钢-UHPC组合桥面板力学性能分析与试验研究

来源 :长安大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoudehenhao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在钢混组合桥面结构中,栓钉作为重要的传力构件,是保证钢梁与混凝土协调受力的关键,其作用是传递层间剪力和防止混凝土板掀起。近些年,超高性能混凝土(UHPC)因其优越性被广泛的应用于钢混结构中,构成新型截面形式(钢-UHPC组合桥面结构)。结构形式的改变必将导致组合桥面的应力重分布,因此,研究栓钉和钢桥面板在UHPC铺装下的力学特征具有实际意义。通过剪力钉推出试验和某采用钢-UHPC组合结构的实际桥梁案例,结合ANSYS展开研究,主要研究内容包括:(1)通过推出试验,研究不同混凝土材料、栓钉直径以及栓钉长度对钢-UHPC组合结构中栓钉的抗剪承载力和荷载滑移曲线的影响。(2)结合推出试验,建立ANSYS模型,对栓钉抗剪性能进行参数分析,研究四种影响因素(混凝土抗压强度、栓钉直径、栓钉极限抗拉强度、栓钉长径比)对其抗剪承载力和荷载滑移曲线的影响;研究长短栓钉的应力分布规律及差异;推导剪力钉承载力计算公式和荷载滑移曲线方程。(3)通过某实桥案例(正交异性钢-UHPC组合桥面结构),研究栓钉间距和直径、混凝土铺装材料、UHPC铺装厚度对桥面结构4个部位(混凝土层、钢桥面板、栓钉焊缝处钢桥面板、栓钉)静力和疲劳性能的影响。主要研究成果及结论如下:(1)试验结果表明,在栓钉和工字钢材料确定的基础上,栓钉直径是影响其抗剪承载力的主要因素、混凝土强度的影响次之、栓钉长度的影响较小,通过现有规范计算UHPC中栓钉承载力偏于保守。栓钉荷载滑移曲线表明:增加栓钉直径,可提高承载力和延性,提高混凝土强度可提高承载力,但试件延性降低。(2)模型计算结果表明:混凝土强度、栓钉直径以及栓钉材料极限强度对抗剪承载力影响较大,而栓钉的长径比影响不大。剪应力分布表现为:在栓钉根部应力最大,往钉帽方向迅速衰减;栓钉直径增大,长细比变小,应力沿栓钉分布的有效长度随之增大。基于大量实测数据推导出栓钉极限承载力计算公式和荷载位移曲线方程,适用于混凝土强度大于35MPa、栓钉长径比l/d>2、栓钉剪断破坏的情况。(3)提出一种在钢混组合梁节段模型中,通过层间相对位移计算栓钉剪力的方法,适用于用弹簧单元模拟栓钉的情况。栓钉间距和直径对组合桥面结构受力影响较大。UHPC层对桥面局部和整体刚度都有较大提高,对钢桥面板应力分布改善效果好于C50。UHPC厚度增加对组合桥面板受力更有利。
其他文献
舰船通信系统是保证舰船设备运行各项数据实时传输的硬件基础,在通信系统设计中,传统基于CAN总线协议、TCP/IP协议的通信系统难以保证实时通信速率的稳定性,可能存在数据报文丢失、通信质量不高的问题.在物联网快速发展的背景下,舰船通信系统应积极探寻和应用更为稳定成熟的数据交换协议.本文在分析传统数据交换协议的基础上,提出基于Zigbee数据交换协议设计的舰船通信系统,经过仿真实验验证,该通信系统能够保证较为稳定的实时通信速率.
针对传统容灾备份方法存在的恢复速度慢、备份成本高的缺点,提出舰船通信网络传输数据容灾备份方法.构建舰船通信网络传输数据备份数据库,为备份数据提供存储空间.在舰船通信网络环境下,收集实时传输数据,并利用虚拟映射的方式得到数据流的复制结果.消除复制数据中的冗余数据,在确定的容灾数据存储布局下,完成传输数据容灾备份.通过与传统方法的对比实验得出结论,设计容灾备份方法的数据恢复耗时节省了6.52 s,且占用的备份空间更小.
考虑到传统监控系统在准确性和实时性方面无法满足系统设计需求,提出了嵌入式控制器在舰船电力监控系统中的应用.在设计系统总体架构的基础上,引入嵌入式控制器工作原理,设计舰船电力监控电路,完成了系统的硬件设计.通过采集舰船电力数据,设计舰船电力监控算法,完成了系统的软件设计,实现了舰船电力数据的监控.测试结果表明,基于嵌入式控制器的舰船监控系统在准确性和实时性方面都具有更好的性能.
传统的船舶轴承故障诊断在提取故障信号时噪声过大,导致故障诊断结果不准确,设计新的船舶机械轴系中间轴承冲击故障诊断方法.计算船舶机械轴系中间轴承冲击力,通过水体连续方程提取波浪载荷力学特征,建立轴承冲击故障诊断模型.实验结果显示,在内圈故障的信号提取时,3种方法的噪声分别为7.8?dB,8.3?dB,8.2?dB,外圈故障信号提取的噪声分别为8.1?dB,8.5?dB,8.4?dB,由数据可知该诊断方法的噪声最小,故障诊断结果最准确.
型钢混凝土结构既具有钢结构强度高、韧性好的优点,又能够提高混凝土利用率和减少材料浪费,在超高层和大跨建筑结构中应用较为广泛。型钢混凝土梁-柱节点的抗震性能对整体结构安全起着至关重要的作用。然而,现有研究主要针对梁-柱正交节点,缺乏对型钢混凝土(SRC)梁-柱斜交节点抗震性能的系统研究,这使得设计和施工没有可靠的理论参考依据、极易造成整体结构安全隐患。因此,本文采用数值模拟和理论分析的方法对SRC梁
考虑到舰船电气设备受到海上多种环境因素的影响经常出现故障,为了实时监测舰船电气设备的异常状态,提出舰船电气设备异常自动化监测及易损性分析方法研究.利用高维随机矩阵对舰船电气设备异常数据进行处理,采用相关性矩阵衡量了舰船电气设备在运行过程中的影响因素,根据矩阵计算结果,实现舰船电气设备异常的自动化监测;通过分析冲击破坏、火灾破坏以及进水破坏对电气设备的破坏,描述了船舶的破口半径,在受到武器攻击的情况下,对舰船电气设备的易损性进行分析.最后通过实验的方式,得出本文监测方法对于舰船电气设备的异常状态具有更高的监
在覆盖冗余节点部署过程中,因节点定位精度不高,导致节点部署效率下降,所以为了解决该问题,设计一种舰船局域网络覆盖冗余节点自动部署算法.分析舰船局域网络覆盖冗余节点分布情况,并通过测距、定位、求精3个步骤进行节点定位.以节点定位结果为基础,计算节点冗余覆盖面积与冗余覆盖率,并通过构建相关的节点休眠与唤醒机制进行节点调度,完成舰船局域网络覆盖冗余节点自动部署.实验结果表明,本文算法的节点定位精度更高,节点部署时间更短,具有可靠性.
发达国家已有舰船航向控制模型研究成果,无法适应中国舰船实际航向控制需求,存在着航向控制效果差的问题,因此提出舰船航向非线性控制的数学模型设计研究.详细分析舰船运动干扰信号,构建非线性舰船运动数学模型,选取并探究实际航向控制问题的性能指标,以构建模型与选取性能指标为基础,将舰船运动模型转换为状态方程形式,制定航向非线性控制流程,执行制定流程即可实现舰船航向的非线性控制.实验结果表明,应用构建模型后,在较短时间内实际航向可以调控到设定航向,控制舵角也能回正,充分证实了构建模型的有效性与可行性.
为了保证舰船传感网络的安全运行,提出舰船传感网络入侵数据快速定位方法.通过网关/基站和节点,设计适合舰船传感网络入侵数据定位的拓扑结构,并根据构建的目标定位网络拓扑结构,采用三边质心法获取入侵节点坐标,完成对舰船传感网络入侵数据的快速定位.根据实验结果可知,所提方法能够快速且精准的对舰船传感网络入侵数据进行定位,为舰船网络通信安全奠定了基础.
由于船舶网络结构层之间的差异性,导致不同结构层空间中的信息安全级别对应的风险系数各有不同.传统的网络信息风险评价方法只是根据网络全局系数,对网络信息进行相对性的安全风险评价.在评价准确性与代表性方面存在一定量的误差,降低了评价数据的可应用性.为了减小评价误差,提升评价数据的准确性,提出人工智能技术的舰船网络安全信息风险评价研究.利用人工智能技术,按照网络信息级别,对网络进行结构层划分,并建立模型;通过卷积神经网络算法,完成对不同结构层信息风险的MQ评价模型建立;根据模型输出数据,通过信息风险分布概率,完成