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斜拉桥П型开口主梁断面抖振性能比选

哈尔滨工业大学学报 2017年第3期49卷 168-174页

作者：董锐葛耀君杨詠昕韦建刚福州大学土木工程学院福州350108 土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092

为获得斜拉桥П型开口主梁断面在脉动风作用下的合理气动外形,在风洞试验的基础上进行了抖振性能比选.首先,以一主跨300 m的斜拉桥为原型,设计了3组不同的П型主梁断面;其次,进行了节段模型测力、测振风洞试验,获得П型主梁断面在不同... 详细信息

为获得斜拉桥П型开口主梁断面在脉动风作用下的合理气动外形,在风洞试验的基础上进行了抖振性能比选.首先,以一主跨300 m的斜拉桥为原型,设计了3组不同的П型主梁断面;其次,进行了节段模型测力、测振风洞试验,获得П型主梁断面在不同风攻角下的静风三分力系数和颤振导数等气动力参数;最后,以上述气动力参数为基础,采用同时考虑自激力和抖振力的计算模型对不同П型主梁断面的抖振性能进行比选分析.结果表明:不同外形主梁的抖振响应不同,通过改变外形可以改变П型主梁在任一自由度上的抖振性能,但对竖向、侧向和扭转自由度的影响往往很难同时达到最优.П型主梁断面合理气动外形的选择,应根据斜拉桥受力特性,综合考虑颤振、涡振和抖振性能后确定.

关键词：斜拉桥 П型主梁断面抖振风洞试验自激力抖振力

圆高强钢管超高性能混凝土短柱轴压性能试验研究

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建筑结构学报 2020年第11期41卷 16-28页

作者：韦建刚罗霞欧智菁陈宝春福州大学土木工程学院福建福州350116 福建工程学院土木工程学院福建福州350118 福州大学福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350116

为研究采用高强材料的钢管混凝土构件的基本力学性能,开展9根含钢率为0.14~0.38的高强钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)短柱轴压性能试验,同时分析钢管强度和混凝土强度变化对轴压性能的影响。试验结果表明:... 详细信息

为研究采用高强材料的钢管混凝土构件的基本力学性能,开展9根含钢率为0.14~0.38的高强钢管超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)短柱轴压性能试验,同时分析钢管强度和混凝土强度变化对轴压性能的影响。试验结果表明:与普通钢管UHPC柱和高强钢管普通混凝土柱相比,若其他条件相近,高强钢管UHPC柱中高强钢管的局部鼓曲和UHPC的脆性特征得到更明显改善。钢管屈服后,为避免UHPC产生过大的横向膨胀而导致强度损失,应控制套箍作用尽早出现。采用已验证的有限元模型,开展参数分析发现,钢管混凝土短柱的轴压承载力随含钢率的增加而增大,二者的关系与混凝土强度基本独立,但与钢管强度密切相关。由于材料强度超出了现有规范的限定范围,GB 50936—2014《钢管混凝土结构技术规程》中对高强材料钢管混凝土短柱轴压承载力的预测存在一定偏差。基于有限元数据样本,建立了高强材料钢管混凝土短柱的轴压承载力计算方法。经相关文献的试验结果验证表明,该计算方法的预测精度高,可用于实际工程。

关键词：轴压短柱超高性能混凝土高强钢静力试验承载力

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钢管混凝土对称弯压拱分支点失稳问题研究

钢管混凝土对称弯压拱分支点失稳问题研究

作者：韦建刚福州大学

学位级别：硕士

拱桥是我国的主导桥型之一，钢管混凝土拱桥的建设更是方兴未艾。但目前对于拱的稳定问题的研究并不系统和深入，对钢管混凝土拱桥受力性能的研究也刚刚开始。本文进行了钢管混凝土肋拱面内多点对称加载试验，结合钢管拱面内多点对称加... 详细信息

拱桥是我国的主导桥型之一，钢管混凝土拱桥的建设更是方兴未艾。但目前对于拱的稳定问题的研究并不系统和深入，对钢管混凝土拱桥受力性能的研究也刚刚开始。本文进行了钢管混凝土肋拱面内多点对称加载试验，结合钢管拱面内多点对称加载试验，对弯压拱的稳定问题进行了全面深入的讨论，重点介绍了模型拱在多点对称荷载作用下(弯压拱)的分支点失稳现象、特征以及判定方法，强调指出弯压拱也存在着分支点失稳的可能，用考虑双重非线性的极值点失稳计算并不能取代考虑非线性影响的分支点屈曲计算。试验分析显示，在对称多点加载条件下，钢管混凝土拱具有较高的承载力和良好的弹塑性性能，与钢管拱相比，管内填充混凝土在提高了钢管混凝土模型拱的承载力的同时，也提高了其抗变形能力。本文对各国规范中有关拱的弹性分支点屈曲承载力的设计公式进行了对比分析，并结合本文的试验和钢管拱的试验进行了计算;由于各国规范的理论基础均来源于纯压拱的线弹性分支点屈曲，因此应用这些公式来估算弯压拱的分支点屈曲荷载必须使用相对较大的稳定系数。本文还提出了考虑屈曲前变形的弯压拱的分支点屈曲的有限元计算方法，并运用该方法对模型拱分支点屈曲荷载进行了计算，结果显示，在不考虑初始缺陷的前提下，与特征值相比该方法的计算值与真实值更接近，但仍有一定的差距。

关键词：钢管混凝土拱面内稳定分支点极值点非线性屈曲试验

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钢管混凝土拱桥的挠度限值研究

中国公路学报 2007年第6期20卷 56-60,78页

作者：陈宝春韦建刚王加迫福州大学土木工程学院福建福州350002

为了分析挠度限值是否能控制钢管混凝土拱桥结构的振动,在对桥梁活载挠度限值研究进行回顾的基础上,以3座不同结构形式的钢管混凝土拱桥为典型算例,分别采用挠度限值和动力参数限值对钢管混凝土拱桥的行车舒适性进行了分析。分析结果表... 详细信息

为了分析挠度限值是否能控制钢管混凝土拱桥结构的振动,在对桥梁活载挠度限值研究进行回顾的基础上,以3座不同结构形式的钢管混凝土拱桥为典型算例,分别采用挠度限值和动力参数限值对钢管混凝土拱桥的行车舒适性进行了分析。分析结果表明:挠度限值并不能有效地反映在活载作用下的实际振动和振感;建议在钢管混凝土拱桥的设计中,采用振动参数控制法取代活载挠度限值法来评价和控制钢管混凝土拱桥的行车舒适性。

关键词：桥梁工程钢管混凝土拱桥理论分析挠度限值

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粗集料UHPC收缩与力学性能

交通运输工程学报 2019年第5期19卷 11-20页

作者：李聪陈宝春韦建刚福州大学土木工程学院福建福州350108 福建工程学院土木工程学院福建福州350118

为降低超高性能混凝土(UHPC)收缩和开裂风险,进行了5组不同粗集料掺量(质量分数分别为0、12.5%、22.5%、32.5%和42.5%)的UHPC的自收缩、基本材性(抗压强度、抗拉强度和弹性模量)、集料级配和圆环约束收缩等试验,分析了粗集料掺量和集料... 详细信息

为降低超高性能混凝土(UHPC)收缩和开裂风险,进行了5组不同粗集料掺量(质量分数分别为0、12.5%、22.5%、32.5%和42.5%)的UHPC的自收缩、基本材性(抗压强度、抗拉强度和弹性模量)、集料级配和圆环约束收缩等试验,分析了粗集料掺量和集料级配对UHPC自收缩和基本材性的影响,并采用提出的收缩开裂应力相对差值评价粗集料的掺入对UHPC收缩开裂的影响;进行了有、无粗集料UHPC在圆环约束下的开裂性能试验与对比分析,验证粗集料掺入对减小UHPC收缩开裂的有效性,并给出UHPC中粗集料掺量和最大粒径限制的建议。研究结果表明:随着粗集料掺量的增加,UHPC早期自收缩量降低,最大降幅近20%;粗集料对UHPC的弹性模量、抗压强度和抗拉强度等的影响程度与其掺量和级配有关,当粗集料掺量为22.5%时,其级配曲线几乎全部处于富勒氏与泰勃特曲线范围内,是5组材料中堆积最紧密的一组,对UHPC弹性模量与抗压强度提高最为显著,对抗拉强度的降低幅度影响最小;当粗集料掺量为22.5%时,UHPC收缩开裂应力相对差值最大为1.31 MPa,为试验中的最合理掺量,可有效降低收缩开裂风险;与未掺粗集料的UHPC相比,圆环约束下掺有22.5%粗集料的UHPC的残余应力与拉应力水平分别降低15.8%和14.7%,其抗裂性能得到提高;建议对粗集料UHPC进行紧密堆积设计以获得尽可能优的材性,对掺有长度为12~20 mm钢纤维的UHPC,其集料的最大粒径可放宽至9.5 mm。

关键词：桥梁工程超高性能混凝土粗集料收缩集料级配抗拉强度紧密堆积圆环约束开裂

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钢管混凝土拱材料非线性分析方法初探

哈尔滨工业大学学报 2003年第Z1期35卷 236-239页

作者：韦建刚陈宝春福州大学土木建筑工程学院福建福州350002

对目前钢管混凝土拱考虑材料非线性的各种分析方法进行了介绍;对两根钢管混凝土模型肋拱进行了分析.分析结果表明:纤维单元模型能较好地反映钢管混凝土肋拱受力全过程中的材料非线性特性.

关键词：钢管混凝土拱材料非线性有限元

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压弯钢管拱极限承载力计算的等效梁柱法

计算力学学报 2009年第1期26卷 87-93页

作者：韦建刚陈宝春吴庆雄福州大学土木工程学院福州350108

对抛物线完善的和具有初始几何缺陷的钢管拱,应用双重非线性有限元方法,分析了其在拱顶集中力和非对称分布荷载作用下的失稳特性,提出了以GB50017-2003的轴力-弯矩相关方程为基本计算公式、采用考虑矢跨比因素的稳定系数和缺陷折减系数... 详细信息

对抛物线完善的和具有初始几何缺陷的钢管拱,应用双重非线性有限元方法,分析了其在拱顶集中力和非对称分布荷载作用下的失稳特性,提出了以GB50017-2003的轴力-弯矩相关方程为基本计算公式、采用考虑矢跨比因素的稳定系数和缺陷折减系数的等效梁柱法,与双重非线性有限元计算结果比较表明,这种等效梁柱法可方便且较精确地计算抛物线压弯钢管拱的极限承载力。

关键词：钢管拱压弯极限承载力等效梁柱法初始几何缺陷双重非线性

非对称独塔斜拉桥多振型抖振等效静力风荷载计算方法

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中国公路学报 2016年第11期29卷 108-115页

作者：董锐葛耀君杨詠昕韦建刚福州大学土木工程学院福建福州350108 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

针对非对称独塔斜拉桥结构刚度不对称以致其风振响应异于传统对称斜拉桥的状况,以位于沿海地区的某非对称独塔斜拉桥为工程背景,对大跨度斜拉桥抖振响应等效静力风荷载进行了深入研究。首先,采用有限单元法分析了结构的动力特性;其次,... 详细信息

针对非对称独塔斜拉桥结构刚度不对称以致其风振响应异于传统对称斜拉桥的状况,以位于沿海地区的某非对称独塔斜拉桥为工程背景,对大跨度斜拉桥抖振响应等效静力风荷载进行了深入研究。首先,采用有限单元法分析了结构的动力特性;其次,进行了节段模型风洞试验,并采用同时考虑自激力和抖振力的抖振计算模型对结构的抖振响应进行了分析,并在上述工作的基础上,以结构的抖振响应为等效目标,推导了基于结构振型的抖振等效静力风荷载计算方法;最后,将该方法与精确抖振响应计算结果进行了比较。结果表明:所提出的基于振型的抖振等效静力风荷载计算方法可以同时考虑结构不同部位的抖振响应,与中国《公路桥梁抗风设计规范》中的方法相比,能够体现等效静力风荷载与结构振型和质量分布相关的特性;该方法的计算结果与精确抖振响应极值相比,在关键部位的误差均小于10%,精度满足工程计算的要求;对于柔性大跨度桥梁抖振响应等效静力风荷载计算,建议优先采用该方法。

关键词：桥梁工程独塔斜拉桥多振型抖振分析法抖振等效静力风荷载振型

复合受力模式下CFRP混凝土界面剥离分析方法

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建筑结构学报 2022年第6期43卷 257-264,283页

作者：张伟唐站站杨艳韦建刚福建工程学院土木工程学院福建福州350118 扬州大学建筑科学与工程学院江苏扬州225127 福州大学土木工程学院福建福州350116

为研究复合受力模式下碳纤维增强复合材料(CFRP)混凝土界面的剥离行为,提出在界面受压时采用摩尔-库仑强度理论以及在界面受拉时采用抛物线强度理论的损伤判定法则,建立复合受力状态下的界面本构模型。基于本构模型,推导界面的法向和切... 详细信息

为研究复合受力模式下碳纤维增强复合材料(CFRP)混凝土界面的剥离行为,提出在界面受压时采用摩尔-库仑强度理论以及在界面受拉时采用抛物线强度理论的损伤判定法则,建立复合受力状态下的界面本构模型。基于本构模型,推导界面的法向和切向应力对相对位移的偏导数,得到界面数值分析时所需要的雅可比矩阵。通过对比文献中4个试件的试验结果,验证了复合受力状态下界面本构模型的适用性。采用所提出的界面本构模型对CFRP增强混凝土进行参数分析,研究剥离角、界面相对位移的权重系数、法向与切向强度比以及CFRP板厚对界面破坏模式的影响。结果表明,提出的复合受力模式下的界面本构模型能够准确地反映界面剥离破坏的过程以及CFRP板的应变分布情况;剥离角度的增加会大大降低荷载峰值及峰值过后的稳定值,稳定剥离阶段的荷载极值不受界面相对位移的权重系数、法向与切向黏结强度比和CFRP板厚因素的影响;在法向出现剥离的临界位置,CFRP板上表面应变呈现出明显的波动现象;根据应变波动的部位,可以推测出CFRP板法向剥离破坏的位置。

关键词： CFRP 混凝土复合受力模式界面本构模型剥离雅可比矩阵黏结应力-滑移关系