摘要:为探究混凝土达到局部受压承载力时间接钢筋能否屈服,间接钢筋不屈服时拉应力如何取值,以及网格式间接钢筋在楔形体外如何实现合理锚固等问题,完成了18个配置螺旋式间接钢筋和18个配置网格式间接钢筋的混凝土试件的局压试验。试验结果表明:当混凝土发生局压破坏时,局压影响区范围内间接钢筋存在达不到屈服的现象；基于试验结果,获得了不同强度等级热轧钢筋（HPB300、HRB400、HRB500、HRB600）配置的螺旋式间接钢筋和网格式间接钢筋屈服所对应的间接钢筋体积配筋率；建立了发生局压破坏时未屈服的网格式间接钢筋与楔形体外侧面相交处拉应力的计算方法。

摘要:混凝土厚板和转换梁是建筑结构中的重要水平构件。为探究如何绿色、高效地完成二者的拆除,本文开展了3个混凝土厚板试件和7个混凝土转换梁试件的静态破碎试验,并在破碎前切断或剔除配筋。试验结果表明:垂直于厚板顶面钻孔进行混凝土厚板破碎时,试件内的水平纵筋影响静态破碎过程中的开裂程度,沿孔连线及其延长线切断或剔除厚板上部纵筋可提高破碎效果,破碎后形成块体的短边尺寸为孔间距或孔边距；倾斜向下斜交于转换梁侧面钻孔进行混凝土转换梁破碎时,试件内的箍筋和纵筋均影响静态破碎过程中的开裂程度,沿孔口的连线及延长线切断孔口所在侧面的箍筋或纵筋,同时切断钻孔延长线与另一侧面交点的连线及延长线所交纵筋或箍筋可提高破碎效果,破碎后形成块体的短边尺寸为孔间距或孔排距；垂直于转换梁顶面钻孔进行混凝土转换梁破碎时,沿孔连线及其延长线切断梁顶箍筋后,梁内拉结筋影响静态破碎过程中的开裂程度,可继续缩小孔间距以提高破碎效果。

摘要:为考察成孔方式、剪力墙厚度等对混凝土剪力墙静态破碎效果的影响,开展了9片混凝土剪力墙试件的静态破碎试验。采用倾斜向下斜交于墙片侧面打孔、注入静态破碎剂进行破碎和竖直向下垂直于墙片顶面打孔、注入静态破碎剂进行破碎这两种破碎方案。为提高破碎效果,在墙片侧面打孔后用锯片切断钻孔侧的竖向分布钢筋,在墙片顶面打孔后用锯片切断两侧的水平分布钢筋。试验结果表明:采用这两种破碎方案,破碎后产生的块体短边尺寸为孔间距或者孔边距；倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度随墙片厚度的增加逐渐增大；竖直向下垂直于墙片顶面打孔并注入静态破碎剂后,试件的割缝平均宽度与墙厚无关；破碎效果的先后顺序为:竖直向下垂直于墙片顶面打孔并切断两侧水平分布钢筋＞竖直向下垂直于墙片顶面打孔不切断钢筋＞倾斜向下斜交于墙片侧面打孔并切断钻孔侧竖向分布钢筋。

摘要:为解决目前计算墙肢附加轴力需要复杂的数值模拟或繁琐的解析求解的问题,并量化附加轴力对联肢墙承载力的影响,选取合适的坐标系,基于连续连杆法建立了以附加轴力为未知函数的微分方程,推导了三种不同形式水平荷载作用下新的墙肢附加轴力解析公式,给出附加轴力简便实用的计算方法,并与现有方法和数值模拟计算结果进行对比；利用本文方法分析了影响附加轴力大小的主要因素；采用联肢墙受弯和受剪强度指标,分析了附加轴力对联肢墙承载力的影响。研究结果表明:利用本文方法只要已知联肢墙几何尺寸和水平荷载形式,即可快速准确地得到联肢墙墙肢的附加轴力,与现有方法相比,本文方法更加简便；同一个联肢墙在不同形式水平荷载作用下,其附加轴力的大小受总倾覆力矩的影响比基底剪力更明显；附加轴力虽然会降低联肢墙受剪承载力和两片墙肢总受弯承载力,但随着附加轴力的增加,联肢墙整体受弯承载力近似呈线性增加。

摘要:耦合比作为衡量联肢墙受力性能的重要参数,在国际上已逐步用来指导联肢墙的设计。为了计算弹性和塑性阶段双肢墙的耦合比并明确其合理的应用范围,通过理论推导与数值模拟结果给出了弹性和塑性耦合比的计算方法,分析了耦合比全过程变化规律和不同弹性和塑性耦合比组合下双肢墙的反应,提出了利用耦合比计算双肢墙顶点水平位移的理论公式和通过耦合比实现双肢墙理想屈服机制的建议。研究结果表明:本文弹性和塑性耦合比计算方法与双肢墙顶点水平位移理论公式是有效合理的；弹性耦合比主要由双肢墙几何尺寸所控制；塑性耦合比影响双肢墙的极限承载力和延性,应限制其上限；弹性与塑性耦合比的差值应不小于10%,以防止墙肢先于多数连梁发生屈服。通过快速计算和控制耦合比,可使双肢墙的设计更加合理与安全。

摘要:为研究钢管与混凝土界面黏结机理,参考规范引入钢管几何缺陷的方式,以低阶屈曲模态表征钢管整体几何缺陷,高阶屈曲模态表征钢管局部几何缺陷,在黏结界面插入面-面接触单元并设置100层接触对,通过库伦摩擦滑动准则定义界面黏结-滑移行为,利用ANSYS重启动分析功能实现化学胶结力逐步丧失过程,建立了含几何缺陷的钢管混凝土有限元模型。模拟结果表明:钢管低、高阶屈曲模态适用于模拟钢管整体、局部几何缺陷,叠加后的缺陷大小可模拟±0.5%钢管外径D的几何缺陷。有限元模型可对每级荷载步进行检测,较为准确地描述了推出过程中的时变状态,成功再现了钢-混黏结界面由试件两端向中部逐步发生剥离的过程。与两类黏结滑移曲线对应的钢管整体几何缺陷为:形成拐点后呈下降趋势的黏结滑移曲线与直线状母线的低阶屈曲模态对应,形成拐点后仍缓慢上升的黏结滑移曲线与曲线状母线的低阶屈曲模态对应。钢管局部几何缺陷可归纳为周期性波峰状缺陷,提出了局部几何缺陷波峰数目与钢管径厚比、黏结长度、混凝土强度之间的经验关系式。

摘要:为从理论角度分析波纹钢板剪力墙剪切弹性抗侧刚度,先采用正交各向异性平板理论对弹性阶段的等效平板在纯剪和纯主应力作用下的面内变形进行了比较分析,得出不同波形形状参数下的波纹钢板弹性模量、剪切模量和未知泊松比之间的关系。利用平钢板剪切模量反推未知的泊松比,得到波纹钢板剪切模量计算统一公式。将统一公式代入厚钢板弹性抗侧刚度公式中,得到波纹钢板弹性抗侧刚度公式,并与剪力墙框架的抗侧刚度计算公式简单叠加,得到波纹钢板剪力墙弹性抗侧刚度统一公式。通过和当前已有的波纹钢板剪切模量公式反证统一公式的可靠性。后根据ABAQUS有限元分析软件模拟了70个不同形状尺寸的波纹钢板剪力墙抗侧模型与统一公式计算结果对比验证公式的统一性。结果表明波纹钢板剪力墙弹性抗侧刚度统一公式是有效合理的,波长和波纹展开长度对刚度影响显著,而在波长和波纹展开长度不变时,波纹钢板波形不影响刚度的变化。最后确定了统一公式的适用范围。

摘要:镂空双层幕墙以建筑节能与美学方面的突出优点日益得到建筑界与工程界的青睐。镂空层具有柔化建筑角部气流分离的作用,对控制高层建筑的风振响应也应产生有利影响。为此以一栋典型方形高层建筑的风振加速度和结构风荷载为例,通过详细的风洞试验研究了镂空双层幕墙的效果,重点研究镂空双层幕墙覆盖面积与覆盖位置的影响,同时考察了不同类别场地的影响。研究结果证实了镂空双层幕墙在抑制建筑横风向响应方面的有效性,特别是当镂空双层幕墙位于建筑物上部且覆盖至少1/6总高度时有效性更为显著。同时发现镂空双层幕墙的有效性随约化风速（无量纲参数）不同而有所变化。当约化风速＜10.5时,覆盖建筑物上部1/3高度的镂空双层幕墙可使建筑物的加速度降低20％～30％。当约化风速＞10.5时,风振加速度和结构风荷载则可以降低多达45％。这表明镂空双层幕墙不仅可以用于降低极端风下的结构设计风荷载,而且可用于改善建筑物在常遇风条件下的运营品质。风洞试验结果还表明,不同场地条件下镂空双层幕墙在减少横风向响应方面的效果基本类似。因此,在建筑优化设计中可以将镂空双层幕墙考虑为对现有建筑空气动力学优化方法的一个理想补充。

摘要:为降低输电线路跳线风偏带来的安全隐患,保证电力传输安全,需要准确估计其风偏动力响应。现有《电力工程高压送电线路设计手册》中的跳线风偏计算方法忽略了风荷载的脉动放大效应,以此设计的线路可能偏不安全。通过建立某高压输电线路有限元耦联模型,采用非线性有限元方法计算了直引、绕引跳线的风偏响应,并与手册计算方法进行了对比分析,指出了手册计算方法的不足。在此基础上,采用等效静力风荷载代替跳线水平风载,通过引入风荷载调整系数β_c来考虑风载的脉动放大效应,对手册计算方法进行了修正。研究结果表明:手册计算方法忽略了脉动风荷载放大效应,会严重低估跳线风偏响应,与有限元仿真结果对比最大误差约37%；修正方法计算得到的跳线风偏响应与有限元结果非常接近。本文提出的修正方法可用于精细化估算跳线风偏响应。

摘要:为研究单管塔塔头关键参数变化对所受风荷载及其变化规律的影响,基于高频测力天平技术,在均匀流场中对大比例单管塔塔头模型(双轮式)进行了风洞试验。试验主要研究了塔身直径、天线尺寸、外挑距离等参数对阻力系数的影响,阻力系数在高雷诺数区间内的变化规律以及外部天线对塔头整体阻力的贡献。试验结果表明:整体模型阻力系数对雷诺数变化不敏感,阻力系数随着塔身直径的增大而减小；塔身阻力系数受风向角影响较大,其下降斜率随着塔身直径增大而增大,下降趋势逐渐趋于平缓。将外部天线所受阻力与整体模型所受阻力之比定义为天线外形影响系数,试验结果表明:天线外形影响系数随雷诺数增大而增大,在高雷诺数段趋于平稳,且随着塔身直径的增大,影响系数减小,天线对塔头整体阻力的贡献减弱；天线外形尺寸对模型阻力系数及其变化趋势影响较小；模型阻力系数随着外挑距离的增大而增大,且其随雷诺数的变化受外挑距离的影响较小。

摘要:为改善基于风洞试验的桥梁断面气动外形优化方法所固有的人力物力耗费、搜索范围有限等缺点,提出了一套基于数值计算和数学策略的主梁气动外形优化方法。选取断面下腹板倾角和梁高作为设计变量,以计算流体力学（CFD）模拟和颤振时域法作为数值计算手段替代风洞试验,将试验设计、蚁群混合遗传算法与Kriging代理模型作为协同数学策略替代试错法,探索优化了苏通长江大桥流线型箱梁断面颤振性能最佳的参数匹配方案。结果显示,设计域内最优断面颤振临界风速比原型断面提高8%,下腹板倾角相比梁高对颤振性能影响更大,且存在交互作用。主梁断面气动外形数值优化方法能够较好地取代风洞试验进行外形寻优,研究对以后大跨度桥梁断面选型具有借鉴意义。

摘要:为研究低埋深比插入式柱脚的抗震性能,设计了8个缩尺比例为1∶2的柱脚节点,试验中以是否布置栓钉、埋深比、轴向荷载以及翼缘厚度为变化参数,对柱脚的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化以及耗能能力展开分析。结果表明:低埋深比插入式柱脚有两种破坏模式,分别是混凝土二次浇筑面破坏和型钢柱底部屈曲破坏；布置栓钉或施加轴向压力可有效改善插入式柱脚的破坏模式,由二次浇筑面破坏转变为底部型钢屈曲破坏,提高柱脚的耗能能力；无栓钉且无轴向压力作用下,埋深比由1.0提高至1.5,能够减轻二次浇筑面的破坏程度并保证其继续承载,但不能改变破坏模式；工程应用中插入式柱脚在埋深比1.0时应布置栓钉。

摘要:为提升地下承插式接口铸铁管线抗震可靠度的计算效率,提出基于主动学习Kriging代理模型的Monte Carlo模拟方法（AK-MCS）进行地下管线抗震可靠度计算。采用梁单元模拟管线结构,均布弹簧反映管土相互作用,接口弹簧模拟邻接管道约束作用,建立了地下管线地震响应分析模型；考虑管线接口允许位移、管线埋深、土体容重和内摩擦角等模型参数随机性的影响,以管线接口位移量为安全准则,采用主动学习Kriging模型方法建立管线接口位移响应与随机变量参数关系的代理模型,从而获得管线接口安全状态。算例结果表明,AK-MCS法计算得到的管线失效概率与传统Monte Carlo模拟计算的结果相对误差在5%以内,且AK-MCS法计算时间约为传统Monte Carlo模拟计算时间的2%。因此在进行管线可靠度计算时,主动学习Kriging代理模型方法具有准确性与高效性。

摘要:为研究水平双向地震动记录选取中不同地震动参数间的差异性,以中国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》为例,对比选取记录的地震动特性和结构响应的差异。本文通过线性调幅和全周期谱匹配法,在两种工况下按照误差排序分别进行记录选取,并输入到4层和12层混凝土框架结构中,对比研究结构层间位移角和层间剪力,同时对比选取记录的地震动特性并分析其敏感性。结果表明:与均方根谱和几何平均谱相比,最大方向谱选取记录的结构响应、放缩系数、地震动特性离散性更小；与目标谱相比,最大方向谱选取的记录在中短周期偏保守,均方根谱和几何平均选取的记录在中长周期偏保守；采用最大方向谱选波时,选取结果的有效加速度和有效速度的敏感性偏高,而均方根谱和几何平均谱的敏感性偏低。在实际工程应用中,不应以偏概全,在保证经济性和实用性的前提下,建议依据不同的工程需求采用不同的地震动参数进行地震动记录的选取。

摘要:用拆除墙段建造新砌体结构在实现拆除墙段再利用的同时,推进了砌体结构工业化拆除及建造的进一步发展。为研究用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震能力,分析了用拆除墙段建造的砖砌体结构与普通砖砌体结构的异同,以构造柱间距、结构层数和砌体强度为基本参数,选取地震峰值加速度作为地震动强度指标,最大层间位移角作为结构损伤指标,选取了20条地震动记录对砖砌体结构模型进行了增量动力分析。基于所建立的砖砌体结构地震易损性曲线和地震破坏矩阵,发现较相同条件下的常规砖砌体结构,用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震性能得到明显改善,这主要是拆除墙段间连接所用的构造柱相对较密导致的；结构层数和砌体强度直接影响着结构的抗震能力,建议拆除墙段再利用时,结构总层数和总高度不宜超过GB 50011的规定,并合理评定拆除墙段的力学性能及完好性,同时保证使用拆除墙段建造的砌体结构的抗震措施不低于相应抗震设防烈度要求下的新建砌体结构。

摘要:自然界广泛分布准饱和天然地基,研究不排水桩准饱和复合地基的固结特性具有理论意义和工程应用价值。假定桩土之间满足等应变条件,并考虑孔隙流体压缩性,建立了不排水桩准饱和复合地基的固结控制方程。根据荷载施加瞬间比流量等于零的性质确定了孔压初始条件,利用分离变量法和叠加法得到了总应力随深度不变时瞬时加载、单级线性加载和随时间任意变化加载下的孔压解析解答。推导了固结度和即时沉降的计算公式。考虑孔隙流体压缩性时复合地基既产生即时孔压也产生即时沉降。含气率越大,初始孔压和按固结沉降定义的固结度越小；含气率和桩的压缩模量越大,即时沉降越大。即使含气率只有0.2%,预应力管桩复合地基的即时沉降占总沉降的比率也高达97.3%。上述研究表明,由于地基经桩体加固后等效压缩模量大幅增加和孔隙水的体积模量随含气量大幅减小,因此在不排水桩准饱和复合地基固结分析中必须考虑孔隙水的压缩性,否则会造成较大的理论偏差。

摘要:为研究湿热软化环境中吸水/失水对玻璃纤维增强聚合物（GFRP）层压板弯曲性能退化的影响,进行了三点弯曲试验,对分别在20 ℃和40 ℃环境中测得的干燥、不饱和吸水与饱和吸水试件的弯曲性能进行了比较分析。以一次吸水-失水过程为一个周期,来研究由水分扩散引起的GFRP层压板力学性能退化程度和永久损伤。试验结果表明:湿热组合效应会使GFRP层压板的抗弯强度和弹性模量降低,且抗弯强度的降低率远大于弹性模量的降低率；在40 ℃环境下,经一个周期处理后,GFRP层压板的弹性模量和抗弯强度相比原始试件均产生了不可恢复的损失,分别为15.0%和16.4%,而这种损失在20 ℃下并不明显。此外,建立了湿-力耦合有限元模型,以模拟GFRP层压板在不同吸水/失水阶段的力学性能,并通过弯曲试验进行验证。

摘要:为实现无湿作业、无焊接条件下将单向预制板横向钢筋拉通受力并形成双向板,考虑施工效率和可操作性,提出钢板组合单边螺栓钢筋连接件。为研究连接件抗拉性能,对22个试件进行单调拉伸试验,研究参数为钢板强度、螺栓个数、预紧力大小和锚固长度,重点考察破坏形态、极限承载力、荷载-位移曲线及变形能力。试验研究表明:此类连接件存在钢筋拉断、钢筋犁沟式拔出两种破坏模式；对于调质45＃钢盖板,连接件的钢筋临界锚固长度在2d~3d之间,低于临界锚固长度时钢筋犁沟式拔出,高于临界锚固长度时钢筋拉断；连接螺栓数为4时,连接件即可实现钢筋等强连接；连接件的盖板宽度减小时,临界锚固长度增加；在锚固长度相同条件下,连接件抗拉强度随螺栓预紧力增大而增大；对于Q460C高强钢盖板,均为齿钉挤压变形、钢筋拔出破坏；在相同试验条件下,带肋钢筋与光圆钢筋试件的破坏模式相同；提出了这种钢筋连接件的抗拉承载力的计算公式,与试验结果吻合较好,可为小直径钢筋机械连接设计提供参考。

摘要:为解决既有老旧农宅的修补与加固问题,以两开间的北京某单层砌体结构为原型,根据内框架加固思路提出了一种以内嵌式轻型钢框架加固为主,钢板带加固为辅的加固方法,并设计了1/4的砌体结构振动台模型进行振动台试验。试验结果表明:模型结构在小震作用下即出现明显损伤,在中震与大震作用下结构横墙出现明显的外倾,但由于钢框架与钢板带的加固约束作用,并未发生倒塌,外闪程度控制在安全范围内,加固后的结构达到了“大震不倒”的设防目标；随着地震荷载的逐次加载,结构自振频率逐渐衰减；试验模型的加速度放大系数随着地震强度的增加,在整体上呈现减小的趋势,当采用内钢框架与钢板带进行加固后,结构加速度放大系数有微小的增大趋势；结构的位移随着震级的增大而增大,且前檐口的位移大于后檐口的位移,出现了扭转效应；内钢框架在大震后仍保持未损坏的状态,避免了结构发生整体倒塌,保证了结构的安全性。