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2016年 第46卷 第5期
2016, 46(5): 1-6.
doi: 10.13204/j.gyjz201605001
摘要:
为考察纤维增强复合材料筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,采用Open SEES软件进行有限元分析,并与试验结果比较验证了模拟的准确性。在此基础上探讨了混合配筋柱破坏模式、二次刚度比、残余变形和累积耗能等特性,发现复材筋与普通钢筋之间的配置比例对其破坏模式和位移延性有较大影响,"复材筋"配置较少时,混合配筋柱将达不到2%的位移延性需求。在保证"复材筋"配置比例的前提下,混合配筋柱比普通钢筋混凝土柱具有稳定上升的屈服后刚度和相近的耗能能力,柱构件的残余变形大幅减小,表明其在建筑结构中具有较好的应用前景。
为考察纤维增强复合材料筋与钢筋混合配筋混凝土柱的抗震性能,采用Open SEES软件进行有限元分析,并与试验结果比较验证了模拟的准确性。在此基础上探讨了混合配筋柱破坏模式、二次刚度比、残余变形和累积耗能等特性,发现复材筋与普通钢筋之间的配置比例对其破坏模式和位移延性有较大影响,"复材筋"配置较少时,混合配筋柱将达不到2%的位移延性需求。在保证"复材筋"配置比例的前提下,混合配筋柱比普通钢筋混凝土柱具有稳定上升的屈服后刚度和相近的耗能能力,柱构件的残余变形大幅减小,表明其在建筑结构中具有较好的应用前景。
2016, 46(5): 7-11.
doi: 10.13204/j.gyjz201605002
摘要:
结合钢管约束型钢混凝土柱和纤维增强复合材料管约束型钢混凝土柱的优点,提出了复材-钢复合管约束型钢混凝土柱,其中复合管的内管为钢管,外管为复材管。进行了2个方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱试件和1个方形钢管约束型钢混凝土对比试件的滞回性能试验研究,3个试件的剪跨比均为4,试件的主要变化参数为外包玻纤布层数(6层和8层)。试验结果表明:方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力明显优于方形钢管约束型钢混凝土柱的,而且随着外包玻纤布层数的增加,复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力逐渐提升;3个试件的破坏模式均为弯曲破坏。
结合钢管约束型钢混凝土柱和纤维增强复合材料管约束型钢混凝土柱的优点,提出了复材-钢复合管约束型钢混凝土柱,其中复合管的内管为钢管,外管为复材管。进行了2个方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱试件和1个方形钢管约束型钢混凝土对比试件的滞回性能试验研究,3个试件的剪跨比均为4,试件的主要变化参数为外包玻纤布层数(6层和8层)。试验结果表明:方形复材-钢复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力明显优于方形钢管约束型钢混凝土柱的,而且随着外包玻纤布层数的增加,复合管约束型钢混凝土柱的抗剪承载能力、延性和耗能能力逐渐提升;3个试件的破坏模式均为弯曲破坏。
2016, 46(5): 12-17.
doi: 10.13204/j.gyjz201605003
摘要:
对复材格栅增强高延性纤维水泥基(ECC)复合试件进行单轴拉伸试验,研究复材格栅厚度对复合试件拉伸力学性能的影响。在试验研究的基础上建立复材-ECC复合层轴向拉伸应力-应变本构关系模型,并与试验结果进行比较分析。试验结果表明:复材格栅与ECC界面间没有发生相对滑移,ECC试件的破坏模式为聚乙烯醇纤维被拉断或拔出破坏,而复材-ECC复合层试件的破坏模式为复材格栅断裂。复材格栅作为增强材料嵌入到ECC中,可以显著提高复材-ECC复合层的轴向刚度、极限承载力,明显改善其拉伸性能。计算结果表明:建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测复材-ECC复合层的极限拉伸强度及轴向受拉应力-应变关系。
对复材格栅增强高延性纤维水泥基(ECC)复合试件进行单轴拉伸试验,研究复材格栅厚度对复合试件拉伸力学性能的影响。在试验研究的基础上建立复材-ECC复合层轴向拉伸应力-应变本构关系模型,并与试验结果进行比较分析。试验结果表明:复材格栅与ECC界面间没有发生相对滑移,ECC试件的破坏模式为聚乙烯醇纤维被拉断或拔出破坏,而复材-ECC复合层试件的破坏模式为复材格栅断裂。复材格栅作为增强材料嵌入到ECC中,可以显著提高复材-ECC复合层的轴向刚度、极限承载力,明显改善其拉伸性能。计算结果表明:建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测复材-ECC复合层的极限拉伸强度及轴向受拉应力-应变关系。
2016, 46(5): 18-22.
doi: 10.13204/j.gyjz201605004
摘要:
碳纤维增强复合材料(简称"碳纤维复材")网格是一种新型高性能的工程结构材料。通过拔出试验,研究碳纤维复材网格在混凝土中的黏结性能和锚固长度。共计对15个碳纤维复材网格拔出试件进行静力荷载试验,试验参数包括混凝土强度、有无横向网格和内埋横向网格数。在整个加载过程中,量测了碳纤维复材网格与混凝土之间的加载端滑移和自由端滑移。试验结果表明:混凝土强度对黏结性能的影响很小,横向网格的机械咬合作用是主要的传力方式,内埋横向网格数的增加会提高黏结刚度、减小滑移量。最后在试验研究的基础上,给出了初步的设计建议。
碳纤维增强复合材料(简称"碳纤维复材")网格是一种新型高性能的工程结构材料。通过拔出试验,研究碳纤维复材网格在混凝土中的黏结性能和锚固长度。共计对15个碳纤维复材网格拔出试件进行静力荷载试验,试验参数包括混凝土强度、有无横向网格和内埋横向网格数。在整个加载过程中,量测了碳纤维复材网格与混凝土之间的加载端滑移和自由端滑移。试验结果表明:混凝土强度对黏结性能的影响很小,横向网格的机械咬合作用是主要的传力方式,内埋横向网格数的增加会提高黏结刚度、减小滑移量。最后在试验研究的基础上,给出了初步的设计建议。
2016, 46(5): 23-29.
doi: 10.13204/j.gyjz201605005
摘要:
为了深入理解纤维锚具对纤维增强复合材料(简称"复材")与混凝土界面黏结性能的影响,对梁底面黏结碳纤维复材的13根预置裂缝梁进行了试验,研究了锚具样式、锚具纤维用量及锚具分布三个因素对碳纤维复材与混凝土界面黏结性能的影响。试验结果表明:不同锚具样式中刚性锚具的锚固效果优于柔性锚具,且前者可更有效提高碳纤维复材的材料利用率;增大锚具纤维用量及布置多个锚具均可提高碳纤维复材与混凝土的界面黏结能力,有效约束裂缝张开位移;锚具布置位置距碳纤维复材自由端过近将影响锚具和碳纤维复材与混凝土黏结界面的协同受力,降低锚具的锚固效果,因此该距离不宜小于碳纤维复材的有效黏结长度。
为了深入理解纤维锚具对纤维增强复合材料(简称"复材")与混凝土界面黏结性能的影响,对梁底面黏结碳纤维复材的13根预置裂缝梁进行了试验,研究了锚具样式、锚具纤维用量及锚具分布三个因素对碳纤维复材与混凝土界面黏结性能的影响。试验结果表明:不同锚具样式中刚性锚具的锚固效果优于柔性锚具,且前者可更有效提高碳纤维复材的材料利用率;增大锚具纤维用量及布置多个锚具均可提高碳纤维复材与混凝土的界面黏结能力,有效约束裂缝张开位移;锚具布置位置距碳纤维复材自由端过近将影响锚具和碳纤维复材与混凝土黏结界面的协同受力,降低锚具的锚固效果,因此该距离不宜小于碳纤维复材的有效黏结长度。
2016, 46(5): 30-37.
doi: 10.13204/j.gyjz201605006
摘要:
对表层嵌贴玄武岩复材筋加固桥面板进行试验研究,改变加固方式和不同支撑梁尺寸研究其对面板加固效果影响。通过对面板开裂形态、位移、混凝土和筋材应变进行全面分析,发现嵌入式加固能有效提高桥面板承载力,减小面板板底开裂程度和挠度,增强面板刚度。随着加固率增加和支撑梁变大,面板内压缩薄膜效应增强,面板由弯曲冲剪破坏转变为冲剪破坏。将试验承载力结果与已有加固结构承载力理论算法对比发现,由于没有考虑侧向约束的作用,已有理论算法无法准确计算出结构真实承载力。
对表层嵌贴玄武岩复材筋加固桥面板进行试验研究,改变加固方式和不同支撑梁尺寸研究其对面板加固效果影响。通过对面板开裂形态、位移、混凝土和筋材应变进行全面分析,发现嵌入式加固能有效提高桥面板承载力,减小面板板底开裂程度和挠度,增强面板刚度。随着加固率增加和支撑梁变大,面板内压缩薄膜效应增强,面板由弯曲冲剪破坏转变为冲剪破坏。将试验承载力结果与已有加固结构承载力理论算法对比发现,由于没有考虑侧向约束的作用,已有理论算法无法准确计算出结构真实承载力。
2016, 46(5): 38-42.
doi: 10.13204/j.gyjz201605007
摘要:
针对复材模壳-混凝土组合桥面板中复材利用率低和界面黏结性能不足等关键问题,提出了一种新型预应力复材模壳-混凝土组合桥面板结构。首先通过有限元分析得到复材模壳的优化截面形式。并通过预应力复材板条对模壳施加预应力,使其产生反拱,减小其在施工荷载下的挠度变形。最后通过模壳施工荷载模拟试验和组合桥面板静力性能试验,验证了这种新型组合桥面板良好的力学性能。
针对复材模壳-混凝土组合桥面板中复材利用率低和界面黏结性能不足等关键问题,提出了一种新型预应力复材模壳-混凝土组合桥面板结构。首先通过有限元分析得到复材模壳的优化截面形式。并通过预应力复材板条对模壳施加预应力,使其产生反拱,减小其在施工荷载下的挠度变形。最后通过模壳施工荷载模拟试验和组合桥面板静力性能试验,验证了这种新型组合桥面板良好的力学性能。
2016, 46(5): 43-49.
doi: 10.13204/j.gyjz201605008
摘要:
以碳纤维复材约束混凝土为研究对象,探讨盐水干湿环境对其抗压性能的影响。基于亚热带气候特征,设计了盐溶液干湿循环加速老化试验系统。制作了5组共60个尺寸为150 mm(直径)×300 mm(高度)的混凝土圆柱体试件。试验试件按5种干湿循环作用次数(0,60,120,240,360次)进行分组,承受每种循环次数的试件由4种不同层数的碳纤维复材(0,1,2,3层)包裹约束,每种条件制备3个相同的试件。通过实施轴向压缩试验,分析了碳纤维复材约束混凝土经受干湿环境作用后的破坏模式、应力-应变曲线、抗压强度和极限压向应变的变化规律。试验结果表明:经受盐溶液干湿循环后的素混凝土圆柱抗压性能有所提高,而碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压性能下降;与未经受干湿环境作用的试件相比,经过360次干湿循环后,素混凝土圆柱的抗压强度提高9.38%,而包裹1、2、3层碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压强度分别下降12.10%、10.81%、13.88%。
以碳纤维复材约束混凝土为研究对象,探讨盐水干湿环境对其抗压性能的影响。基于亚热带气候特征,设计了盐溶液干湿循环加速老化试验系统。制作了5组共60个尺寸为150 mm(直径)×300 mm(高度)的混凝土圆柱体试件。试验试件按5种干湿循环作用次数(0,60,120,240,360次)进行分组,承受每种循环次数的试件由4种不同层数的碳纤维复材(0,1,2,3层)包裹约束,每种条件制备3个相同的试件。通过实施轴向压缩试验,分析了碳纤维复材约束混凝土经受干湿环境作用后的破坏模式、应力-应变曲线、抗压强度和极限压向应变的变化规律。试验结果表明:经受盐溶液干湿循环后的素混凝土圆柱抗压性能有所提高,而碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压性能下降;与未经受干湿环境作用的试件相比,经过360次干湿循环后,素混凝土圆柱的抗压强度提高9.38%,而包裹1、2、3层碳纤维复材约束混凝土圆柱的抗压强度分别下降12.10%、10.81%、13.88%。
2016, 46(5): 50-54.
doi: 10.13204/j.gyjz201605009
摘要:
通过单面剪切试验研究冻融环境下复合板-混凝土界面的退化规律和机理。经过冻融循环(30次)后,界面的极限承载力和断裂能急剧下降,冻融循环次数增加,界面的极限承载力的下降幅度减小,断裂能保持较为稳定。复合板-混凝土体系内含水量增加将加速复合板-混凝土的界面断裂能和极限承载力下降程度。冻融循环后,复合板-混凝土的界面破坏模式由混凝土撕裂转变为混合破坏模式。
通过单面剪切试验研究冻融环境下复合板-混凝土界面的退化规律和机理。经过冻融循环(30次)后,界面的极限承载力和断裂能急剧下降,冻融循环次数增加,界面的极限承载力的下降幅度减小,断裂能保持较为稳定。复合板-混凝土体系内含水量增加将加速复合板-混凝土的界面断裂能和极限承载力下降程度。冻融循环后,复合板-混凝土的界面破坏模式由混凝土撕裂转变为混合破坏模式。
2016, 46(5): 55-60.
doi: 10.13204/j.gyjz201605010
摘要:
通过碳纤维布与木材黏结界面的单剪试验,给出了碳纤维布应变发展及分布规律,讨论了黏结长度、黏结宽度和碳纤维布厚度等试验参数对黏结性能的影响,构建了相应的黏结滑移本构模型,并引入黏结宽度比系数给出了单层碳纤维布与木材顺纹界面黏结应力峰值的计算公式。基于单剪试验的非线性有限元分析结果具有一定的精度。
通过碳纤维布与木材黏结界面的单剪试验,给出了碳纤维布应变发展及分布规律,讨论了黏结长度、黏结宽度和碳纤维布厚度等试验参数对黏结性能的影响,构建了相应的黏结滑移本构模型,并引入黏结宽度比系数给出了单层碳纤维布与木材顺纹界面黏结应力峰值的计算公式。基于单剪试验的非线性有限元分析结果具有一定的精度。
2016, 46(5): 61-66.
doi: 10.13204/j.gyjz201605011
摘要:
基于首都新的功能定位及通州作为城市副中心的建设需求,通过对东方化工厂厂区工业遗存价值分析及周边发展现状的研究,提出将厂区再生为满足首都国际交往中心职能的以亚太国际组织总部和国际非政府组织为主体的国际组织聚集区,使其成为具有全球运筹能力、城市持续活力和更新力的综合功能区。
基于首都新的功能定位及通州作为城市副中心的建设需求,通过对东方化工厂厂区工业遗存价值分析及周边发展现状的研究,提出将厂区再生为满足首都国际交往中心职能的以亚太国际组织总部和国际非政府组织为主体的国际组织聚集区,使其成为具有全球运筹能力、城市持续活力和更新力的综合功能区。
2016, 46(5): 67-70.
doi: 10.13204/j.gyjz201605012
摘要:
住区水景能满足人们的亲水愿望,改善局部小气候,为居民提供舒适的活动场所和空间,因此在住区规划设计中逐渐受到重视和应用。以广东清远樵顺小区水景空间序列的营造为例,探讨了水景空间序列的本质内涵及其在住区中的重要性和必要性,并对住区水景空间序列营造方法和途径进行了探索和尝试,以期为我国住区的规划设计提供新的设计要素与切入点。
住区水景能满足人们的亲水愿望,改善局部小气候,为居民提供舒适的活动场所和空间,因此在住区规划设计中逐渐受到重视和应用。以广东清远樵顺小区水景空间序列的营造为例,探讨了水景空间序列的本质内涵及其在住区中的重要性和必要性,并对住区水景空间序列营造方法和途径进行了探索和尝试,以期为我国住区的规划设计提供新的设计要素与切入点。
2016, 46(5): 76-79.
doi: 10.13204/j.gyjz201605014
摘要:
针对当前工业城市中存在的大量工业住宅区综合性陈旧、特色风貌逐渐缺失、老年人变为主要居住人群的现状,以住区再生理论为指导,以住区的再生和工业特色风貌保护为目标,以包头市包钢集团昆都仑区旧工业住区钢32街坊改造为例,通过对其再生要点进行分析,探讨应对工业化城市旧住区再生策略,从而切实可行地保留工业城市记忆,改善企业职工养老生活环境,做到真正意义上的"住区再生"。
针对当前工业城市中存在的大量工业住宅区综合性陈旧、特色风貌逐渐缺失、老年人变为主要居住人群的现状,以住区再生理论为指导,以住区的再生和工业特色风貌保护为目标,以包头市包钢集团昆都仑区旧工业住区钢32街坊改造为例,通过对其再生要点进行分析,探讨应对工业化城市旧住区再生策略,从而切实可行地保留工业城市记忆,改善企业职工养老生活环境,做到真正意义上的"住区再生"。
2016, 46(5): 80-85.
doi: 10.13204/j.gyjz201605015
摘要:
钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度对剪力墙延性和耗能能力有重要影响,而已有的剪力墙塑性铰长度计算模型给出的主要影响因素各有不同。为了准确确定剪力墙塑性铰长度的主要影响因素,选取88片不同配筋参数下剪力墙的分析模型,用有限元分析软件ABAQUS系统地分析不同剪跨比、轴压比和配筋率对塑性铰长度的影响,进而用MATLAB软件回归分析单一因素对塑性铰长度影响,在此基础上,进一步拟合提出了多参数综合影响下的塑性铰长度计算模型。与已有的剪力墙试验数据进行对比,拟合的模型计算所得的极限位移相对误差在15%以下,计算结果与试验结果吻合良好。
钢筋混凝土剪力墙塑性铰长度对剪力墙延性和耗能能力有重要影响,而已有的剪力墙塑性铰长度计算模型给出的主要影响因素各有不同。为了准确确定剪力墙塑性铰长度的主要影响因素,选取88片不同配筋参数下剪力墙的分析模型,用有限元分析软件ABAQUS系统地分析不同剪跨比、轴压比和配筋率对塑性铰长度的影响,进而用MATLAB软件回归分析单一因素对塑性铰长度影响,在此基础上,进一步拟合提出了多参数综合影响下的塑性铰长度计算模型。与已有的剪力墙试验数据进行对比,拟合的模型计算所得的极限位移相对误差在15%以下,计算结果与试验结果吻合良好。
2016, 46(5): 86-91.
doi: 10.13204/j.gyjz201605016
摘要:
为研究采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板在竖向荷载作用下的受弯性能,对2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板试件和1个整浇空心楼板试件进行静力试验。结果表明:3个试件的钢筋受拉屈服裂缝分布相同,均为空心楼板受弯破坏;预制空心楼板、整浇空心楼板试件峰值荷载与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算值的比值分别为1.20、1.23;钢筋套筒挤压搭接连接接头可有效传递钢筋拉力;3个试件的竖向荷载-跨中位移曲线、承载能力、不同状态下的挠曲变形基本一致,筒芯内模布设方向对预制空心楼板的整体受力性能影响不大,采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板可基本等同于整浇空心楼板。
为研究采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板在竖向荷载作用下的受弯性能,对2个筒芯内模布设方向不同的预制空心楼板试件和1个整浇空心楼板试件进行静力试验。结果表明:3个试件的钢筋受拉屈服裂缝分布相同,均为空心楼板受弯破坏;预制空心楼板、整浇空心楼板试件峰值荷载与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》计算值的比值分别为1.20、1.23;钢筋套筒挤压搭接连接接头可有效传递钢筋拉力;3个试件的竖向荷载-跨中位移曲线、承载能力、不同状态下的挠曲变形基本一致,筒芯内模布设方向对预制空心楼板的整体受力性能影响不大,采用整体式拼缝、受拉钢筋套筒挤压搭接连接的预制空心楼板可基本等同于整浇空心楼板。
2016, 46(5): 92-97.
doi: 10.13204/j.gyjz201605017
摘要:
为了解超高层建筑物遇爆破情况下非连续性倒塌过程,基于颗粒流理论构建了超高层核心筒-框架结构建筑模型。同时为了实现非连续性的三维爆破模拟,采用新的能量分配方式以满足三维爆破需要。使用该模型在建筑底部三个特征位置进行爆破模拟,分析建筑坍塌过程的特征和原因。结果显示:B1爆破时建筑发生"坐塌";B2爆破时建筑发生倾倒;B3爆破时建筑下部"坐塌",上部倾倒,其直接原因各不相同。总体来说,坐塌原因应为核心筒发生破碎性破坏,倾倒原因应为核心筒发生断裂性破坏。最后得出建筑倒塌的地面影响范围。
为了解超高层建筑物遇爆破情况下非连续性倒塌过程,基于颗粒流理论构建了超高层核心筒-框架结构建筑模型。同时为了实现非连续性的三维爆破模拟,采用新的能量分配方式以满足三维爆破需要。使用该模型在建筑底部三个特征位置进行爆破模拟,分析建筑坍塌过程的特征和原因。结果显示:B1爆破时建筑发生"坐塌";B2爆破时建筑发生倾倒;B3爆破时建筑下部"坐塌",上部倾倒,其直接原因各不相同。总体来说,坐塌原因应为核心筒发生破碎性破坏,倾倒原因应为核心筒发生断裂性破坏。最后得出建筑倒塌的地面影响范围。
2016, 46(5): 98-101.
doi: 10.13204/j.gyjz201605018
摘要:
针对现有叠合板,研发出一种新型带肋预应力混凝土叠合板,提出该叠合板的构造。通过两个试件的试验,研究了施工阶段受荷下该新型叠合板的受力特征、裂缝开展规律及其变形形态。结果表明:此种新型结构具有良好的抗裂性、刚度和承载力,施工阶段挠度能够满足GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求,钢筋最大应力值也小于设计强度值。利用有限元软件ABAQUS对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,可利用有限元数值模拟进行深入研究。
针对现有叠合板,研发出一种新型带肋预应力混凝土叠合板,提出该叠合板的构造。通过两个试件的试验,研究了施工阶段受荷下该新型叠合板的受力特征、裂缝开展规律及其变形形态。结果表明:此种新型结构具有良好的抗裂性、刚度和承载力,施工阶段挠度能够满足GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》要求,钢筋最大应力值也小于设计强度值。利用有限元软件ABAQUS对试验进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,可利用有限元数值模拟进行深入研究。
2016, 46(5): 102-107.
doi: 10.13204/j.gyjz201605019
摘要:
利用空心圆柱扭剪仪对原状软黏土开展了系列含主应力方向旋转条件下的试验研究:包括单纯旋转主应力方向、单纯往复旋转主应力方向以及主应力方向旋转的同时增加剪应力等典型应力路径。主要研究应力方向效应对软黏土变形及孔压特性的影响。通过参数对比研究,分析了中主应力系数b、剪应力水平、应力旋转方向及与剪应力耦合作用的影响等。试验结果表明:在主应力大小保持不变的条件下,主应力方向的旋转也会引起软黏土显著的应变和孔压或体应变的累积,中主应力系数对应变和孔压的变化规律均有一定的影响,b=0.5时,试样接近平面应变;b=0.75时,孔压随应力旋转累积最显著。剪应力越大,主应力方向旋转引起的应变和孔压也越显著。应力方向效应和剪切对土体具有叠加耦合作用。
利用空心圆柱扭剪仪对原状软黏土开展了系列含主应力方向旋转条件下的试验研究:包括单纯旋转主应力方向、单纯往复旋转主应力方向以及主应力方向旋转的同时增加剪应力等典型应力路径。主要研究应力方向效应对软黏土变形及孔压特性的影响。通过参数对比研究,分析了中主应力系数b、剪应力水平、应力旋转方向及与剪应力耦合作用的影响等。试验结果表明:在主应力大小保持不变的条件下,主应力方向的旋转也会引起软黏土显著的应变和孔压或体应变的累积,中主应力系数对应变和孔压的变化规律均有一定的影响,b=0.5时,试样接近平面应变;b=0.75时,孔压随应力旋转累积最显著。剪应力越大,主应力方向旋转引起的应变和孔压也越显著。应力方向效应和剪切对土体具有叠加耦合作用。
2016, 46(5): 108-113.
doi: 10.13204/j.gyjz201605020
摘要:
为研究复杂应力状态下粉质黏土结构性演化规律,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展一系列不同围压、含水量和中主应力系数条件下粉质黏土的真三轴试验,探究真三维应力状态下粉质黏土应力比结构性参数的变化规律。研究结果表明:粉质黏土的广义剪应力-广义剪应变(q-ε)曲线主要表现为应变硬化型。应力比结构性参数mη与广义剪应变ε呈拟合度较高的对数关系。应力比结构性参数mη随广义剪应变、含水量、固结围压和中主应力系数的增大而降低。剪切作用初始阶段,mη下降较快;当ε达到5%左右后,mη逐渐趋于平稳;试样达到破坏标准时mη接近于1。数据分析结果表明:固结围压对土体结构性的影响最大,其次为中主应力,含水率对土体结构性的影响相对较小。
为研究复杂应力状态下粉质黏土结构性演化规律,利用TSW-40型土壤真三轴仪,开展一系列不同围压、含水量和中主应力系数条件下粉质黏土的真三轴试验,探究真三维应力状态下粉质黏土应力比结构性参数的变化规律。研究结果表明:粉质黏土的广义剪应力-广义剪应变(q-ε)曲线主要表现为应变硬化型。应力比结构性参数mη与广义剪应变ε呈拟合度较高的对数关系。应力比结构性参数mη随广义剪应变、含水量、固结围压和中主应力系数的增大而降低。剪切作用初始阶段,mη下降较快;当ε达到5%左右后,mη逐渐趋于平稳;试样达到破坏标准时mη接近于1。数据分析结果表明:固结围压对土体结构性的影响最大,其次为中主应力,含水率对土体结构性的影响相对较小。
2016, 46(5): 114-118.
doi: 10.13204/j.gyjz201605021
摘要:
通过分析浸水过程中挤土应力、体应变的变化规律得出:浸水造成挤土应力进一步衰减,但浸水造成的应力衰减幅值不大;在应力-应变塑性区的压缩体应变大于弹性区的体应变值,且浅部塑性区土体有湿陷的可能。对浸水前、后黄土力学参数的对比表明:经过沉桩后,挤土和浸水作用,使黄土的弹性模量增大,极限强度降低,而抗剪强度参数与受到的挤土应力水平相关。基于考虑浸水软化的屈服面概念,说明在应变保持和浸水阶段塑性区土体处于剪切蠕变状态,即处于从天然状态的屈服面过渡到饱和状态的屈服面的过程。
通过分析浸水过程中挤土应力、体应变的变化规律得出:浸水造成挤土应力进一步衰减,但浸水造成的应力衰减幅值不大;在应力-应变塑性区的压缩体应变大于弹性区的体应变值,且浅部塑性区土体有湿陷的可能。对浸水前、后黄土力学参数的对比表明:经过沉桩后,挤土和浸水作用,使黄土的弹性模量增大,极限强度降低,而抗剪强度参数与受到的挤土应力水平相关。基于考虑浸水软化的屈服面概念,说明在应变保持和浸水阶段塑性区土体处于剪切蠕变状态,即处于从天然状态的屈服面过渡到饱和状态的屈服面的过程。
2016, 46(5): 119-123.
doi: 10.13204/j.gyjz201605022
摘要:
采用强夯法和两点振冲法对珊瑚碎屑地基加固处理进行试验研究,测试了地基沉降量、颗粒级配、压实度、承载比、回弹模量和反应模量,同时进行了浅层平板载荷试验和标准贯入试验。研究结果表明:两点振冲法对珊瑚碎屑地基土的处理效果优于强夯法,可大面积推广应用。
采用强夯法和两点振冲法对珊瑚碎屑地基加固处理进行试验研究,测试了地基沉降量、颗粒级配、压实度、承载比、回弹模量和反应模量,同时进行了浅层平板载荷试验和标准贯入试验。研究结果表明:两点振冲法对珊瑚碎屑地基土的处理效果优于强夯法,可大面积推广应用。
2016, 46(5): 124-127.
doi: 10.13204/j.gyjz201605023
摘要:
针对攀西地区特殊昔格达土质,利用广泛分布的紫茎泽兰做改良土筋材,对昔格达紫茎泽兰加筋土进行不固结、不排水的三轴压缩试验,研究不同加筋量及不同围压下加筋土的σ-ε关系曲线和抗剪强度,并分析其影响因素。试验结果表明:昔格达紫茎泽兰加筋土的抗剪强度和抵抗变形的能力较素土有显著提高;内摩擦角φ变化相对较小,相对变化率绝对值在40.13%以内,但黏聚力增长较大,最高可达17.03倍;无筋素土试样大多以剪切破坏为主,而掺入紫茎泽兰筋材后,试样的破坏主要为鼓胀破坏;抗剪强度增加量与紫茎泽兰掺入量的比例呈非线性关系,且并非掺入量越大越好。说明紫茎泽兰筋材对土体存在补强的作用,同时试验得出黏聚力c值是影响加筋土抗剪强度的主要因素。
针对攀西地区特殊昔格达土质,利用广泛分布的紫茎泽兰做改良土筋材,对昔格达紫茎泽兰加筋土进行不固结、不排水的三轴压缩试验,研究不同加筋量及不同围压下加筋土的σ-ε关系曲线和抗剪强度,并分析其影响因素。试验结果表明:昔格达紫茎泽兰加筋土的抗剪强度和抵抗变形的能力较素土有显著提高;内摩擦角φ变化相对较小,相对变化率绝对值在40.13%以内,但黏聚力增长较大,最高可达17.03倍;无筋素土试样大多以剪切破坏为主,而掺入紫茎泽兰筋材后,试样的破坏主要为鼓胀破坏;抗剪强度增加量与紫茎泽兰掺入量的比例呈非线性关系,且并非掺入量越大越好。说明紫茎泽兰筋材对土体存在补强的作用,同时试验得出黏聚力c值是影响加筋土抗剪强度的主要因素。
2016, 46(5): 128-130.
doi: 10.13204/j.gyjz201605024
摘要:
延性是评价结构抗震性能的最主要的参数之一,为了研究轴压比对带有施工缝框架结构的延性的影响,通过对带有施工缝框架进行低周反复荷载试验,得到骨架曲线,位移延性系数和滞回曲线,并与相同条件下4根框架柱的试验得到的结果进行对比分析,得到随着轴压比的提高,框架延性有所降低,且施工缝的存在对框架延性降低的影响减小。
延性是评价结构抗震性能的最主要的参数之一,为了研究轴压比对带有施工缝框架结构的延性的影响,通过对带有施工缝框架进行低周反复荷载试验,得到骨架曲线,位移延性系数和滞回曲线,并与相同条件下4根框架柱的试验得到的结果进行对比分析,得到随着轴压比的提高,框架延性有所降低,且施工缝的存在对框架延性降低的影响减小。
2016, 46(5): 131-138.
doi: 10.13204/j.gyjz201605025
摘要:
随着风电能源的开发利用,海上风力发电塔架近些年来得到了广泛的应用和推广。其对经济发展和环境保护的重要作用,确保海上风力发电塔架结构在复杂荷载条件下安全可靠的运行,具有十分重要的意义。通过对海上风力发电塔架常见的结构形式和基础形式的总结,从风荷载、波浪荷载、地震作用以及多种荷载同时作用四个方面介绍了海上风力发电塔架的研究现状和存在的问题。最后对海上风力发电塔架下一步的研究热点进行了展望。
随着风电能源的开发利用,海上风力发电塔架近些年来得到了广泛的应用和推广。其对经济发展和环境保护的重要作用,确保海上风力发电塔架结构在复杂荷载条件下安全可靠的运行,具有十分重要的意义。通过对海上风力发电塔架常见的结构形式和基础形式的总结,从风荷载、波浪荷载、地震作用以及多种荷载同时作用四个方面介绍了海上风力发电塔架的研究现状和存在的问题。最后对海上风力发电塔架下一步的研究热点进行了展望。
2016, 46(5): 139-143.
doi: 10.13204/j.gyjz201605026
摘要:
以相似理论为基础,提出装配式巨子型有控结构体系(MSCSS)的模型设计方法,用振动台模拟地震激励对4巨层MSCSS进行缩尺模型试验。试验中用锤击法对模型进行模态分析,验证模型试验的可行性。通过采集MSCSS与巨子型框架结构(MFS)顶层的加速度响应结果,并与软件计算结果对比,表明振动台试验结果与有限元计算结果吻合度高,MSCSS较之MFS有较好的控制效果。
以相似理论为基础,提出装配式巨子型有控结构体系(MSCSS)的模型设计方法,用振动台模拟地震激励对4巨层MSCSS进行缩尺模型试验。试验中用锤击法对模型进行模态分析,验证模型试验的可行性。通过采集MSCSS与巨子型框架结构(MFS)顶层的加速度响应结果,并与软件计算结果对比,表明振动台试验结果与有限元计算结果吻合度高,MSCSS较之MFS有较好的控制效果。
2016, 46(5): 144-150.
doi: 10.13204/j.gyjz201605027
摘要:
采用试验研究和有限元数值分析方法,对6061-T6系列的铝合金方管开孔柱的轴心受压性能进行研究,建立了同时考虑材料非线性和几何非线性的有限元数值模型,对短柱和中长柱的屈曲模式进行模拟,并通过数值模拟结果提出了开孔柱极限承载力的计算方法。利用该有限元模型针对孔洞的存在、大小、数目、位置对铝合金开孔柱的承载力和屈曲模式的影响进行了全面的分析,并通过对比铝合金未开孔轴心受压构件的计算方法与冷弯薄壁型钢开孔轴心受压构件的计算方法,结合数值模拟结果,提出了铝合金开孔轴心受压构件的计算公式。
采用试验研究和有限元数值分析方法,对6061-T6系列的铝合金方管开孔柱的轴心受压性能进行研究,建立了同时考虑材料非线性和几何非线性的有限元数值模型,对短柱和中长柱的屈曲模式进行模拟,并通过数值模拟结果提出了开孔柱极限承载力的计算方法。利用该有限元模型针对孔洞的存在、大小、数目、位置对铝合金开孔柱的承载力和屈曲模式的影响进行了全面的分析,并通过对比铝合金未开孔轴心受压构件的计算方法与冷弯薄壁型钢开孔轴心受压构件的计算方法,结合数值模拟结果,提出了铝合金开孔轴心受压构件的计算公式。
2016, 46(5): 151-159.
doi: 10.13204/j.gyjz201605028
摘要:
参考国内外学者对钢管节点的研究成果,借鉴其研究方法,对影响X形、T形圆管节点强度的主要因素进行选取:支管与主管直径之比β、主管外径与其厚度比值2γ、支管与主管厚度比值τ,同时考虑焊缝对节点性能的影响,并引用国外最新的不锈钢管节点的试验数据,以证明有限元分析模型的正确性。通过采用有限元分析软件对选定的圆管节点进行分析,获得节点三种破坏模式,并将其数值模拟结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》中碳钢节点设计公式的计算结果进行对比,研究该算式用于不锈钢管节点设计的适用性,并基于算式,提出相应的设计参考式。
参考国内外学者对钢管节点的研究成果,借鉴其研究方法,对影响X形、T形圆管节点强度的主要因素进行选取:支管与主管直径之比β、主管外径与其厚度比值2γ、支管与主管厚度比值τ,同时考虑焊缝对节点性能的影响,并引用国外最新的不锈钢管节点的试验数据,以证明有限元分析模型的正确性。通过采用有限元分析软件对选定的圆管节点进行分析,获得节点三种破坏模式,并将其数值模拟结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》中碳钢节点设计公式的计算结果进行对比,研究该算式用于不锈钢管节点设计的适用性,并基于算式,提出相应的设计参考式。
2016, 46(5): 160-165.
doi: 10.13204/j.gyjz201605029
摘要:
通过建立三跨连续的单箱双室波形钢腹板箱梁桥模型,采用精细化的ANSYS空间网格划分,研究箱梁宽跨比、翼缘宽跨比、横隔板位置、波纹形状、波形钢板厚、波形钢板高度等参数对多室波形钢腹板箱梁应力增大系数和位移增大系数的影响,探究其对偏载系数的敏感度,并与理论分析方法进行对比。结果表明:应力增大系数与位移增大系数的变化规律有差异,中跨的偏载系数值要略大于边跨,宽跨比、横隔板位置、腹板厚度与应力增大系数呈正相关,翼缘宽跨比、横隔板位置、腹板高度与位移增大系数呈正相关,偏载系数对波形钢腹板相关参数的敏感度较低。
通过建立三跨连续的单箱双室波形钢腹板箱梁桥模型,采用精细化的ANSYS空间网格划分,研究箱梁宽跨比、翼缘宽跨比、横隔板位置、波纹形状、波形钢板厚、波形钢板高度等参数对多室波形钢腹板箱梁应力增大系数和位移增大系数的影响,探究其对偏载系数的敏感度,并与理论分析方法进行对比。结果表明:应力增大系数与位移增大系数的变化规律有差异,中跨的偏载系数值要略大于边跨,宽跨比、横隔板位置、腹板厚度与应力增大系数呈正相关,翼缘宽跨比、横隔板位置、腹板高度与位移增大系数呈正相关,偏载系数对波形钢腹板相关参数的敏感度较低。
2016, 46(5): 166-170.
doi: 10.13204/j.gyjz201605030
摘要:
针对单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能进行系统研究,并在此基础上探究其简单实用的设计式。通过采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,将其与已有试验资料进行对比分析,结果表明该模型具有足够的精确度。基于此有限元模型,分别研究在跨度、开孔率和孔间距不同的情况下,单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能。结果表明:开孔率是影响强度承载力的主要因素,跨度是影响稳定承载力的主要因素,其他因素对力学性能的影响较小,最后给出了简化计算式。
针对单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能进行系统研究,并在此基础上探究其简单实用的设计式。通过采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型,将其与已有试验资料进行对比分析,结果表明该模型具有足够的精确度。基于此有限元模型,分别研究在跨度、开孔率和孔间距不同的情况下,单轴对称六边形孔蜂窝梁的力学性能。结果表明:开孔率是影响强度承载力的主要因素,跨度是影响稳定承载力的主要因素,其他因素对力学性能的影响较小,最后给出了简化计算式。
2016, 46(5): 171-179.
doi: 10.13204/j.gyjz201605031
摘要:
檩条在风吸力作用下会发生弯扭失稳,而当檩条上翼缘受到扭转约束时,对于风吸力作用下的整体稳定会有一定程度的提升。通过试验分析得到KLIP-LOK 406暗扣屋面板体系对冷弯Z形檩条的扭转约束刚度,然后利用得到的扭转约束刚度,采用能量法,为此种约束时风吸力作用下冷弯Z形檩条的临界弯矩提供理论解,并将理论解与ANSYS有限元模型的计算结果进行对比,两者吻合很好。
檩条在风吸力作用下会发生弯扭失稳,而当檩条上翼缘受到扭转约束时,对于风吸力作用下的整体稳定会有一定程度的提升。通过试验分析得到KLIP-LOK 406暗扣屋面板体系对冷弯Z形檩条的扭转约束刚度,然后利用得到的扭转约束刚度,采用能量法,为此种约束时风吸力作用下冷弯Z形檩条的临界弯矩提供理论解,并将理论解与ANSYS有限元模型的计算结果进行对比,两者吻合很好。
2016, 46(5): 180-183.
doi: 10.13204/j.gyjz201605032
摘要:
水泥窑尾预热器塔架的钢平台板在承受水平荷载作用时存在稳定性问题。采用非线性有限元法,对单向及双向角钢加劲的典型钢平台板块的稳定性能进行研究,确定竖向及水平两个方向荷载共同作用下钢平台板块的稳定承载力,给出了角钢加劲钢平台板块的稳定承载力的实用设计公式。
水泥窑尾预热器塔架的钢平台板在承受水平荷载作用时存在稳定性问题。采用非线性有限元法,对单向及双向角钢加劲的典型钢平台板块的稳定性能进行研究,确定竖向及水平两个方向荷载共同作用下钢平台板块的稳定承载力,给出了角钢加劲钢平台板块的稳定承载力的实用设计公式。
2016, 46(5): 184-186.
doi: 10.13204/j.gyjz201605033
摘要:
目前,我国城市医院大量面临着改扩建,对医院建筑的设计提出了新的要求。以成都新世纪妇女儿童医院建筑的改扩建方案为例,分析实践中遇到的具体问题,提出解决新旧矛盾的方法和建筑节能的措施,对促进城市的有机更新和实现可持续发展的目标具有一定的现实意义。
目前,我国城市医院大量面临着改扩建,对医院建筑的设计提出了新的要求。以成都新世纪妇女儿童医院建筑的改扩建方案为例,分析实践中遇到的具体问题,提出解决新旧矛盾的方法和建筑节能的措施,对促进城市的有机更新和实现可持续发展的目标具有一定的现实意义。
2016, 46(5): 187-191.
doi: 10.13204/j.gyjz201605034
摘要:
芜湖市某高层住宅楼的基础为预应力管桩加条形承台,总桩数为117根,其中82根产生了较大偏位,但是桩身完整、质量较好;采用PFC2D程序计算分析桩偏位的原因,计算结果与实际情况比较吻合;提出了补桩和顶推法纠偏两种处理方案,经比较最终采用顶推法纠偏方案;经处理后,沉降观测表明:该楼竣工后沉降较为均匀,最大沉降为9.74 mm,最大差异沉降为5.97mm,该大楼沉降较小,取得良好的效果。
芜湖市某高层住宅楼的基础为预应力管桩加条形承台,总桩数为117根,其中82根产生了较大偏位,但是桩身完整、质量较好;采用PFC2D程序计算分析桩偏位的原因,计算结果与实际情况比较吻合;提出了补桩和顶推法纠偏两种处理方案,经比较最终采用顶推法纠偏方案;经处理后,沉降观测表明:该楼竣工后沉降较为均匀,最大沉降为9.74 mm,最大差异沉降为5.97mm,该大楼沉降较小,取得良好的效果。
2016, 46(5): 192-197.
doi: 10.13204/j.gyjz201605035
摘要:
建筑信息模型(BIM)是建筑工程领域信息化、数字化最直接表达,正在引发行业深刻变革。在对BIM的定义、功能、价值以及难点进行研究分析的基础上,对BIM在某大型游艺项目施工全周期中的应用进行总结和分析。通过协同工作方式,模型多专业整合和碰撞检查,科学的沟通平台和协调机制,建立充分协调BIM模型,实现了精确高效的深化设计、方案交底、工厂预制以及BIM多维延伸应用,促进了项目管理的全面提升。
建筑信息模型(BIM)是建筑工程领域信息化、数字化最直接表达,正在引发行业深刻变革。在对BIM的定义、功能、价值以及难点进行研究分析的基础上,对BIM在某大型游艺项目施工全周期中的应用进行总结和分析。通过协同工作方式,模型多专业整合和碰撞检查,科学的沟通平台和协调机制,建立充分协调BIM模型,实现了精确高效的深化设计、方案交底、工厂预制以及BIM多维延伸应用,促进了项目管理的全面提升。
