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第33届全国结构工程学术会议

作者：常卫郑文忠结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 土木工程智能防灾减灾工信部重点实验室(哈尔滨工业大学)

承受轴心受压荷载作用的箍筋约束混凝土柱,在峰值受压荷载下,约束箍筋不一定屈服。箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下约束箍筋拉应力的合理取值,对箍筋约束混凝土柱轴压承载能力的计算至关重要。为确定在峰值受压荷载下箍筋约束混凝土... 详细信息

承受轴心受压荷载作用的箍筋约束混凝土柱,在峰值受压荷载下,约束箍筋不一定屈服。箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下约束箍筋拉应力的合理取值,对箍筋约束混凝土柱轴压承载能力的计算至关重要。为确定在峰值受压荷载下箍筋约束混凝土柱约束箍筋拉应力的取值,依据课题组完成的198个试件和搜集的144个试件的轴压试验结果,揭示了箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下未屈服箍筋的拉应变随非约束混凝土抗压强度提高而减小,随体积配箍率增大而增大的规律。分别以(非约束混凝土轴心抗压强度÷箍筋弹性模量)和(约束效率系数×体积配箍率×箍筋弹性模量÷非约束混凝土轴心抗压强度)变量,通过回归分析,分别建立了箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下未屈服的热轧箍筋和无明显点中强箍筋的拉应变计算公式和拉应力计算公式。令箍筋拉应力等于其屈服强度(条件屈服强度),获得了箍筋约束混凝土柱在峰值受压荷载下热轧箍筋和无明显屈服点中强箍筋受拉屈服所需的最小体积配箍率。

关键词：箍筋约束混凝土轴心受压峰值受压荷载箍筋拉应力最小体积配箍率

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初始几何缺陷模式对单层球面网壳抗震性能的影响

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振动与冲击 2021年第5期40卷 33-38,74页

作者：张明侯积英支旭东李文亮东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210018 西南交通大学土木工程学院成都610031 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工信部重点实验室哈尔滨150090

为探索地震作用下单层网壳的最不利初始几何缺陷分布模式,对施加四种初始几何缺陷的单层球面网壳分别开展了抗震性能研究。参照相关文献选取一致缺陷模态一、一致缺陷模态二,特征值缺陷及一阶振型缺陷四种典型的初始几何缺陷分布模式,... 详细信息

为探索地震作用下单层网壳的最不利初始几何缺陷分布模式,对施加四种初始几何缺陷的单层球面网壳分别开展了抗震性能研究。参照相关文献选取一致缺陷模态一、一致缺陷模态二,特征值缺陷及一阶振型缺陷四种典型的初始几何缺陷分布模式,并介绍了四种初始几何缺陷模式的理论计算公式及施加于理想网壳的方法;通过有限元建模分析,考察了施加四种初始几何缺陷模式后单层网壳的变形及自振频率变化;分别对跨度为100 m和其它不同参数的单层球面网壳施加上述四种初始几何缺陷模式、并分别输入七条选取于唐山地震主震实测三向地震动记录开展动力时程分析,考察四种初始几何缺陷模式对单层网壳动力工作性能及承载能力的影响。结果显示,对于矢跨比为1/3的单层球面网壳,施加一致缺陷模态一后网壳的最大节点位移值较大;其它参数的单层球面网壳,施加了特征值初始几何缺陷模式后网壳的最大节点位移值较大。该研究可对单层网壳开展动力工作性能分析及结构设计考虑地震作用时最不利初始几何缺陷模式的选取提供参考。

关键词：初始几何缺陷模式单层球面网壳抗震性能动力时程分析动力响应

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装配式冰场冰面受力性能的精细化模拟

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建筑结构 2023年第11期53卷 75-80页

作者：韦博张文元杨奇勇齐志广哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室哈尔滨150090 北京国家游泳中心有限责任公司北京100101 中交天津港湾工程研究院有限公司天津300222

为了探究装配式冰场冰面内置冰排架和冰排管时的真实受力性能,根据实际冰面构造和实测的材料特性,建立了冰面的有限元精细化分析模型,分析了冰排架和冰排管及冰排管内压对冰层承载力、刚度及应力场的影响规律。结果发现,冰层中内置冰排... 详细信息

为了探究装配式冰场冰面内置冰排架和冰排管时的真实受力性能,根据实际冰面构造和实测的材料特性,建立了冰面的有限元精细化分析模型,分析了冰排架和冰排管及冰排管内压对冰层承载力、刚度及应力场的影响规律。结果发现,冰层中内置冰排架及冰排管时,冰面承载能力和整体刚度仅会有1%~2%的小幅提高,并未像配筋一样起到显著加强承载力的作用。内置冰排架和冰排管不会显著影响冰层内水平应力场分布的均匀程度,但对Z向应力场产生影响较大,使冰排架边角处的冰层出现应力集中的现象。冰排管内压在0~0.2MPa的范围内变化对冰面的承载能力及刚度几乎没有影响,冰面制作时不用考虑冰排管内压影响。

关键词： 2022年北京冬奥会国家游泳中心装配式冰场人工冰面受力性能精细化模拟

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UHPC-砖砌体组合托换梁正截面受弯承载力计算方法研究

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建筑科学 2024年第9期40卷 72-81页

作者：朱燕竹王琨朱智宇帅华国戴长明陈再现扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 扬州大学工程设计研究院有限公司江苏扬州225009 山东省高等学校土木工程结构与防灾实验室哈尔滨工业大学(威海)山东威海264209

本文提出了一种采用UHPC对砖砌体墙进行托换改造的方法,此法可有效减少托换组合梁截面宽度。采用有限元软件ABAQUS,在合理选用UHPC、砖砌体及钢筋的材料本构关系的基础上,建立了UHPC-砖砌体组合托换简支梁的精细化有限元模型,并用相关... 详细信息

本文提出了一种采用UHPC对砖砌体墙进行托换改造的方法,此法可有效减少托换组合梁截面宽度。采用有限元软件ABAQUS,在合理选用UHPC、砖砌体及钢筋的材料本构关系的基础上,建立了UHPC-砖砌体组合托换简支梁的精细化有限元模型,并用相关文献对比验证。随后,考察了受拉钢筋配筋率、UHPC层厚度、UHPC强度等级等主要因素对UHPC-砖砌体组合梁荷载-跨中挠度曲线的影响,并进行竖向荷载下梁的受弯性能全过程分析。依据前述有限元分析结果,提出了UHPC-砖砌体组合托换梁正截面受弯承载力计算公式。研究结果表明,UHPC-砖砌体组合托换梁的纵向受拉钢筋首先屈服,然后UHPC和砖砌体受压区被压碎,整体表现为受弯破坏;随着纵筋配筋率和UHPC层厚度的增加,托换梁屈服荷载和峰值荷载均有较高程度的提高;相对于纵筋配筋率,UHPC层厚度的提高,能明显提高托换梁的开裂荷载;UHPC-砖砌体组合梁的开裂荷载远高于NC-砖砌体组合梁,但当UHPC强度等级达到150MPa~180MPa时,托换梁的承载力变化不大。本文提出的UHPC-砖砌体组合托换梁正截面承载力计算方法与有限元计算结果吻合较好,为此类托换梁的设计分析提供了理论依据。

关键词：结构改造正截面受弯承载力非线性分析 UHPC(超高性能混凝土) 砌体托换梁

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钢筋-GFRP混合配筋增强RPC梁的受弯性能

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扬州大学学报(自然科学版) 2025年第1期28卷 57-63,72页

作者：陈秉祥朱燕竹王琨蔡文侠魏亮杨洋曹大富杨冬冬扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090

为研究钢筋与玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)混合配筋的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)梁的受弯性能,对6根钢筋-GFRP混合配筋RPC梁进行竖向静力加载试验,分析其裂缝分布,开裂、屈服和极限荷... 详细信息

为研究钢筋与玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)混合配筋的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)梁的受弯性能,对6根钢筋-GFRP混合配筋RPC梁进行竖向静力加载试验,分析其裂缝分布,开裂、屈服和极限荷载,钢筋、GFRP筋应变以及跨中应变分布等,并推导出混合配筋梁的开裂弯矩和正截面受弯承载力计算公式。研究结果表明:保持其他条件不变,当GFRP筋面积从307.9 mm2增大至508.9 mm2时,极限荷载由265.0 kN增至306.2 kN,屈服荷载由199.8 kN增至238.8 kN;当钢筋面积从628.3 mm2增大至981.8 mm2时,极限荷载由267.8 kN增至306.2 kN,屈服荷载由183.5 kN增至238.8 kN;在钢筋与GFRP筋承担合力相同的情况下,随着钢筋配筋面积的增加,混合配筋试验梁的屈服荷载呈显著上升趋势,而开裂荷载则基本不变;采用推导公式计算的正截面受弯承载力和开裂弯矩与试验结果基本一致。

关键词：混合配筋纤维增强复合材料活性粉末混泥土正截面受弯承载力

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两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能与预测

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建筑钢结构进展 2023年第8期25卷 75-86页

作者：王庆贺魏子钧王仕奇杭斯荃沈阳建筑大学土木工程学院沈阳110168 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 浙江大学建筑工程学院杭州310058 中国建筑第七工程局有限公司郑州450004

为量化掺入再生粗骨料对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响并提出相应的设计方法,综合考虑混凝土非均匀收缩、徐变及开裂的影响,采用ABAQUS软件建立组合板长期性能有限元模型,并利用现有长期性能试验数据验证有限元模型的可靠... 详细信息

为量化掺入再生粗骨料对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响并提出相应的设计方法,综合考虑混凝土非均匀收缩、徐变及开裂的影响,采用ABAQUS软件建立组合板长期性能有限元模型,并利用现有长期性能试验数据验证有限元模型的可靠性;进行有限元参数分析,量化再生粗骨料取代率等因素对两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能的影响;进而提出两跨连续钢-再生混凝土组合板长期性能设计方法,并对设计方法的可靠性进行评价。研究结果表明:所建立的有限元模型可有效预测两跨连续钢-再生混凝土组合板的长期性能,预测值与试验值相差在10%以内;再生粗骨料取代率对两跨连续组合板长期性能影响显著,再生粗骨料取代率分别取50%和100%时,组合板长期中支座负弯矩与跨中挠度分别增加7%与12%、21%与42%;考虑混凝土非均匀收缩变形影响的长期性能设计方法可有效预测两跨连续组合板的长期负弯矩作用范围、中支座负弯矩、裂缝宽度及跨中挠度,预测值与试验值最大相差15.3%。

关键词：钢-再生混凝土组合板长期性能收缩徐变有限元分析设计方法

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再生骨料混凝土横向变形系数及预测模型

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工业建筑 2023年第10期53卷 143-150,82页

作者：赵木子徐成彦王玉银耿悦龚超哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院广东深圳518055 中冶建筑研究总院(深圳)有限公司广东深圳518055 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 广东省现代土木工程技术重点实验室广州510641

为研究再生骨料的掺入对混凝土横向变形性能的影响,以再生骨料取代率及混凝土水灰比为主要参数,对14组共计42个150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块进行轴压试验研究,量化了不同水灰比下取代率对横向变形系数的影响。基于两相... 详细信息

为研究再生骨料的掺入对混凝土横向变形性能的影响,以再生骨料取代率及混凝土水灰比为主要参数,对14组共计42个150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试块进行轴压试验研究,量化了不同水灰比下取代率对横向变形系数的影响。基于两相复合材料理论,推导建立了可考虑不同水灰比下再生骨料影响差异的横向变形系数预测模型,并将模型预测结果与试验结果进行对比,验证了预测模型的可靠性。研究表明,再生粗、细骨料对横向变形系数耦合影响显著,且该影响随水灰比的提高而增大;所提模型预测结果与试验数据之比的平均值为1.000,变异系数为0.250。

关键词：再生细骨料再生粗骨料横向变形系数水灰比两相复合材料理论

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基于有限元差分法的形态创构方法研究

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土木工程学报 2021年第5期54卷 27-35页

作者：崔国勇崔昌禹汪江红中国中元国际工程有限公司北京100089 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

在形态创构方法中,较多的是建立在反映目标函数与设计变量关系的敏感度计算基础上。然而,利用解析法确定敏感度不仅需要复杂的数学推导,而且对目标函数的解析性要求较高,当形态从弹性发展到弹塑性时,难度进一步增加。首先,本文利用Taylo... 详细信息

在形态创构方法中,较多的是建立在反映目标函数与设计变量关系的敏感度计算基础上。然而,利用解析法确定敏感度不仅需要复杂的数学推导,而且对目标函数的解析性要求较高,当形态从弹性发展到弹塑性时,难度进一步增加。首先,本文利用Taylor级数展开式推导出目标函数敏感度的中心差分格式,并分析讨论差分格式的精度与收敛性以及采用差分格式敏感度时的迭代步长确定方法。其次,以曲面结构高度参数坐标为设计变量、以结构应变能作为目标函数,建立了基于有限元差分法的形态创构方法。同时通过以往的工程实例作为算例,考察了方法的特性与力学性能变化特征。最后,利用ANSYS有限元软件对所得到的结构进行了应力分布特性以及结构稳定性与初始缺陷对极限承载力影响的分析,验证了方法的可靠性。该方法可以扩展到弹塑性问题,而且也可以克服以往敏感度分析中对目标函数解析性的苛刻要求。

关键词：形态创构差分法敏感度自由曲面壳体结构

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碳⁃玻璃纤维增强复合材料混杂杆体的锚固性能研究

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中国塑料 2023年第10期37卷 15-23页

作者：沈海娟李承高郭瑞辛美音黄翔宇张中慧咸贵军中国石化上海石油化工股份有限公司上海200540 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨150090 中国石油化工集团公司胜利油田分公司山东东营257100

针对碳/玻璃纤维增强复合材料锚固失效问题,研究了3种典型锚固系统的应力分布及锚固机理。研究发现,碳纤维层锚固系统由于界面脱黏及截面削弱导致锚固承载力较低;力学锚固系统易对杆体产生初始挤压损伤并形成应力集中;黏结型锚固系统由... 详细信息

针对碳/玻璃纤维增强复合材料锚固失效问题,研究了3种典型锚固系统的应力分布及锚固机理。研究发现,碳纤维层锚固系统由于界面脱黏及截面削弱导致锚固承载力较低;力学锚固系统易对杆体产生初始挤压损伤并形成应力集中;黏结型锚固系统由于杆体/黏结剂界面黏结强度较低而产生脱黏失效。针对上述3种锚固系统存在的截面削弱、应力集中及界面脱黏等问题,提出了考虑楔块挤压与树脂黏结的楔块⁃黏结复合型锚固系统,有限元模拟与拉伸试验结果表明,楔块⁃黏结复合型锚固系统锚具内应力分布均匀,杆体发生爆裂破坏,锚具内未出现杆体滑移,锚固系统极限锚固承载力为360.1 kN,有效地解决了复合材料混杂杆体的锚固难题。

关键词：碳/玻璃纤维混杂复合材料杆体锚固性能有限元模拟拉伸测试

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基于ABAQUS-FRANC3D联合仿真的吊车桁架疲劳危险位置裂纹扩展研究

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工业建筑 2024年

作者：赵贺李宇翔王跃强董超国忠岩张文元中冶京诚工程技术有限公司结构工程灾变与控制教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学)

对于复杂受力状态下的疲劳分析，一直是学者们讨论的焦点。近年来，ABAQUS-FRANC3D联合仿真方法在航空航天、机械制造、桥梁工程等领域的疲劳分析中有所涉及，但并未被应用在吊车桁架领域。本文对吊车桁架中处于复杂受力状态下的疲劳危... 详细信息

对于复杂受力状态下的疲劳分析，一直是学者们讨论的焦点。近年来，ABAQUS-FRANC3D联合仿真方法在航空航天、机械制造、桥梁工程等领域的疲劳分析中有所涉及，但并未被应用在吊车桁架领域。本文对吊车桁架中处于复杂受力状态下的疲劳危险位置进行裂纹拓展，建立了桁架ABAQUS实体单元模型，联合FRANC3D裂纹分析软件对桁架的疲劳危险位置进行分析，提出了裂纹缺陷几何尺寸、裂纹扩展区域、模型网格尺寸、Paris定律系数等一系列关键参数的取值依据，并对4个疲劳危险位置分别展开疲劳裂纹扩展模拟与疲劳寿命预测，分析了裂纹最终形态形成的原因。通过参数分析，探究了裂纹几何尺寸、裂纹形状及初始裂纹角对疲劳寿命的影响。

关键词：吊车桁架数值模拟应力强度因子疲劳裂纹扩展疲劳寿命

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