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CFRP筋增强板加固石梁受弯性能试验研究

建筑结构学报 2020年第6期41卷 189-194,204页

作者：张世江郭子雄叶勇华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021

为实现在不明显改变被加固构件外观的同时方便现场施工操作,提出了用于既有传统素石梁抗弯加固的预制CFRP筋增强板加固技术。进行了3根采用CFRP筋增强板加固的石梁试件和1根素石梁对比试件的受弯性能试验研究,主要试验参数为CFRP筋配筋... 详细信息

为实现在不明显改变被加固构件外观的同时方便现场施工操作,提出了用于既有传统素石梁抗弯加固的预制CFRP筋增强板加固技术。进行了3根采用CFRP筋增强板加固的石梁试件和1根素石梁对比试件的受弯性能试验研究,主要试验参数为CFRP筋配筋率和石梁底面粗糙程度。结果表明:CFRP筋增强板加固技术显著改善了石梁的脆性破坏形态,有效提高了石梁的受弯承载力和变形能力;随着CFRP筋用量的增大,试件受弯承载力提高,加固效果更加显著;石梁底面粗糙度对加固石梁受弯性能的影响较小,机切与凿毛界面均可满足加固需求。试验过程中,CFRP筋增强板与被加固石梁之间的界面黏结性能较好,CFRP筋端部未出现滑移现象,确保了加固试件各部分的共同工作性能。石材的离散性较大,实际工程中应增加对石材材质的检测,避免出现使用较差材质石材产生的安全隐患。

关键词：石梁抗弯加固 CFRP筋预制增强板静力试验受弯性能

预制CFRP筋增强板加固素石板受弯性能试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第2期52卷 589-598页

作者：叶勇苗伟郭子雄张世江华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021

提出一种预制CFRP筋增强板抗弯加固技术,实现对既有传统石结构中素石板的快速原貌加固。为验证该技术的加固效果,对石板试件进行受弯性能加载试验,研究加固方式、增强板宽度、CFRP筋直径和配筋率对受弯性能的影响。研究结果表明:将预制C... 详细信息

提出一种预制CFRP筋增强板抗弯加固技术,实现对既有传统石结构中素石板的快速原貌加固。为验证该技术的加固效果,对石板试件进行受弯性能加载试验,研究加固方式、增强板宽度、CFRP筋直径和配筋率对受弯性能的影响。研究结果表明:将预制CFRP筋增强板粘贴于素石板受拉面的加固技术可使石板的破坏形态由脆性断裂转变为延性良好的弯曲破坏,石板的受弯承载力和变形能力得到显著提高;CFRP筋增强板与被加固石板之间的界面黏结性能良好,加载试验过程中未出现界面剥离和CFRP筋滑移现象,加固后的石板具有良好的整体工作性能;在加载过程中,CFRP筋增强板加固石板试件和嵌埋CFRP筋组合石板试件的截面应变分布和发展规律基本相同,均满足平截面假定;与采用表层嵌埋CFRP筋加固的石板相比,采用预制CFRP筋增强板加固的石板破坏形态相近,同时受弯承载力有所提高;随着CFRP筋配筋率和增强板宽度的增大,预制CFRP筋增强板的加固效果更为显著。配筋率相近时,采用较小直径的CFRP筋可更好地发挥加固筋的材料性能;条带增强板加固可有效提高素石板的受弯性能,且质量较轻,在实际加固工程中更具有易于施工的优势。

关键词：石结构抗弯加固 CFRP筋石板预制增强板

低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能试验研究

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第2期52卷 579-588页

作者：张世江郭子雄刘阳武豪华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021

为研究低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能,进行6个低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙在集中力作用下的抗剪性能试验,研究钢板厚度和剪跨比对低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能的影响。研究结果表明:试件墙体发生... 详细信息

为研究低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙的抗剪性能,进行6个低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙在集中力作用下的抗剪性能试验,研究钢板厚度和剪跨比对低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙抗剪性能的影响。研究结果表明:试件墙体发生剪切破坏,墙体混凝土形成斜压杆裂缝带,钢板屈服,水平分布钢筋屈曲;当钢板厚度从4 mm提高至8 mm时,试件的受剪承载力提高20.4%~35.1%,变形能力相近;当剪跨比由0.75增大至1.25时,试件的受剪承载力下降6.9%~18.7%,钢板厚度较小的试件受剪承载力下降幅度更大;钢板厚度对试件的残余变形没有明显的影响。对低剪跨比内嵌钢板-混凝土组合剪力墙,按规范JGJ 3—2010和JGJ 138—2016计算得到的受剪承载力计算值约为试验值的83.8%,计算结果偏于安全。

关键词：内嵌钢板-混凝土组合剪力墙低剪跨比抗剪性能

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双金属复合管混凝土构件受弯滞回性能研究

建筑结构学报 2023年第8期44卷 110-119页

作者：叶勇苗伟张世江陈香清华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021

在不锈钢(外)-碳素钢(内)双金属复合管内填入混凝土所形成的双金属复合管混凝土(CFBT)构件,具有良好的受力性能和耐腐蚀性。为研究CFBT构件在低周往复荷载作用下的弯曲滞回性能,开展了3个CFBT试件和1个传统碳素钢管混凝土(CFST)试件的... 详细信息

在不锈钢(外)-碳素钢(内)双金属复合管内填入混凝土所形成的双金属复合管混凝土(CFBT)构件,具有良好的受力性能和耐腐蚀性。为研究CFBT构件在低周往复荷载作用下的弯曲滞回性能,开展了3个CFBT试件和1个传统碳素钢管混凝土(CFST)试件的加载试验和有限元模拟,分析不同混凝土强度条件下试件的破坏形态、荷载-变形滞回曲线、骨架曲线、承载力和刚度等受力性能。研究结果表明:往复荷载作用下CFBT受弯构件的变形和破坏特征与CFST受弯构件相似,最终均呈现为底梁附近钢管局部鼓曲、对应位置的内填混凝土压溃破坏;所有构件的弯曲滞回曲线饱满,无明显捏拢和退化现象,表明双金属复合管与内填混凝土能有效共同工作,使整体构件具有良好的承载力和滞回耗能能力;内填混凝土的强度对CFBT构件受弯承载力和滞回性能的影响不显著;在常用金属材料强度范围内,双金属复合管的不锈钢与碳素钢材料厚度比对CFBT受弯构件的受力性能无明显影响;增大碳素钢的强度或提高含钢率可有效提高CFBT受弯构件的受弯承载力。利用现有的CFST受弯构件计算模型可较好预测相同几何和材料参数条件下CFBT构件的受弯承载力。

关键词：双金属复合管混凝土构件拟静力试验有限元分析滞回性能承载能力

水下电能与多频段数据信号混合传输技术的研究

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水下电能与多频段数据信号混合传输技术的研究

作者：张世江天津工业大学

学位级别：硕士

基于感应耦合原理的水下锚系链是垂直方向海洋原位信息实时监测的重要工具,在海水原位数据监测中被广泛使用。水下部分主要由锚系链钢缆和其上面的信息采集节点组成。非接触式电能传输技术可实现水下节点持续、稳定供电,但由于传输通道... 详细信息

基于感应耦合原理的水下锚系链是垂直方向海洋原位信息实时监测的重要工具,在海水原位数据监测中被广泛使用。水下部分主要由锚系链钢缆和其上面的信息采集节点组成。非接触式电能传输技术可实现水下节点持续、稳定供电,但由于传输通道有一段是海水介质,造成了电能传输效率低。同时,为了保证对海洋信息的实时监测以及提高数据传输性能,电能和数据信号的同步混合传输技术是急需解决的关键问题。因此本文进行了水下电能与多频段数据信号混合传输技术的研究,主要研究内容及结果如下:首先,本文对感应耦合锚系链信道特性进行了分析,由于有一段传输介质为海水,引入海水阻抗来表示该损耗对电能传输的影响;其次对含海水损耗的非接触式电能传输电路进行了分析,推导出电能传输效率方程;由理论分析得到了频率、电感量及负载电阻三者之间的匹配方程,简化了电能最大传输效率的参数计算,并建立了水下非接触式电能传输多节点模型,得到了电能传输系统最优的设计方案。在此基础上,增加了多频段数据传输电路,并得到了电能传输电路与数据传输电路间的相互影响因素。为了更好地实现电能与多频段数据信号混合传输,本文提出了磁环加带通滤波器的数据传输结构,该结构比起传统的谐振方式减少了对电能传输效率的影响,增强了从电能中提取数据信号的能力。之后通过仿真分析对所得到的电路和参数进行了验证,证明了本文所提出数据与电能信号频分复用传输方案的可行性。最终,本文设计并制作了一套水下锚系链非接触式电能与数据混合传输样机,通过实验验证了电能输入功率为10 W时,传输效率达到70%;采用25k Hz/0.50A电能和中心频率为250 k Hz、350 k Hz和450 k Hz的20 m A数据的混合传输时,可以实现数据的可靠的传输,使用频移键控（2FSK）调制方式传输误码率低于10。本文提出了一种适应于水下锚系链的电能与多频段数据混合传输方案,对水下数据监测具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：感应耦合水下锚系链电能多频段数据混合传输

改革发展中的内蒙古自治区水利水电勘测设计院

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水利水电技术 2000年第1期31卷 25-27页

作者：戈锋张世江内蒙古自治区水利水电勘测设计院呼和浩特市010020

内蒙古自治区水利水电勘测设计院成立于 1 95 6年 ,全院共设 1 2个处室 ,主要从事大中型水利水电工程及相关工程的综合勘测设计 .40多年来 ,设计院先后完成勘测设计项目 1 4 0 7项 ,其中 46项勘测、设计、科研成果获国家和自治区科技成... 详细信息

内蒙古自治区水利水电勘测设计院成立于 1 95 6年 ,全院共设 1 2个处室 ,主要从事大中型水利水电工程及相关工程的综合勘测设计 .40多年来 ,设计院先后完成勘测设计项目 1 4 0 7项 ,其中 46项勘测、设计、科研成果获国家和自治区科技成果奖 .设计院新的领导班子于 1 995年 4月正式成立 ,1 995年 1 0月提出了设计院《近期整体配套改革纲要》,紧紧抓住经济体制和经济增长方式转变这一关键 ,明确了设计院从机构改革入手 ,以分配制度改革为主 ,以劳动和人事制度改革为保证条件 ,配套改革整体推进的改革思路 .经过全院职工的共同努力 ,不断提高勘测设计产品质量 ,积极开辟国际、国内市场 ,连续 4年突破千万元收入大关 ,使设计院经济得到持续稳定增长 ,步入良性循环发展轨道 ,成为建院

关键词：改革经济效益水利水电工程勘测设计单位

方形碳素钢—不锈钢钢管混凝土柱轴压性能研究

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方形碳素钢—不锈钢钢管混凝土柱轴压性能研究

作者：张世江华侨大学

学位级别：硕士

传统钢管混凝土结构大多由碳素钢内填混凝土而成。因此,由于碳素钢抗腐蚀性能较差、耐久性不足等缺点导致钢管混凝土结构在安全使用期间维护费用高等,从而限制了钢管混凝土结构在各种工程领域中的应用。同时,不锈钢具有抗腐蚀性能强、... 详细信息

传统钢管混凝土结构大多由碳素钢内填混凝土而成。因此,由于碳素钢抗腐蚀性能较差、耐久性不足等缺点导致钢管混凝土结构在安全使用期间维护费用高等,从而限制了钢管混凝土结构在各种工程领域中的应用。同时,不锈钢具有抗腐蚀性能强、耐久性好、塑性和韧性好、耐火性能优越、外表美观以及维护费用低等优点,但其昂贵的造价限制了其在建筑结构中的广泛应用。因此本文结构中使用碳素钢-不锈钢复合管,从而达到减少结构造价,降低维护费用等目的。在碳素钢管混凝土外包不锈钢管,不经可以降低工程造价,同时更能提高原有碳素钢管混凝土的承载能力,增强结构的耐久性,适用于高架桥墩、大直径柱、深海平台的支架柱及可能遭遇冰冻、腐蚀等环境作用的土木工程领域。本文通过试验研究和采用ABQUS有限元软件进行有限元理论分析的方法对方形碳素钢-不锈钢钢管混凝土柱轴压性能进行了系统地研究。本文的主要内容有:(1)以混凝土强度,碳素钢型号,不锈钢厚度以及不锈钢类型为主要变化参数。通过试验研究得到轴心受压的方形碳素钢-不锈钢钢管混凝土短柱的在各种影响因素下的工作机理。试验结果表明:方形碳素钢-不锈钢钢管混凝土柱在试验家在过程中具有良好延性性能和变形能力,破坏形态为延性破坏;随着混凝土强度、碳素钢强度、不锈钢强度以及不锈钢厚度的增大,试件轴压承载力随之增大。(2)运用大型通用软件ABAQUS对方形碳素钢-不锈钢复合钢管混凝土短柱的轴压性能进行有限元分析。有限元计算所得的荷载-变形曲线与试验所得的荷载-变形曲线吻合较好,各试件的极限承载力的试验值与模拟值吻合良好。(3)基于验证后的FE模型对方形碳素钢-不锈钢钢管混凝土短柱轴压受力全过程进行分析,对各部件在加载过程中的受力分布情况的进行研究,分析核心混凝土、碳素钢管与不锈钢管间的接触应力,从而分析了方形碳素钢-不锈钢钢管混凝土柱在轴心受压下的工作机理。(4)最后基于现有规范,在试验研究与有限元理论分析的基础上得到更准确的方形碳素钢-不锈钢钢混凝土柱承载力计算的简化公式。

关键词：方形双层钢管混凝土轴压性能柱有限元分析

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陀螺浮子式海浪发电装置共振关键技术研究

陀螺浮子式海浪发电装置共振关键技术研究

作者：张世江河北工业大学

学位级别：硕士

在科技不断创新和经济高速发展的今天,全球人们对电量的使用也在飞速的增长,仅仅依靠传统的发电方式已经不能满足人们持续增长的用电量需要。海洋能作为一种蕴藏丰富而且可再生的新能源可缓解能源短缺问题,同时发展海洋能对于社会的可... 详细信息

在科技不断创新和经济高速发展的今天,全球人们对电量的使用也在飞速的增长,仅仅依靠传统的发电方式已经不能满足人们持续增长的用电量需要。海洋能作为一种蕴藏丰富而且可再生的新能源可缓解能源短缺问题,同时发展海洋能对于社会的可持续发展具有重大意义。在此背景下,设计了一种陀螺浮子式海浪发电装置,该装置主要依据浮子在运动发电的时候与波浪发生共振的原理,从而使俘能装置充分的吸收波浪能,以提升发电效率。本论文的主要研究内容如下:首先对海浪发电装置在国内和国外的发展状况进行介绍,列举出了几种比较成熟的海浪发电装置并对它们的原理进行阐述,又根据发电方式的不同,将各个种类的海浪发电装置进行归纳总结,阐述不同类型海浪发电装置的发电原理并对其优缺点进行分析。在此基础上提出了一种基于共振原理的海浪发电装置即陀螺浮子式海浪发电装置,其共振系统结构的设计提高了波浪能到电能的转换效率。其次利用Solidworks进行三维实体建模,对发电装置的整体结构进行设计,装置中独特设计的弹簧和弹簧伸缩杆结构,不但可以为浮子提供振荡恢复力,而且还能调节装置的振幅。在此基础上又依据线性微幅波理论与傅汝德-克雷洛夫假定法对浮子振动系统所受到的波浪力进行具体求解,求解出了波浪势态函数和波压强;得到了浮子所受波浪力和运动响应,并求解了浮子的垂荡位移响应。然后,利用D-H方法对陀螺浮子振动机构进行了运动学分析。基于拉格朗日方程,得到了装置的动力学方程。再利用仿真软件ADAMS对振动系统进行动力学仿真,根据仿真结果得到浮子机构的运动规律。通过ANSYS对浮子壳体做了有限元分析并优化。最后对振动系统进行振动分析,对振动系统进行模型等效,得到了振动系统的数学模型,并求出共振系统的固有频率及各阶主振型。接着通过对共振系统的分析,得到共振系统的稳态解。根据共振理论,具体求解出弹簧的弹性系数k和系统阻尼系数ζ。建立系统的空间状态方程以及传递函数,并通过MATLAB仿真分析,能够清晰的看到振动系统振幅随激扰频率的变化情况。

关键词：波浪发电微幅波理论动力学共振分析 ADAMS仿真分析

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榫式连接拼装RC柱轴压性能数值分析

中南大学学报（自然科学版） 2020年第4期51卷 1097-1107页

作者：张世江郭子雄刘阳叶勇刘小娟华侨大学土木工程学院福建厦门361021 华侨大学福建省结构工程与防灾重点实验室福建厦门361021

利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下榫式连接拼装RC柱进行非线性有限元模拟,并进行试验验证。利用验证的有限元模型研究不同上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角的拼装RC柱轴压性能,分析拼装RC柱的荷载-变形关系、荷载-应变关系、不同部件... 详细信息

利用ABAQUS有限元软件对轴压荷载作用下榫式连接拼装RC柱进行非线性有限元模拟,并进行试验验证。利用验证的有限元模型研究不同上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角的拼装RC柱轴压性能,分析拼装RC柱的荷载-变形关系、荷载-应变关系、不同部件的内力分配、界面接触应力和轴压承载力,研究上柱段榫柱宽度及锥形界面倾角对其受力性能的影响。研究结果表明:上柱段锥形界面中越靠近根部,其接触应力越大,上柱段榫柱侧面的接触应力接近于0 MN,锥形界面的接触应力随倾角增大而减小;在峰值荷载时,各部件共同提供轴压承载力;超过拼装RC柱的轴压承载力主要由榫柱混凝土与纵筋承担,后浇段混凝土承担的轴压承载力迅速降低;在其他参数不变的情况下,拼装RC柱轴压承载力随上柱段榫柱宽度增大近似呈线性增大;当上柱段锥形界面倾角小于30°时,倾角对拼装RC柱后浇段纵筋的应变发展和轴压承载力的影响较小,同一横截面上纵筋的应变发展协调;当上柱段锥形界面倾角大于30°时,拼装RC柱轴压承载力随倾角增大近似呈线性减小,榫柱纵筋与后浇段纵筋的应变发展差异增大;根据有限元和理论分析结果得出拼装RC柱的轴压承载力公式,计算结果与有限元结果吻合较好。

关键词：拼装RC柱榫式连接轴压性能数值分析设计方法