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外嵌钢板UHPC无腹筋梁抗剪性能试验研究

土木工程学报 2025年第1期58卷 77-89页

作者：李立峰侯淼刘慈军邵旭东湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室湖南长沙410082 宁波市高等级公路建设管理中心浙江宁波315192

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)构件通常设计为无腹筋梁等薄壁形式,以适应结构装配化的需求。为提高UHPC无腹筋梁的抗剪承载力并简化施工,提出外嵌钢板UHPC无腹筋梁的新型结构形式。选取钢板面积、间距、倾斜角... 详细信息

超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)构件通常设计为无腹筋梁等薄壁形式,以适应结构装配化的需求。为提高UHPC无腹筋梁的抗剪承载力并简化施工,提出外嵌钢板UHPC无腹筋梁的新型结构形式。选取钢板面积、间距、倾斜角度、单侧或双侧布置为试验参数,完成7片UHPC梁的抗剪性能试验,获得各试验梁的裂缝分布、破坏模式、抗剪承载力及剪切延性等结果。基于桁架-拱理论,提出外嵌钢板UHPC无腹筋梁的抗剪计算模型,推导了相应的计算公式。结果表明:外嵌钢板能够有效提升UHPC无腹筋梁的抗剪强度,斜裂缝均能越过钢板,钢板能起到和箍筋类似的作用;将箍筋分项抗剪贡献换算为等量钢板的外嵌钢板梁承载力略低于有腹筋梁,在同等用钢量下,钢板单、双侧布置对承载力影响不大;斜向钢板试件裂缝发展更为充分,双面外嵌钢板梁表现出较好的剪切延性;按桁架-拱理论的计算值与试验值之比为1.02,吻合较好。外嵌斜钢板梁表现出良好的结构性能,具有较好的研究潜力和应用前景。

关键词： UHPC梁外嵌钢板抗剪性能:桁架-拱模型剪切延性

UHPC-NC槽型组合梁负弯矩区抗弯性能试验研究

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铁道科学与工程学报 2025年

作者：李立峰肖圭王溪唯田泽东湖南大学土木工程学院湖南大学风工程与桥梁工程湖南省重点实验室

为研究预应力超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）槽型组合结构的负弯矩区抗弯性能。以预应力配筋率作为关键参数设计了两片预应力UHPC-NC槽型组合梁，开展负弯矩区静力试验研究，获得了试验梁的变形特点、开裂荷... 详细信息

为研究预应力超高性能混凝土（Ultra-High Performance Concrete,UHPC）槽型组合结构的负弯矩区抗弯性能。以预应力配筋率作为关键参数设计了两片预应力UHPC-NC槽型组合梁，开展负弯矩区静力试验研究，获得了试验梁的变形特点、开裂荷载、裂缝分布规律、破坏荷载和应变等关键试验数据；分析了试验梁开裂荷载、裂缝分布、应变发展规律与极限承载力，基于试验结果、现有研究成果并按照法国规范的UHPC塑性应力-应变关系，推导了UHPC-NC槽型组合梁中内芯NC和UHPC外壳的初裂弯矩计算模式与抗弯承载力计算方法。研究结果表明：2根组合梁均发生负弯矩弯曲破坏，加载点下方出现弯曲主裂缝，加载点与支座间产生少量剪切斜裂缝；预应力UHPC-NC槽型组合梁具有良好变形能力与抗裂性能，UHPC外壳一定程度限制了内芯NC裂缝的开展，裂缝具有多元分布特征；试验梁预应力增大33.3%时，NC和UHPC开裂弯矩分别提高22.9%和28.6%，抗弯承载力提高17.6%，预应力增大对UHPC组合结构开裂荷载及承载力提高明显，增加预应力筋配筋率可显著提高开裂荷载与极限承载力；NC、UHPC开裂弯矩和结构抗弯承载力计算值与试验值吻合良好，建议受拉区均匀应力分布抗拉强度系数k取0.5；针对预应力UHPC槽型组合梁结构负弯矩区提出了一些设计与施工建议。研究结果可为进一步推广UHPC组合结构的应用提供参考。

关键词：组合梁抗裂性能承载力超高性能混凝土负弯矩区

光谱仪用平场凹面光栅的凸面母光栅的消像差设计思路

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光谱学与光谱分析 2009年第8期29卷 2281-2285页

作者：周倩李立峰清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084

平场全息凹面光栅是光谱仪中的核心元件之一,其成像质量和衍射效率直接影响了光谱仪的分辨率和光能利用率。利用凸面母光栅复制制作凹面光栅,便于在凸面基底上进行离子束刻蚀以获得高的衍射效率。为了保证复制的凹面光栅具有高的成像质... 详细信息

平场全息凹面光栅是光谱仪中的核心元件之一,其成像质量和衍射效率直接影响了光谱仪的分辨率和光能利用率。利用凸面母光栅复制制作凹面光栅,便于在凸面基底上进行离子束刻蚀以获得高的衍射效率。为了保证复制的凹面光栅具有高的成像质量,文章提出一种全息凸面光刻胶光栅的消像差设计方法,优化中考虑了凸面基底对记录光束的折射效应以及由基底折射率所引入的附加光程。通过将"光程函数级数展开法"和ZEMAX光学设计软件相结合,采用粗精两步优化的方法,显著提高了优化的效率和成功率。ZEMAX对比仿真结果显示,复制得到的凹面光栅与传统直接采用全息法制作的凹面光栅的成像质量是相当的。

关键词：衍射光栅平场凹面光栅凸面光栅消像差设计

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代换梁法在自锚式悬索桥上的推广应用

工程力学 2008年第8期25卷 212-217页

作者：李立峰程翔云湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为了解决自锚式悬索桥活载内力计算问题,按照我国著名学者李国豪教授提出的代换梁法的基本原理,分析了自锚式悬索桥和传统地锚式悬索桥的构造和受力的不同点,对自锚式悬索桥提出了新的计算模型,由此导出了因活载对主缆产生水平拉力分量... 详细信息

为了解决自锚式悬索桥活载内力计算问题,按照我国著名学者李国豪教授提出的代换梁法的基本原理,分析了自锚式悬索桥和传统地锚式悬索桥的构造和受力的不同点,对自锚式悬索桥提出了新的计算模型,由此导出了因活载对主缆产生水平拉力分量的计算公式,从而解决了确定自锚式悬索桥加劲梁内力的问题。通过一座桥例的分析,用该方法所得到的计算结果与空间及平面有限元法的分析值基本吻合。因此,该方法对设计具有实用意义。

关键词：自锚式悬索桥代换梁法空间分析主缆拉力平面分析

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波形钢腹板PC组合箱梁纯扭全过程分析模型

西南交通大学学报 2022年第4期57卷 865-875页

作者：周聪李立峰湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南科技大学结构抗风与振动控制湖南省重点实验室湖南湘潭411201

为准确预测波形钢腹板PC组合箱梁(PCCBGCSWs)在纯扭作用下的全过程受力行为,基于软化薄膜元理论提出了改进软化薄膜元模型(ISMMT).首先,对ISMMT的平衡、变形协调和材料本构方程以及通用求解程序进行了简要介绍;在此基础上,提出了当波形... 详细信息

为准确预测波形钢腹板PC组合箱梁(PCCBGCSWs)在纯扭作用下的全过程受力行为,基于软化薄膜元理论提出了改进软化薄膜元模型(ISMMT).首先,对ISMMT的平衡、变形协调和材料本构方程以及通用求解程序进行了简要介绍;在此基础上,提出了当波形钢腹板、预应力及普通钢筋均处于弹性阶段时的简化求解程序框图,该简化程序仅有一层迭代循环;最后,完成了一根PCCBGCSWs试件的纯扭模型试验,通过试验得到了试件的扭矩-扭率曲线、波形钢腹板和混凝土翼缘板剪应变、预应力和普通钢筋应变等结果,将试验结果与ISMMT预测的理论结果进行了对比,同时将简化求解程序和通用求解程序的求解效率进行了比较.结果表明:ISMMT不仅能准确预测PCCBGCSWs在纯扭作用下的全过程扭矩-扭率曲线,还能模拟各构件的应变发展历程,包括混凝土翼缘板、波形钢腹板、预应力和普通钢筋等;运用ISMMT预测本文模型梁的纯扭全过程受力行为时,若采用通用求解程序进行计算,所需的总迭代次数可高达7.9×10^(6)次,采用简化求解程序最少为5次,最多也仅为193次,可极大提高求解效率;本文ISMMT为PCCBGCSWs的纯扭全过程分析提供了一种有效途径.

关键词：桥梁工程波形钢腹板PC组合箱梁纯扭改进软化薄膜元模型模型试验

波形钢腹板PC组合箱梁疲劳损伤对抗弯承载能力的影响研究

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土木工程学报 2012年第7期45卷 111-119页

作者：李立峰肖小艳刘清湖南大学湖南长沙410082

制作两根体外预应力波形钢腹板简支PC组合箱梁,其中第一根梁进行静力全过程试验,另一根梁先进行疲劳试验直至波形钢腹板出现疲劳破坏后进行静力加载全过程试验;得到两根组合箱梁在弹塑性阶段的基本力学性能、典型疲劳损伤特征和疲劳前... 详细信息

制作两根体外预应力波形钢腹板简支PC组合箱梁,其中第一根梁进行静力全过程试验,另一根梁先进行疲劳试验直至波形钢腹板出现疲劳破坏后进行静力加载全过程试验;得到两根组合箱梁在弹塑性阶段的基本力学性能、典型疲劳损伤特征和疲劳前后的抗弯承载力。根据混凝土材料的S-N曲线和疲劳荷载的实际应力比,推导混凝土材料疲劳损伤后的强度退化规律、总结混凝土割线模量、极限应变的退化规律,据此得到混凝土材料疲劳损伤前、后的本构关系;基于截面M-N-Φ关系编制体外预应力简支组合箱梁抗弯承载力的非线性全过程分析程序,对两根试验梁进行全过程加载的模拟分析,理论与试验结果吻合良好;两者均表明波形钢腹板的疲劳损伤对组合箱梁抗弯承载力影响不大,但会大大降低结构的延性。

关键词：波形钢腹板组合箱梁疲劳剩余承载力延性全过程分析模型试验

波形钢腹板PC组合箱梁抗弯承载力的理论与试验研究

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工程力学 2009年第7期26卷 89-96页

作者：李立峰刘志才王芳湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 天津市市政工程设计研究院天津300051

基于截面弯曲正应变分布的拟平截面假定及截面的轴力-弯矩-曲率(N-M-φ)关系,考虑了材料非线性、体外索与梁的应变不协调、体外索的二次效应等影响,编制了体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯全过程非线性分析程序。结合试验梁的全过程加... 详细信息

基于截面弯曲正应变分布的拟平截面假定及截面的轴力-弯矩-曲率(N-M-φ)关系,考虑了材料非线性、体外索与梁的应变不协调、体外索的二次效应等影响,编制了体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯全过程非线性分析程序。结合试验梁的全过程加载试验结果,研究表明:以混凝土开裂和受拉区普通钢筋屈服为分界点,体外预应力波形钢腹板组合箱梁受弯破坏全过程可分为明显的三个阶段:弹性阶段、开裂阶段、塑性阶段;编制的非线性程序能很好地预测了结构在极限状态下的承载能力和变形大小。研究还表明:体外索的二次效应对组合箱梁抗弯承载力影响较大,可通过设置跨中横隔板或转向块以减小其影响。

关键词：波形钢腹板组合箱梁拟平截面假定非线性全过程分析模型试验

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正交裂缝网络中渗流特征实验研究

煤炭学报 2010年第4期35卷 555-558页

作者：卢占国姚军王殿生李立峰中国石油大学石油工程学院山东青岛266555 中国石油大学物理科学与技术学院山东东营257061

为研究正交裂缝网络模型中渗流特征和模型结构对渗透率的影响,利用大理石和不锈钢垫片组建了不同结构的正交裂缝网络模型,并在自行研制的物理模拟实验装置上进行了一系列单相和两相流动实验。研究表明:低渗流速度下裂缝网络模型中渗流... 详细信息

为研究正交裂缝网络模型中渗流特征和模型结构对渗透率的影响,利用大理石和不锈钢垫片组建了不同结构的正交裂缝网络模型,并在自行研制的物理模拟实验装置上进行了一系列单相和两相流动实验。研究表明:低渗流速度下裂缝网络模型中渗流服从线性渗流规律,随着渗流速度不断增大,渗流曲线向压力梯度轴弯曲,呈现非线性渗流特征;平行于渗流方向的裂缝数越多,模型渗透率越大;平行于渗流方向的裂缝数越少,最终采出率和注采压差越大,含水上升较缓;裂缝网络中水驱油主要靠注水驱动压力梯度和重力作用进行,平行于渗流方向的裂缝中流动满足达西定律,竖直裂缝中重力起重要作用。

关键词：裂缝网络渗流特征渗透率采出率注采压差

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桥梁结构系统地震易损性分析方法研究

振动与冲击 2018年第21期37卷 273-280页

作者：吴文朋李立峰湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 湖南大学土木工程学院长沙410082 湘潭大学工程结构动力学与可靠性分析湖南省高等学校重点实验室湖南湘潭411105

桥梁工程是由多个相互联系和作用的构件组成的结构系统,地震作用下任何构件发生损伤都可能影响桥梁使用功能的完整性,采用单个构件的易损性来表示桥梁整体的易损性往往会高估桥梁的抗震能力。以一座多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,基于Open... 详细信息

桥梁工程是由多个相互联系和作用的构件组成的结构系统,地震作用下任何构件发生损伤都可能影响桥梁使用功能的完整性,采用单个构件的易损性来表示桥梁整体的易损性往往会高估桥梁的抗震能力。以一座多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,基于Open SEES软件建立有限元模型并进行大量的非线性时程分析,同时考虑桥墩、铅芯橡胶支座、板式橡胶支座和桥台四类构件的地震破坏,分别采用界限估计法、Monte-Carlo模拟法和条件边缘乘积法(PCM)建立了桥梁系统地震易损性曲线。通过这些系统易损性曲线的对比分析,讨论了各种分析方法的适用性和合理性。研究结果表明,基于传统界限估计和PCM法的系统易损性分析依赖于构件易损性分析的结果,而Monte-Carlo方法可以直接建立桥梁的系统易损性曲线,并独立考虑各种不确定性的影响; PCM法能快速建立精确的桥梁系统易损性曲线,适用于需要考虑多种失效模式的桥梁系统易损性分析。

关键词：桥梁工程地震系统易损性分析系统可靠度不确定性