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新型自复位变摩擦耗能支撑及其在桥墩抗震中的应用

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中国公路学报 2024年第1期37卷 66-80页

作者：董慧慧胡潇韩强杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 北京工业大学城市建设学部北京100124

为了减小传统摩擦耗能支撑在强震作用下的残余变形,提出一种基于形状记忆合金(SMA)板材的新型装配式自复位变摩擦耗能支撑(S-SCFB),该支撑主要包括SMA板圆环自复位系统和摩擦耗能系统。首先阐述了新型支撑的基本构造,揭示了其工作机理... 详细信息

为了减小传统摩擦耗能支撑在强震作用下的残余变形,提出一种基于形状记忆合金(SMA)板材的新型装配式自复位变摩擦耗能支撑(S-SCFB),该支撑主要包括SMA板圆环自复位系统和摩擦耗能系统。首先阐述了新型支撑的基本构造,揭示了其工作机理和自复位原理;通过开展SMA板材的材性试验研究了其力学性能,基于SMA板材的力学性能和支撑的工作机理,建立了新型支撑的简化分析模型;然后基于ABAQUS有限元软件建立了新型支撑的精细化实体有限元模型,将数值模拟结果与简化分析模型进行了对比分析,系统地研究了新型支撑的滞回性能及影响规律,同时在OpenSees软件中2次开发了新型支撑的恢复力模型;最后,基于新型支撑优良的滞回性能,将其应用到双柱式桥墩中提升桥墩的抗震韧性。研究结果表明:SMA板材本构模型呈“旗帜”型,具有承载力高,变形能力强,自恢复能力良好等优点;基于SMA板材装配的S-SCFB具有稳定的耗能能力和优良的自复位功能,卸载后无残余变形,同时建立的简化分析模型与数值模拟结果吻合较好;通过调整S-SCFB的设计参数,可有效实现调节S-SCFB滞回性能的目的,具有良好的可调节性;附加S-SCFB可以有效提高桥墩的强度和刚度,降低结构的残余位移,有效提高桥墩结构的抗震性能。

关键词：桥梁工程抗震韧性材性试验数值模拟自复位变摩擦耗能支撑形状记忆合金(SMA)板材滞回性能

新型自复位变摩擦耗能支撑及在桥墩抗震中的应用

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中国公路学报 2023年

作者：董慧慧胡潇韩强杜修力北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京工业大学城市建设学部

为了减小传统摩擦耗能支撑在强震作用下的残余变形，本文提出一种基于形状记忆合金（SMA）板材的新型装配式自复位变摩擦耗能支撑（S-SCFB），该支撑主要包括SMA板圆环自复位系统和摩擦耗能系统。首先阐述了新型支撑的基本构造，揭示了... 详细信息

为了减小传统摩擦耗能支撑在强震作用下的残余变形，本文提出一种基于形状记忆合金（SMA）板材的新型装配式自复位变摩擦耗能支撑（S-SCFB），该支撑主要包括SMA板圆环自复位系统和摩擦耗能系统。首先阐述了新型支撑的基本构造，揭示了其工作机理和自复位原理；通过开展SMA板材的材性试验研究了其力学性能，基于SMA板材的力学性能和支撑的工作机理，建立了新型支撑的简化分析模型。然后基于ABAQUS有限元软件建立了新型支撑的精细化实体有限元模型，将数值模拟结果与简化分析模型进行了对比分析，系统地研究了新型支撑的滞回性能及影响规律，同时在OPENSEES软件中二次开发了新型支撑的恢复力模型。最后，基于新型支撑优良的滞回性能，将其应用到双柱式桥墩中提升桥墩的抗震韧性。研究结果表明：SMA板材本构模型呈“旗帜型”，具有承载力高，变形能力强，自恢复能力良好等优点；基于SMA板材装配的S-SCFB具有稳定的耗能能力和优良的自复位功能，卸载后无残余变形，同时建立的简化分析模型与数值模拟结果吻合较好；通过调整S-SCFB的设计参数，可有效实现调节S-SCFB滞回性能的目的，具有良好的可调节性；附加S-SCFB可以有效提高桥墩的强度和刚度，降低结构的残余位移，有效提高桥墩结构的抗震性能。

关键词：桥梁工程抗震韧性材性试验数值模拟自复位变摩擦耗能支撑形状记忆合金(SMA)板材滞回性能

低屈服点钢LYP100单调与循环拉伸试验研究

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建筑材料学报 2020年第3期23卷 713-720页

作者：谢彩霞李海锋南子森李霞华侨大学土木工程学院福建厦门361021 福建省智慧基础设施与监测重点实验室福建厦门361021

对47个LYP100低屈服点钢焊接试件进行单向拉伸和反复拉伸加载试验,研究其在不同加载制度下的应力-应变曲线、荷载位移曲线、骨架曲线、破坏机理和延性特征.结果表明:试件横截面厚度是影响其耗能能力的重要因素,12mm试件的耗能能力明显优... 详细信息

对47个LYP100低屈服点钢焊接试件进行单向拉伸和反复拉伸加载试验,研究其在不同加载制度下的应力-应变曲线、荷载位移曲线、骨架曲线、破坏机理和延性特征.结果表明:试件横截面厚度是影响其耗能能力的重要因素,12mm试件的耗能能力明显优于6mm试件;焊接接头对试件的破坏有不利影响,带焊接接头的试件在循环加载作用下疲劳损伤累积效应显著,容易发生脆性破坏,延性变差;LYP100低屈服点钢与Q345钢、Q460钢焊接后,试件的强度提高,循环荷载作用下强度硬化现象明显,但是其延性变差.

关键词：低屈服点钢反复拉伸材性试验疲劳破坏骨架曲线

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太原植物园进口胶合木材性试验及应用研究

建筑结构 2022年第4期52卷 17-21页

作者：贾水钟李瑞雄李亚明上海建筑设计研究院有限公司上海200041 上海建筑空间结构工程技术研究中心上海200041

太原植物园温室结构体系为胶合木网壳结构,胶合木构件全部采用欧洲胶合木,材质等级为GL-28h,与国内胶合木材性有差异,胶合木材料参数及设计强度均需要通过试验确定。对胶合木分别进行了顺纹抗拉、顺纹抗压和横纹抗压试验,得到试件的弹... 详细信息

太原植物园温室结构体系为胶合木网壳结构,胶合木构件全部采用欧洲胶合木,材质等级为GL-28h,与国内胶合木材性有差异,胶合木材料参数及设计强度均需要通过试验确定。对胶合木分别进行了顺纹抗拉、顺纹抗压和横纹抗压试验,得到试件的弹性模量、比例极限强度、极限强度;进一步计算得到规格材材料的强度标准值,最终确定胶合木的强度等级。此试验方法可作为进口胶合木材料参数选取和评级的方法,试验结果可作为工程设计的依据。

关键词：太原植物园胶合木网壳材性试验进口胶合木设计强度

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仿木柱的承载力破坏试验及计算理论研究

仿木柱的承载力破坏试验及计算理论研究

作者：李彦成贵州大学

学位级别：硕士

建筑工程材料经历了天然材料、人工材料以及复合材料的发展过程,为人类文明的发展与进步作出了巨大贡献。以混凝土、钢材为代表的人工材料目前仍是主要建筑材料,但人工材料污染严重,能耗较大,为满足我国绿色环保的可持续发展理念,文本... 详细信息

建筑工程材料经历了天然材料、人工材料以及复合材料的发展过程,为人类文明的发展与进步作出了巨大贡献。以混凝土、钢材为代表的人工材料目前仍是主要建筑材料,但人工材料污染严重,能耗较大,为满足我国绿色环保的可持续发展理念,文本提出了一种以氯氧镁水泥为基体,植物纤维为增强体,同时加入酒石酸、磷酸盐等外加剂压制而成的仿木材料,这种仿木材料具有绿色环保、轻质高强、耐火性好等优点,为探究仿木柱的工程应用价值,本文对仿木材料的物理力学性能进行了初步研究,并在此基础上通过承载力破坏试验建立了仿木柱的计算理论。本文测定出仿木材料的密度为1133 kg/m,仅为混凝土密度的一半,接近常用结构木材的密度,将其应用于结构之中能够有效降低建筑的自重。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到仿木材料的微观晶相为318相针杆状晶体与518相棒状晶体交叉排布后形成的块状胶凝体,这是仿木材料的主要强度来源,同时植物纤维呈现有序排列及搭桥现象,容易形成应力集中,降低了材料的力学强度。通过对30个立方体仿木试件进行材性试验,发现其破坏形式为锥形破坏、劈裂破坏和压碎破坏,且立方体抗压强度平均值为10.2MPa,变异系数为5.28%,体现了仿木材料轻质高强的优点。在研究了仿木材料物理力学性能的基础上,对三种不同长细比的仿木柱进行轴心受压承载力试验,试验结果表明仿木柱的破坏形式分为材料破坏、弹塑性失稳破坏以及弹性失稳破坏,且承载力随长细比的增加而降低,本文利用Shanley理论建立了仿木柱的承载力计算公式,并基于中心点法提出了材料分项系数为1.70。其次,对三种不同长细比的仿木柱进行偏心受压承载力试验,偏心距分别为25mm和50mm,试验结果表明构件在偏心距为25mm压力作用下发生受压破坏,在偏心距为50mm压力作用下发生受拉破坏,本文基于实测数据建立了仿木柱在偏心压力作用下截面相对受压区高度的计算公式,提出了承载力计算理论。最后,对仿木材料进行工程试设计,为后续工程应用提供参考。

关键词：仿木材料仿木柱材性试验承载力试验轴心受压偏心受压计算理论

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冷弯厚壁钢管截面不同部位材料特性分布模型

同济大学学报（自然科学版） 2016年第7期44卷 981-990页

作者：沈祖炎温东辉李元齐马越峰同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 太原学院建筑工程系山西太原030032 上海宝钢型钢有限公司上海200050

对取自30种不同截面、不同厚度、不同钢材型号、不同厂家生产的冷弯厚壁矩形和方形钢管的568个试件进行了材料性能试验研究.结果表明:焊缝部位的屈服强度和极限强度相对于邻边均有提高;角部屈服强度提高系数随型钢中心线长与弯角内径之... 详细信息

对取自30种不同截面、不同厚度、不同钢材型号、不同厂家生产的冷弯厚壁矩形和方形钢管的568个试件进行了材料性能试验研究.结果表明:焊缝部位的屈服强度和极限强度相对于邻边均有提高;角部屈服强度提高系数随型钢中心线长与弯角内径之比的增大而增大,而各参数对极限强度的影响较小;焊缝两邻边间的强度差异很小.基于研究结果,提出了冷弯矩形和方形钢管屈服强度、极限强度、强屈比和伸长率沿截面的分布模型.当相应冷弯型钢截面的梁、柱强度和稳定分析中需要考虑冷弯效应的影响时,可以应用此分布模型.

关键词：冷弯厚壁钢管材性试验屈服强度冷弯效应材料特性

冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算方法研究

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建筑结构学报 2015年第5期36卷 1-7页

作者：李元齐李功文沈祖炎马越峰朱少文同济大学建筑工程系上海200092 上海宝钢型钢有限公司上海200050 武钢集团汉口轧钢厂湖北武汉430035

为研究冷弯效应对壁厚6.0 mm以上的冷弯厚壁型钢屈服强度的影响,对4种不同截面、不同厚度的冷弯厚壁型钢进行了截面不同部位的材性试验研究,同时对现有国内冷弯厚壁型钢的材性试验和短柱试验数据进行了汇总。在简要回顾国内外冷弯厚壁... 详细信息

为研究冷弯效应对壁厚6.0 mm以上的冷弯厚壁型钢屈服强度的影响,对4种不同截面、不同厚度的冷弯厚壁型钢进行了截面不同部位的材性试验研究,同时对现有国内冷弯厚壁型钢的材性试验和短柱试验数据进行了汇总。在简要回顾国内外冷弯厚壁型钢考虑冷弯效应的屈服强度计算公式及其理论依据的基础上,将各国规范计算值与试验值进行了对比。结果表明:冷弯效应对冷弯厚壁型钢的屈服强度影响较大,其影响程度与板件的宽厚比关系明显;我国规范、北美、澳洲/新西兰规范公式,以及朱爱珠基于我国规范提出的修正公式计算结果偏于保守,而欧洲规范的计算结果略偏大;我国GB 50018—2002《冷弯薄壁型钢结构技术规范》中计算方法理论依据充分,且在计算结果偏于安全的同时变异系数较小,更适合于工程应用。

关键词：冷弯厚壁型钢矩形钢管材性试验冷弯效应屈服强度设计理论修正方法

单调及循环拉伸下开孔Q235钢材力学性能试验研究

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建筑结构 2020年第2期50卷 107-112,137页

作者：谢彩霞李海锋吕琨德李霞华侨大学土木工程学院厦门361021 福建省结构工程与防灾重点实验室厦门361021

对33个Q235钢材性试件进行单向拉伸与循环拉伸加载下力学性能试验,对比试件的应力-应变曲线、荷载-位移曲线、骨架曲线,探讨试件在不同加载模式下的破坏机理、延性特征和滞回性能。试验结果表明,Q235钢材应力-应变曲线饱满,表现出良好... 详细信息

对33个Q235钢材性试件进行单向拉伸与循环拉伸加载下力学性能试验,对比试件的应力-应变曲线、荷载-位移曲线、骨架曲线,探讨试件在不同加载模式下的破坏机理、延性特征和滞回性能。试验结果表明,Q235钢材应力-应变曲线饱满,表现出良好的延性特征;开孔试件在孔洞周围应力集中现象明显;对比无开孔试件,开孔试件的耗能能力、抗拉强度和延性大幅度降低;试件开孔个数对试验结果有一定影响,开两个孔试件的延性及抗拉强度优于开一个孔的试件;试件耗能能力与加载模式的应变幅值和滞回圈数有关,试件耗能能力随应变幅值和滞回圈数的增大而增加。

关键词： Q235钢循环拉伸材性试验骨架曲线耗能

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纤维珠链在混凝土抗裂性能设计中的应用研究

材料导报 2020年第S01期34卷 193-198页

作者：吴昊宇吴培红卞立波陶志北京电力公司经济技术研究院有限公司北京100101 北京建筑大学土木工程学院北京100044

混凝土因早期干缩与冻融破坏均会产生有害裂缝,影响钢筋混凝土的强度与耐久性。通过在纤维上滴加环氧树脂,树脂凝集成珠粒,使纤维成为纤维珠链;再将纤维珠链经过纤维切断机处理成为短切纤维,在混凝土搅拌过程中将其加入,制成纤维珠链混... 详细信息

混凝土因早期干缩与冻融破坏均会产生有害裂缝,影响钢筋混凝土的强度与耐久性。通过在纤维上滴加环氧树脂,树脂凝集成珠粒,使纤维成为纤维珠链;再将纤维珠链经过纤维切断机处理成为短切纤维,在混凝土搅拌过程中将其加入,制成纤维珠链混凝土。通过有限元模拟发现,纤维珠链混凝土依靠珠粒与混凝土之间的结构嵌固,缓解了纤维两端的应力集中,将纤维与混凝土之间的剪应力基本降低为0 MPa,阻止了纤维滑移。材性试验表明:当纤维珠链掺量为0.5 kg/m^3、增强纤维掺量为3 kg/m^ 3时,混凝土的力学性能有所提高,耐久性能改善,裂缝数量减少93%,裂缝长度缩短57%。因此,纤维珠链在混凝土抗裂性能设计中具有可行性与实用性。

关键词：纤维珠链有限元模拟材性试验力学性能耐久性能抗裂性能