试验研究了4个配工字型钢混凝土梁试件和1个钢筋混凝土梁试件的剪扭性能,并用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析了截面配钢率、混凝土强度、截面尺寸、箍筋间距对梁剪扭性能的影响。结果表明:模拟得到的扭矩-扭率曲线与试验值吻合较好;梁的极限扭矩随着截面配钢率的增大而增大,但当截面配钢率大于3.48%后,对极限扭矩的提高有限;随着混凝土强度的增加,梁的屈服扭矩和极限扭矩均增大,开裂扭率增大;梁的初始刚度、屈服扭矩、极限扭矩和延性均随着截面尺寸的增大而显著提升;提高截面配钢率和降低箍筋间距均可提升梁的延性。

为研究CFRP加固钢筋混凝土柱的复合受扭性能,设计了4个CFRP加固钢筋混凝土柱(CCZ柱)试件,开展了压弯剪复合受力状态下的单调受扭试验,研究了配筋率和CFRP加固方式对试件破坏形态、延性系数、扭矩-扭率(T-θ)曲线的影响,并进行了损伤演变分析。结果表明:当CFRP发生断裂后,试件将发生破坏;环贴+纵贴CFRP加固试件的受扭性能和延性较好,且配筋率对试件的受扭性能和延性影响较小;纵筋配筋率会影响试件的损伤形态,纵筋配筋率越大,试件损伤程度越小。

基于《轻集料混凝土小型空心砌块》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《混凝土小型空心砌块建筑技术规程》的要求,经过块型设计、材料选择、配合比设计和生产试制,研制了一种保温承重型陶粒混凝土砌块。经热工计算和力学性能试验表明,所研制的陶粒混凝土砌块的块型设计和配合比设计合理,是一种适用于夏热冬冷地区、抗裂性能良好的保温承重型墙体材料。

为研究压型钢板-混凝土组合楼板的刚度,进行了18块由YX75-200-600和YX76-344-688型压型钢板制作而成的混凝土组合楼板的载荷试验。通过分析试验结果及其受力性能,得到了其荷载-挠度关系曲线的变化规律、受力过程中三个阶段的受力特征、以及中和轴的变化规律;得到了端部栓钉、压型钢板板型及其厚度对刚度的影响规律,从而为该类型组合楼板刚度的理论分析及其工程应用提供试验依据。

基于4个比例为1:2的H型钢混凝土柱在单调荷载下的复合受扭试验,运用ABAQUS建立相应的有限元分析模型。通过对比开裂扭矩、极限扭矩和扭矩-扭率曲线,验证了有限元分析在型钢混凝土复合受扭性能研究方面的有效性,分析了轴压比、扭弯比和混凝土强度对型钢混凝土柱复合受扭性能的影响。研究结果表明,提高轴压比可提高型钢混凝土柱的极限扭矩,但对其后期延性不利;扭弯比的减小使弯曲损伤加大,对于构件极限抗扭不利;提高混凝土强度可提高构件的极限扭矩,但后期延性变差。

为研究型钢混凝土复合受扭构件的滞回性能,试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回性能的影响,研究了5个1/2比例的十字型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭性能,同时,还与1个钢筋混凝土复合受扭柱进行了对比试验。并采用ABAQUS软件对试验全过程进行了数值模拟,发现,模拟结果与试验结果基本吻合,证明了用本文有限元分析方法来研究型钢混凝土构件的受扭性能是可行的。

为分析隧道盾构施工时旋挖桩对减少邻近建筑物位移的效果,以苏州地铁4号线工程苏州火车站站至北寺塔站区间的一栋三层框架结构为例,对隧道盾构施工过程中的地表沉降进行了实测,并采用有限元软件ABAQUS建立三维弹塑性模型,模拟了隧道盾构施工过程中在有无旋挖桩隔离两种情况下该建筑物的水平和沉降变形,对两种情况下建筑物的变形进行了对比分析。分析结果表明,隧道盾构施工过程中,旋挖桩能有效地隔断桩内外的地表变形,明显减少盾构施工引起的邻近建筑物沉降。相对于无旋挖桩隔离,有旋挖桩隔离时建筑物的柱底水平位移减少56.2%左右,竖向沉降位移减少67.6%左右。

为研究基础刚度对超长混凝土结构温度应力的影响,结合实际工程,运用ABAQUS有限元软件,对苏州某超长混凝土结构的温度效应进行了分析。分析表明,与柱底嵌固假定模型的分析结果相比,考虑基础刚度后,楼层板中温度应力明显降低,底层柱底弯矩明显降低,分析结果更加接近实际,且有利于温度效应的控制;同时提出了有效减小温度应力影响的措施。

为研究钢筋混凝土构件在扭矩作用下的受力性能,利用有限元软件ABAQUS建立了3个钢筋混凝土纯扭构件的有限元模型,分别以截面尺寸和配箍率为研究参数,对其受力全过程进行非线性数值模拟。有限元计算结果表明:截面尺寸和配箍率是影响钢筋混凝土构件抗扭承载力的重要因素,增大截面尺寸可提高构件的开裂扭矩和极限扭矩,增加配箍率可延缓裂缝的发展,提高构件的极限扭矩;模拟得到的开裂扭矩、极限扭矩与GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算公式得出的计算值吻合较好。

大体积混凝土结构在施工初期容易受到自身水化热升温和外界环境温度变化的影响,从而在结构内部产生温度应力。温度应力是大体积混凝土开裂的主要原因,为了控制混凝土温度裂缝的发展,有必要对大体积混凝土柱施工期的温度进行监测,进而分析其内部温度应力变化规律。基于实际工程的现场监测数据,得出大体积混凝土柱施工期的内外温度与最大温差变化规律,并与大型有限元软件ANSYS模拟的施工期温度场结果进行对比。通过计算混凝土内部的最大温度应力,提出了大体积混凝土柱施工阶段的工艺改进措施。