通过标准砝码重物加载方法,研究了耳板式空腹桁架免支撑叠合板未浇筑后浇混凝土层、浇筑后浇混凝土层之后且上部钢管未拆除和拆除上部钢管三个施工受力阶段的抗弯性能,明晰了叠合板在各施工受力阶段的工作机制与设计计算方法。结果表明:耳板式空腹桁架免支撑叠合板在施工受力各阶段均具有良好的抵抗开裂与变形的能力,上部钢管、后浇混凝土层均可显著提高混凝土叠合底板的抗弯刚度。研究成果可为减少或免除普通混凝土叠合底板竖向支撑的使用,提高其抗裂性能提供有效路径。

为进一步推广先张法预应力离心混凝土钢绞线桩(PSC桩)在高烈度抗震区的应用,在PSC桩中加入与钢绞线相同数量的螺纹钢筋,研发了先张法预应力离心混凝土复合配筋钢绞线桩(PSRC桩),并对3种规格共12根管桩试件进行了足尺抗弯及抗剪性能试验,对比分析了PSC桩和PSRC桩在抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及裂缝分布等方面的异同。试验结果表明:非预应力钢筋的配置对管桩抗裂性能影响不大,但可以提高管桩的抗弯和抗剪性能;PSRC桩的开裂弯矩和开裂剪力与PSC桩相近,但极限弯矩和极限剪力则分别提高了约55%和20%;与PSC桩相比,PSRC桩破坏时桩身裂缝数量较多,分布范围较广,但最大裂缝宽度较小。

设计制作了5根后浇自密实混凝土拼接叠合梁,预制部分用C30普通混凝土,后浇部分用C30自密实混凝土;同时设计了1根用C30普通混凝土浇筑的整浇梁作为对照梁。通过抗弯性能试验,得到了试验梁的跨中挠度、裂缝发展规律和破坏特征。结果表明:拼接叠合梁的受弯破坏形态与对照梁类似,均为适筋破坏;增大拼接叠合面的粗糙度可以提高拼接叠合梁的抗弯承载力,但抗弯承载力与粗糙度不成正相关关系,这与预制部分混凝土中的粗骨料粒径和级配有关;采用箍筋加密和拼接叠合面插筋的方式均可以保证拼接叠合梁的抗弯承载力。

基于ABAQUS有限元软件,采用混凝土塑性损伤(CDP)模型模拟了超高性能混凝土(UHPC)的本构关系,使用三维实体单元和桁架单元模拟了UHPC和纵筋之间的接触关系,研究了配筋率、截面有效高度与截面高度比值和UHPC抗拉强度对UHPC梁抗弯性能的影响。结果表明:随着配筋率的提高和截面有效高度与截面高度比值的增大,UHPC梁的屈服荷载、峰值荷载以及对应的挠度均明显提高;随着UHPC抗拉强度的增大,UHPC梁的峰值荷载和屈服荷载增大,但峰值荷载和屈服荷载对应的挠度减小。

为了解决小宽度预制装配陶粒混凝土墙板的开裂问题,研制了高3500 mm、长5000 mm、厚200 mm的超长陶粒混凝土墙板,对该墙板进行了抗弯、抗冲击和吊挂力试验,分析了墙板在均布荷载下的受弯荷载-应变(挠度)曲线、破坏现象以及抗冲击和吊挂试验现象。结果表明:墙板的抗弯性能、抗冲击性能和吊挂性能均达到相关规范要求;依据现有混凝土受弯理论计算得到的墙板受弯承载力和挠度与试验值吻合良好;推导出的墙板最大冲击力远小于其冲击承载力,与试验现象相符。

设计了一种先张法预应力混凝土H型护岸桩,并通过足尺对比试验,研究了先张法预应力混凝土H型护岸桩的抗裂性能、抗弯(剪)承载力、变形能力及破坏特征。试验结果表明,先张法预应力混凝土H型护岸桩的抗弯破坏为受压区混凝土破坏,试验中钢绞线未断裂,桩身出现均布竖向裂缝;抗剪试验为受剪段混凝土斜裂缝开展后的混凝土剪压破坏,各项指标均达到设计要求。工程应用结果表明,设计的先张法预应力混凝土H型护岸桩可满足不同类型护岸工程的要求。

为了研究利用ABAQUS软件模拟活性粉末混凝土(RPC)梁抗弯性能的适用性,基于该软件中的混凝土材料塑性损伤(CDP)模型,针对RPC不同的本构模型,采用当前几种主流的塑性损伤因子计算方法,得到了适用于RPC材料的CDP参数。结合已有的型钢-RPC梁抗弯性能试验,将RPC材料的CDP参数输入ABAQUS软件中,建立了考虑型钢与RPC之间黏结滑移的有限元模型,并将模拟得到的荷载-挠度曲线与试验实测曲线进行了对比。结果表明:在试验实测RPC材料特征值参数值以及合适的RPC本构关系及塑性损伤因子计算方法的基础上,考虑型钢与RPC之间黏结滑移的数值模拟结果与试验结果吻合较好;建议模拟时选择下降段较缓和的受压应力-应变曲线,受拉应力-应变曲线近似强化模型,采用能量损失法及Sidoroff能量等价原理计算RPC材料的CDP参数。

通过三分点静载抗弯试验,研究了超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)体积掺量(0、0.3%、0.5%、0.7%)对钢筋混凝土板和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋混凝土板抗弯性能的影响,观察了混凝土板的抗弯破坏形态,获得了承载力、挠度、裂缝分布、纵筋应变等指标,提出了适用于GFRP筋和UHMWPE增强混凝土板的极限承载力计算公式。结果表明:UHMWPE的掺入改善了GFRP筋混凝土板的脆性破坏模式;0.5%体积掺量的UHMWPE对钢筋混凝土板和GFRP筋混凝土板跨中变形的抑制效果最佳,但当UHMWPE体积掺量达到0.7%时抑制效果不明显;UHMWPE在混凝土受拉区内分担的拉应力随着纤维体积掺量的增加先增大后减少。

结合国内外经验,论述了已研发并进行试制生产的部分预应力混凝土空心方桩的类型及其制作工艺,并结合试验研究了空心方桩的高抗弯、大吸附能性能。此外,对部分预应力管桩也进行了一定的研究和分析。

薄壁吸能结构的抗弯性能对于汽车碰撞安全是至关重要的,然而影响薄壁结构吸能特性的因素非常复杂,在具体结构设计的过程中还需要兼顾轻量化因素,这就使得薄壁结构弯曲吸能特性的优化工作难以开展。为了解决上述问题,对单帽型薄壁梁抗弯性能进行了有限元仿真分析,并与试验曲线进行对比,进而验证了数值模型的可靠性。为进一步提高单帽型梁的抗弯性能,利用RBF响应面近似模型、NSGA-Ⅱ多目标优化设计方法,进行了单帽型薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法利用响应面近似模型能够非常精确的拟合单帽梁比吸能及加载力最大峰值与各个影响因素之间的关系,通过优化提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,能够在汽车被动安全优化设计中,对汽车B柱、门槛梁等关键部件的尺寸优化起到指导作用。相比于以往研究,采用了试验验证的方式...