摘要：为研究外包超高性能混凝土钢管混凝土叠合中长柱(简称“UC-CFST中长柱”)的偏压性能,以偏心率(0.52、1.04)和长细比(7.22~44.74)为主要参数,进行了18个UC-CFST中长柱的偏压性能试验,得到其破坏模式和偏压性能指标。结果表明:随着偏心率和长细比的增加,UC-CFST中长柱的破坏模式由材料强度破坏转变为失稳破坏,承载力显著降低;长细比不大于21.03的中长柱试件均表现出明显的材料强度破坏特征,小偏心受压试件的近载侧钢筋、钢管先发生受压屈服,大偏心受压试件的受拉区UHPC外包层开裂、钢管受拉屈服,在达到峰值荷载时大、小偏心受压试件的受压区UHPC均被压碎;长细比大于35.26的中长柱试件表现为弹塑性失稳破坏,长细比介于21.03~35.26之间时为塑性失稳破坏。同时,进一步研究了GB/T 51446—2021《钢管混凝土混合结构技术标准》建议的钢管混凝土叠合柱弯矩增大系数法计算UC-CFST中长柱偏压承载力的适用性,发现该方法会明显高估UC-CFST中长柱的偏压承载力。为此,结合UC-CFST中长柱的受力特点,推导得到了可用于计算UC-CFST中长柱偏压承载力的改进弯矩增大系数法,其计算结果与试验结果吻合良好。

摘要：为改善传统钢筋混凝土高墩桥梁的抗震性能,基于能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,本文提出一种可更换部件的四肢钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩。本文设计制作了1/10比例的缩尺试件,通过轴心和偏心受压试验,研究荷载偏心率、软钢板厚度等对新型组合高墩受压性能的影响。试验结果表明:新型组合高墩试件在轴压作用下,四肢钢管混凝土柱基本整体协调变形;当加载至试件破坏时,四肢钢管及软钢板均早已受压屈服,钢管套箍作用充分发挥;破坏形态呈整体弯曲失稳。在受偏心压力作用且偏心率不超过0.405时,四肢钢管混凝土柱全截面受压,组合截面纵向应变分布在弹性阶段基本满足“平截面假定”,在弹塑性阶段近似满足“拟平截面假定”;当加载至试件破坏时,破坏形态亦呈整体弯曲失稳。此外,钢系梁受力较小,仅起构造作用;而增大软钢板厚度,可有效提高新型组合高墩的截面抗弯刚度和正截面受压承载力,降低其侧向挠度;故在计算新型组合高墩的受压承载力时,应充分考虑软钢板的“结构元件”作用。

摘要：基于结构抗震韧性设计理念,提出一种可更换部件的钢管混凝土柱-软钢板组合箱形截面高墩,以改善高墩桥梁的抗震性能。为明确新型组合高墩的正截面承载力,开展了轴心和偏心受压试验,获得其轴向荷载-位移曲线、轴向荷载-应变曲线和破坏模式。以验证后的有限元模型为基础进行参数分析,探讨荷载偏心率、高墩长细比、软钢板厚度对新型组合高墩受压承载力的影响。研究结果表明:新型组合高墩在轴心和偏心受压下均产生了明显的面内整体弯曲变形,破坏模式均为整体弹塑性失稳破坏。偏心受压试件的承载力随偏心率或长细比的增大呈明显下降趋势,且两者的影响近似相互独立,当偏心率由0增至0.54时,承载力最大降低了约49%;当长细比由4增至79时,承载力最大降低了约38%。软钢板厚度由1 mm增加至10 mm,轴压承载力最大仅提高约9.5%,偏压承载力最大可提高约25%。将新型组合高墩简化为平腹杆格构柱,考虑软钢板对柱肢和钢系梁的约束作用,建立了新型组合高墩轴压承载力的计算公式。采用稳定系数和偏心率折减系数相乘得到承载力总折减系数,得到偏压承载力计算公式。该文建立的实用计算公式的计算结果与试验结果和有限元计算结果吻合良好,可用于新型组合高墩的正截面受压承载力计算。

摘要：针对平板式锚具存在需在混凝土表面开槽、有效行程短、不可重复利用等问题,开展了平板式锚具优化设计与应用研究,提出了一种无须在结构基面设置扣槽,占用空间小、碳纤维增强材料(CFRP)板有效利用长度更长,轻质高强、可重复利用的预应力CFRP平板式锚具。有限元分析表明:在计算荷载作用下,锚具性能满足预应力CFRP加固需要,锚固支座、锚板和锚栓最大应力值分别为133、76、94 MPa,总体应力分布均匀,均小于其屈服强度,最大变形值为0.056、0.024、0.028 mm,保证锚具不先于结构破坏。随着锚栓直径与锚板厚度增大,锚具内部应力与变形均有所改善,其中锚栓直径变化对锚栓与锚板接触部分受力影响较大;锚板厚度对混凝土表面与锚栓接触部分受力影响较大,故建议锚栓直径为18 mm,锚板厚度为20 mm。实际工程应用表明该锚具使用效果良好。

摘要：中承式钢管混凝土拱桥结构的振动问题较为突出,因此,其结构动力特性引起广泛关注。基于收集到的158座国内已建成的中承式钢管混凝土拱桥的设计资料,统计分析该桥型的主要结构设计参数和构造特征,进行基准桥梁试设计。采用Midas Civil空间有限元分析软件,建立了有推力和无推力中承式钢管混凝土拱桥动力计算的基准有限元分析模型,分析比较其动力特性;并进一步探讨了无推力中承式钢管混凝土拱桥在矢跨比、宽跨比、主拱肋刚度、横撑布置方式、吊杆失效以及支座布置等参数变化时桥梁结构动力特性的改变。结果表明:大跨径中承式钢管混凝土拱桥具有密集高阶模态的特点,且桥面板、拱肋的耦合振动明显;对无推力中承式钢管混凝土拱桥,在常用取值范围内,主要设计参数对结构动力特性的影响较小,合理布置横撑及增大桥面宽度,可明显改善结构的横向稳定性。

摘要：实际工程中的整体桥常采用柔性桩基础吸纳温度或地震作用下产生的水平往复变形。为研究整体桥桩基的抗震性能和变形能力等,开展多种类型桩基的拟静力试验研究,分析比较不同类型桩基的破坏模式、水平变形与承载能力、应变与弯矩分布规律等。研究结果表明:钢筋混凝土RC桩和PHC管桩的破坏位置随配筋率和预应力度的增加而加深,桩-土相互作用效果提高,能有效改善混凝土桩基的抗开裂变形性能;矩形截面较圆形截面桩具有更好的桩-土相互作用效果和耗能能力;桩基的变形拐点会随着配筋率和截面的增大而明显加深,更有利于提高桩基的有效桩长和水平变形能力;相比RC混凝土桩,H形钢桩表现出了更好的弹塑性变形能力和延性,耗能能力更强;桩基承载比可以较好地评估桩-土相互作用效应;混凝土桩基的骨架曲线可以用弹性极限位移、不可观测的开裂位移、可观测的开裂位移、压碎位移、峰值荷载位移和极限位移的特征点表述,且随着配筋率和预应力度的增加,其位移特征点均会有所提高;提出基于位移的整体桥混凝土桩基"三阶段设防、五等级破坏"抗震设计准则,可供有关规范的设计与制定提供参考。

摘要：在进行大型大跨结构抗震设计时,需要考虑地震波斜入射的影响。在刘晶波等提出的一维化时域算法基础上,采用有限差分方法,推导建立了SH波斜入射情形下、考虑阻尼影响的水平成层弹性介质出平面自由场求解的显式数值逐步法公式,并采用Fortan程序语言编制了相应的数值计算程序。综合采用有限元法和数值逐步法,进行SH波斜入射下单层土和双层土的算例分析。结果表明:土层介质阻尼仅影响到SH波斜入射下自由场的位移幅值,而对位移时程的波形没有影响;SH波斜入射下有阻尼与无阻尼情形相比位移幅值有明显衰减,对单层土,30°斜入射下衰减幅度可达40.5%;对双层土,最大衰减幅度可达39.7%;有阻尼土层位移幅值的衰减幅度从底部边界向自由表面逐渐增大。

摘要：在已完成的振动台模型试验基础上,进一步采用数值模拟方法定量研究含软弱夹层锚框支护边坡的地震动态响应规律.坡面与坡内各测点处的水平加速度峰值(PHA)放大系数均随高程增加而非线性增大,表现出明显的鞭梢效应;但软弱夹层的存在改变了其附近测点高程效应表现形式,并在大振幅工况下表现出明显的隔震效应.小振幅工况下,各测点处的正负向水平土压力峰值(PEP)震荡系数都大致相等;随着地震动幅值增大,最小动土压力逐渐趋于为零(几乎脱空);而最大动土压力可高达静止土压力的4~7倍.高频成分丰富的WC波,其卓越频率与边坡自振频率较接近,故其引起加速度与土压力动态响应,均明显大于其他类型地震波.以上数值模拟所反映的含软弱夹层锚框支护边坡地震动态响应规律,与振动台模型试验结果大致吻合.但从量值上看,数值模拟中PHA放大系数(坡顶部位)和PEP震荡系数(正向)均明显大于模型试验结果,认为模型试验中相似材料超强设计、测点布设过少等缺点,应在进一步研究中予以克服.

摘要：软土地层中当桩顶水平荷载较大时,采用传统m法计算容易低估桩身弯矩与挠曲变形,有必要针对该问题提出相关计算方法。将地基土体简化为理想弹塑性体,假定桩身某一深度处存在土体的弹塑性变形临界点,临界点以上的土体进入塑性变形状态,而临界点以下的土体仍处于弹性变形状态,分段建立桩身挠曲微分控制方程,得到水平受荷单桩简明弹塑性计算方法。现场单桩实测和参数敏感性分析结果表明:采用简明弹塑性计算方法得到的桩身最大弯矩较传统m法计算精度提高38.1%;桩身最大水平位移计算精度提高22.3%;桩顶边界条件对桩身水平位移与弯矩沿桩身的分布规律影响显著;桩身最大弯矩和水平位移对土体的极限抗力系数及其形状参数较敏感,设计中宜按下限值选取。

摘要：为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。