工方案的合理性。
超高层建筑施工周期较长,施工过程中结构力学性能不断发生变化。为研究超高层结构施工过程中的变形和应力规律,以天津泰安道五号院为背景,对结构进行施工全过程监测,得到结构在施工过程的变形和应力数据。建立了考虑施工过程的有限元模型,综合施工模拟数据与监测数据对竖向变形及应力发展规律进行分析。研究结果表明:施工过程中结构竖向变形随施工进度稳定增长;竖向变形差和关键构件应力在整体变化规律和极值上吻合较好;构件应力水平较低,安全储备较高,证明了泰安道五号院施工方案的合理性。
2017, 47(6): 125-130.
doi: 10.13204/j.gyjz201706025
摘要:
以安徽霍邱体育中心建设项目为工程背景,采用有限元法对钢结构屋盖累积滑移施工的全过程进行了力学性能分析,并对施工过程中关键构件应力和关键节点位移实施了监测。阐述了监测系统的组成、测点布置以及施工过程中构件应力和结构线形变化规律。对关键构件的应力实测值与有限元理论计算值进行的对比显示,两者较吻合,表明该结构施工过程使用有限元法模拟和监控实施的正确性和有效性。
以安徽霍邱体育中心建设项目为工程背景,采用有限元法对钢结构屋盖累积滑移施工的全过程进行了力学性能分析,并对施工过程中关键构件应力和关键节点位移实施了监测。阐述了监测系统的组成、测点布置以及施工过程中构件应力和结构线形变化规律。对关键构件的应力实测值与有限元理论计算值进行的对比显示,两者较吻合,表明该结构施工过程使用有限元法模拟和监控实施的正确性和有效性。
2017, 47(6): 131-137.
doi: 10.13204/j.gyjz201706026
摘要:
非对称交叉支撑杆系常见于输电铁塔。分析时将其简化为一个含弹性支座的梁,获得了相应的弹性屈曲精确解,该解适用于多种边界条件。对于弹性支座刚度趋于无穷时,则简化后的体系变成了连续梁,对此给出了相应的稳定特征方程,推导了轴力作用下的杆件刚度的显式精确解,对非对称交叉支撑杆系的弹性屈曲临界荷载进行了数值分析,所提出的经验算式的计算结果与理论值相吻合。因此,无论支撑杆受拉或受压,均可用同一方程描述。
非对称交叉支撑杆系常见于输电铁塔。分析时将其简化为一个含弹性支座的梁,获得了相应的弹性屈曲精确解,该解适用于多种边界条件。对于弹性支座刚度趋于无穷时,则简化后的体系变成了连续梁,对此给出了相应的稳定特征方程,推导了轴力作用下的杆件刚度的显式精确解,对非对称交叉支撑杆系的弹性屈曲临界荷载进行了数值分析,所提出的经验算式的计算结果与理论值相吻合。因此,无论支撑杆受拉或受压,均可用同一方程描述。
2017, 47(6): 138-143.
doi: 10.13204/j.gyjz201706027
摘要:
为研究型钢超高强混凝土(SRHC)框架柱的抗震性能和抗震构造措施,开展24个SRHC框架柱的低周反复加载试验。首先,根据试验结果分析了不同试验参数(包括剪跨比、轴压力水平以及型钢和箍筋的配置)对SRHC框架柱的破坏形态、滞回性能和变形能力的影响;其次,在此基础上结合试验数据分析提出了SRHC框架柱的抗震构造措施,包括不同抗震等级时的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍要求,箍筋加密区长度及最小含钢率。
为研究型钢超高强混凝土(SRHC)框架柱的抗震性能和抗震构造措施,开展24个SRHC框架柱的低周反复加载试验。首先,根据试验结果分析了不同试验参数(包括剪跨比、轴压力水平以及型钢和箍筋的配置)对SRHC框架柱的破坏形态、滞回性能和变形能力的影响;其次,在此基础上结合试验数据分析提出了SRHC框架柱的抗震构造措施,包括不同抗震等级时的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍要求,箍筋加密区长度及最小含钢率。
2017, 47(6): 144-151.
doi: 10.13204/j.gyjz201706028
摘要:
为研究方钢管柱-H形钢梁槽钢节点的静力性能,对5个节点试件进行了单调加载静力试验。试件为边柱节点,试件参数为槽钢类型、槽钢尺寸以及管内加劲肋。详细考察试验全过程和试件破坏形态,分析节点的转动刚度、承载能力、应力-应变关系等。采用有限元软件ABAQUS对节点进行有限元分析,将有限元得到的M-θ曲线与试验结果进行对比。研究结果表明:试件破坏时,破坏主要发生在槽钢上,主要表现为螺栓孔撕裂、槽钢受拉侧腹板鼓曲、受压侧翼缘屈曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较小时,槽钢翼缘会出现明显鼓曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较大时,钢管壁受压区会出现较明显局部屈曲,槽钢腹板越厚,节点承载力越高;槽钢节点有较好的变形能力与抗弯承载能力,为半刚性节点。
为研究方钢管柱-H形钢梁槽钢节点的静力性能,对5个节点试件进行了单调加载静力试验。试件为边柱节点,试件参数为槽钢类型、槽钢尺寸以及管内加劲肋。详细考察试验全过程和试件破坏形态,分析节点的转动刚度、承载能力、应力-应变关系等。采用有限元软件ABAQUS对节点进行有限元分析,将有限元得到的M-θ曲线与试验结果进行对比。研究结果表明:试件破坏时,破坏主要发生在槽钢上,主要表现为螺栓孔撕裂、槽钢受拉侧腹板鼓曲、受压侧翼缘屈曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较小时,槽钢翼缘会出现明显鼓曲;槽钢翼缘与钢管柱壁刚度比较大时,钢管壁受压区会出现较明显局部屈曲,槽钢腹板越厚,节点承载力越高;槽钢节点有较好的变形能力与抗弯承载能力,为半刚性节点。
2017, 47(6): 152-157.
doi: 10.13204/j.gyjz201706029
摘要:
矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系延性较好,具有较大的抗侧刚度,可应用于高层建筑。沧州福康家园项目是全国第一个应用异形柱技术的高层钢结构住宅小区,其中18层住宅全部采用矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系,最大建筑高度达53.2 m,异形柱技术应用到此高度尚属首次,该结构在罕遇地震下的抗震性能值得关注和研究。采用有限元分析软件对该结构进行静力弹塑性分析,结果表明该结构具有良好的延性,在较大位移变形下可以保持一定的承载能力。在合理设计下,该结构体系破坏机制合理,可以实现支撑先发生屈服、梁后发生屈服、柱子基本不屈服的合理破坏机制,可应用于高达50 m左右的高层钢结构住宅。该体系抗震性能好,土地利用率高、建筑效果好、应用前景广阔。
矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系延性较好,具有较大的抗侧刚度,可应用于高层建筑。沧州福康家园项目是全国第一个应用异形柱技术的高层钢结构住宅小区,其中18层住宅全部采用矩形钢管混凝土组合异形柱框架-支撑体系,最大建筑高度达53.2 m,异形柱技术应用到此高度尚属首次,该结构在罕遇地震下的抗震性能值得关注和研究。采用有限元分析软件对该结构进行静力弹塑性分析,结果表明该结构具有良好的延性,在较大位移变形下可以保持一定的承载能力。在合理设计下,该结构体系破坏机制合理,可以实现支撑先发生屈服、梁后发生屈服、柱子基本不屈服的合理破坏机制,可应用于高达50 m左右的高层钢结构住宅。该体系抗震性能好,土地利用率高、建筑效果好、应用前景广阔。
2017, 47(6): 158-162.
doi: 10.13204/j.gyjz201706030
摘要:
超大承载力端板连接节点是一种新型梁柱节点形式,可以应用于大跨或重载钢框架中。在抗震区框架中梁柱节点除承担弯矩之外还可能承担一定的拉力,因此有必要对超大承载力端板连接节点的抗拉性能进行研究。对4个采用不同端板厚度、螺栓直径或螺栓布置形式的超大承载力端板连接节点足尺试件进行了轴拉荷载下的试验研究,记录并分析了各螺栓轴向应变增量分布情况;建立了24个超大承载力端板连接节点的有限元模型并进一步分析了该节点的抗拉性能。基于试验研究和有限元分析的结果得出:在轴拉荷载下端板外伸段靠近梁翼缘中部的螺栓为最不利螺栓,而移除角部螺栓对节点的抗拉性能没有不利影响;提出了该节点受拉时等效受拉螺栓数量的建议计算式,并给出了节点抗拉承载力的设计方法。
超大承载力端板连接节点是一种新型梁柱节点形式,可以应用于大跨或重载钢框架中。在抗震区框架中梁柱节点除承担弯矩之外还可能承担一定的拉力,因此有必要对超大承载力端板连接节点的抗拉性能进行研究。对4个采用不同端板厚度、螺栓直径或螺栓布置形式的超大承载力端板连接节点足尺试件进行了轴拉荷载下的试验研究,记录并分析了各螺栓轴向应变增量分布情况;建立了24个超大承载力端板连接节点的有限元模型并进一步分析了该节点的抗拉性能。基于试验研究和有限元分析的结果得出:在轴拉荷载下端板外伸段靠近梁翼缘中部的螺栓为最不利螺栓,而移除角部螺栓对节点的抗拉性能没有不利影响;提出了该节点受拉时等效受拉螺栓数量的建议计算式,并给出了节点抗拉承载力的设计方法。
2017, 47(6): 163-167.
doi: 10.13204/j.gyjz201706031
摘要:
针对桥梁疲劳损伤累积过程中的大量不确定性因素,基于Miner线性累积损伤理论提出车辆荷载作用下大跨斜拉桥的疲劳可靠度评估方法。通过"影响面"计算得到车辆荷载作用下各斜拉索的时点应力,采用"雨流计数法"统计斜拉索的应力幅和循环次数。在此基础上,对车辆荷载作用下斜拉索的疲劳可靠度进行分析。结果表明:斜拉索应力随机过程可采用Poisson过程描述;车辆荷载作用下的斜拉索疲劳可靠指标为7.19~17.57,靠近索塔处的斜拉索疲劳可靠指标较大,远离索塔处的斜拉索疲劳可靠指标较小。
针对桥梁疲劳损伤累积过程中的大量不确定性因素,基于Miner线性累积损伤理论提出车辆荷载作用下大跨斜拉桥的疲劳可靠度评估方法。通过"影响面"计算得到车辆荷载作用下各斜拉索的时点应力,采用"雨流计数法"统计斜拉索的应力幅和循环次数。在此基础上,对车辆荷载作用下斜拉索的疲劳可靠度进行分析。结果表明:斜拉索应力随机过程可采用Poisson过程描述;车辆荷载作用下的斜拉索疲劳可靠指标为7.19~17.57,靠近索塔处的斜拉索疲劳可靠指标较大,远离索塔处的斜拉索疲劳可靠指标较小。
2017, 47(6): 168-173.
doi: 10.13204/j.gyjz201706032
摘要:
对于粘钢加固钢筋混凝土构件进行了可靠度分析和剩余寿命预测。粘钢加固梁是由新、旧材料构成的组合构件,对粘钢加固梁的受力可分为原有部分与新加部分进行分析,研究了其原有部分的抗力衰减模型和新加部分与原有部分的荷载分配。介绍了两者的抗力、荷载统计参数及可靠指标计算方法。通过调节卸载程度及粘贴钢板的面积使原有部分与新加部分的可靠指标相协调,从而使两者具有相同的可靠度,并结合实例分析了卸载程度和钢板厚度对构件可靠指标的影响。最后基于可靠度对粘钢加固梁进行了剩余寿命预测。
对于粘钢加固钢筋混凝土构件进行了可靠度分析和剩余寿命预测。粘钢加固梁是由新、旧材料构成的组合构件,对粘钢加固梁的受力可分为原有部分与新加部分进行分析,研究了其原有部分的抗力衰减模型和新加部分与原有部分的荷载分配。介绍了两者的抗力、荷载统计参数及可靠指标计算方法。通过调节卸载程度及粘贴钢板的面积使原有部分与新加部分的可靠指标相协调,从而使两者具有相同的可靠度,并结合实例分析了卸载程度和钢板厚度对构件可靠指标的影响。最后基于可靠度对粘钢加固梁进行了剩余寿命预测。
2017, 47(6): 174-177.
doi: 10.13204/j.gyjz201706033
摘要:
为了解球墨铸铁管法兰连接在碱性盐侵蚀下的抗弯性能的变化状况,采用p H值为9的NaCl碱性氯盐溶液对球墨铸铁双法兰连接分别进行25、50、75、100次干湿循环的腐蚀处理,并对其进行受弯试验。结果表明:碱性盐侵蚀后的球墨铸铁管法兰连接更趋向脆性破坏,随着循环腐蚀次数增多,试件的弹性阶段逐渐缩短,试件极限弯矩与屈服弯矩的比值逐渐变小,其承载力和抗弯刚度也逐渐减小。
为了解球墨铸铁管法兰连接在碱性盐侵蚀下的抗弯性能的变化状况,采用p H值为9的NaCl碱性氯盐溶液对球墨铸铁双法兰连接分别进行25、50、75、100次干湿循环的腐蚀处理,并对其进行受弯试验。结果表明:碱性盐侵蚀后的球墨铸铁管法兰连接更趋向脆性破坏,随着循环腐蚀次数增多,试件的弹性阶段逐渐缩短,试件极限弯矩与屈服弯矩的比值逐渐变小,其承载力和抗弯刚度也逐渐减小。
