钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架拟动力试验研究

采用MTS伺服加载系统对钢纤维高强无粘结预应力混凝土扁梁框架结构进行拟动力地震反应试验研究。试验采用经过调幅的具有不同地震加速度峰值的ElCentro地震波作为激励进行加载,对两榀钢纤维高强预应力混凝土扁梁框架和一榀用来对比的普通高强混凝土扁梁框架进行拟动力试验,对结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回性能、刚度和耗能进行研究,分析钢纤维对无粘结预应力扁梁框架动力性能的影响。试验结果表明,钢纤维扁梁框架结构屈服后,其最大位移反应、最大恢复力反应和阻尼比均比普通混凝土扁梁框架要大,钢纤维可以有效提高扁梁框架在剧烈地震运动作用下的耗能能力,降低结构损伤。钢纤维对高强无粘结预应力扁梁框架的刚度、自振频率和动力放大系数的变化影响不大。     

钢纤维对无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点抗震性能的影响

通过2个无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点在低周反复荷载下的拟静力试验,研究了节点核心区钢纤维对扁梁柱板边节点的破坏形态、承载力、延性及耗能能力等抗震性能的影响。研究表明钢纤维能改善无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点的破坏形态,然而,由于节点在柱侧梁端产生塑性铰破坏,在节点核心区掺入钢纤维对延性、承载力和耗能能力提高不明显。     

板与次梁对无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点抗震性能的影响

通过2个无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点在低周反复荷载下的拟静力试验,重点研究了板和次梁对扁梁柱板边节点的承载力、延性及耗能能力等抗震性能的影响,发现板和次梁能提高无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点的抗震性能。     

有粘结和无粘结预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验

通过对一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架和一榀无粘结预应力混凝土扁梁框架所进行的拟动力抗震性能试验,分析比较了它们的破坏形态、动力反应、滞回曲线、刚度退化等抗震性能。试验结果表明,有粘结预应力混凝土扁梁框架和无粘结预应力混凝土扁梁框架的各种反应没有显著的差异。无粘结预应力混凝土扁梁框架应当可以满足抗震要求。     

有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土扁梁框架节点的抗震性能试验研究

通过一个有粘结预应力混凝土扁梁框架节点和一个无粘结预应力混凝土扁梁框架节点的拟静力试验,本文对节点的破坏形态、滞回曲线、延性等抗震性能进行初步研究.     

钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架的抗震性能,按1/4缩尺比例制作了两个两跨三层框架模型试件,其中一个为钢骨普通强度混凝土框架模型对比试件。通过低周反复荷载试验,研究了两个框架模型试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、水平承载力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等抗震性能,并进行了对比分析。试验结果表明:在试验轴压比为0.38时,二者均能实现梁铰破坏机制,荷载-位移滞回曲线均较饱满,两框架的整体及各层间位移延性系数均大于3.0,具有良好的延性;在承载能力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等方面,组合框架优于钢骨普通强度混凝土框架,表明在超高强混凝土中通过合理地配置钢骨和高强箍筋,既能充分发挥其高强抗压性能,提高承载能力,又能改善其脆性,增强构件延性,从而提高框架结构体系的抗震性能。     

钢纤维混凝土及扁梁宽度对扁梁柱节点抗震性能的影响

根据4个扁梁柱节点在低周反复荷载作用下的试验,分析了扁梁宽度和钢纤维对节点的破坏形态、受力机理、初裂承载力、极限承载力、节点刚度及抗震性能的影响.研究表明采用钢纤维混凝土,可以改善构件的破坏形态,提高构件的初裂承载力、极限承载力、节点刚度、延性和耗能能力;不同宽度的扁梁与柱的节点具有不同的破坏形态和受力机理,其刚度和抗震性能也有差别;宽扁梁柱节点的外核心区混凝土对初裂承载力和极限承载力有一定的贡献;CEB-FIP规范给出的扁梁宽度限值比较合理.     

预应力FRP筋混凝土梁的抗震性能试验研究

进行了8根混凝土梁在低周反复荷载下的拟静力试验,对其受力过程、破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行分析比较,研究不同预应力筋种类和预应力度(PPR)对预应力梁抗震性能的影响。考虑材料的非线性,对试验梁进行有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,预应力度是影响预应力梁抗震性能的主要因素,抗震性能随着预应力度的增加而逐渐降低;在同等预应力度的条件下,无粘结预应力FRP筋混凝土梁的耗能能力最好;采用有粘结和无粘结预应力相结合后,试验梁的延性指标有所提高,延性比有粘结和无粘结预应力梁分别提高12%和26%,滞回曲线变得更加丰满,对结构抗震性能有利;有限元计算结果与试验结果较为吻合。     

配筋钢纤维混凝土无粘结部分预应力扁梁柱节点的试验研究

通过两个无粘结部分预应力扁梁柱节点的试验 ,研究了钢纤维在无粘结部分预应力扁梁柱节点中的作用。研究表明 :钢纤维可以改善无粘结部分预应力扁梁柱节点的破坏形态 ,提高其刚度、承载力、延性系数和耗能能力 ,减少节点核心区剪力筋的应变。因此 ,在设计中 ,当在无粘结部分预应力扁梁柱节点中掺入钢纤维时 ,可以减少节点核心区剪力筋的配量 ,以方便施工。     

自控耗能UPPC框架抗震性能试验

本文对三榀单层双跨无粘结部分预应力混凝土(UPPC)框架开展了低周往复荷载试验,其中一榀为普通无粘结部分预应力混凝土框架,其余两榀为自控耗能无粘结部分预应力混凝土框架。通过对比试验研究了自控耗能UPPC框架的抗震性能。自控耗能UPPC框架梁中布置了自控耗能元件,自控耗能元件可以提高UPPC框架的耗能能力,且在罕遇地震下易形成梁铰耗能机制,不同预应力释放程度是本文主要研究参数。试验结果表明:自控耗能UPPC框架是梁铰破坏机制;与普通UPPC框架相比,自控耗能UPPC框架有更好的延性与耗能能力,且随着预应力释放程度的增加而提高;自控耗能UPPC框架的承载力略低于普通UPPC框架。自控耗能UPPC框架不仅有更好的抗震性能,而且在震后修复后可以继续使用。     

预应力组合梁框架抗震性能研究

本文对预应力组合梁框架的抗震性能进行试验研究与滞回分析。基于预应力组合梁框架的低周反复荷载试验,对其破坏形态、破坏机制、位移延性、耗能能力、刚度退化、变形恢复能力等抗震性能进行了较为系统的研究。研究表明预应力组合梁框架具有优良的抗震性能。编制了预应力组合梁框架滞回分析程序,探索了预应力组合梁框架理论分析的新途径。     

GFRP筋钢纤维高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

完成了9根配GFRP筋和1根配钢筋的高强轻骨料混凝土梁受弯性能试验,观察其破坏过程与破坏形态,分析了纤维掺量、纵筋类型、配筋率及纵筋直径等参数对试件承载能力、弯矩-跨中挠度曲线、裂缝宽度等受弯性能的影响,采用美国ACI 440.1R-15、中国GB 50608—2010和加拿大CSA S806-12、ISIS-M03-07等规范中的建议模型,通过开裂弯矩、承载力、挠度和裂缝宽度等参数评估了各国规范对该类构件的适用性。结果表明：随配筋率的增大,试件破坏模式依次表现为受拉破坏、平衡破坏和受压破坏,受压区破坏面贯穿骨料内部,较为光滑;掺入钢纤维能够有效抑制混凝土裂缝开展,延缓构件刚度退化,使开裂弯矩平均提高51.71%,承载力平均提高22.10%;增大GFRP筋配筋率能够提高构件刚度,但GFRP筋直径变化对试件变形及裂缝宽度无显著影响;GFRP筋梁开裂后刚度退化较配钢筋的对比试件迅速。各国规范计算结果表明：受拉破坏试件承载力计算结果较离散,且均偏于不安全;对于平衡破坏和受压破坏的试件预测结果均偏于保守,有足够安全储备。考虑轻骨料和钢纤维对构件刚度退化规律的影响,修正有效惯性矩并给出建议挠度计算模型,计算结果与试验结果吻合较好。     

十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢-混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

500MPa钢筋预应力混凝土梁疲劳受力性能试验研究

进行了3根采用HRB500级钢筋作为非预应力筋、钢绞线作为预应力筋的预应力混凝土梁的疲劳受力性能试验。对预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的500MPa级钢筋应力、钢绞线应力、混凝土应变以及疲劳荷载下裂缝和刚度变化的特点进行了较详细分析,并对250万次疲劳作用后的试验梁剩余静载承载力和受力特点进行了分析。试验研究结果表明,采用500MPa级钢筋作为非预应力筋的预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能良好,500MPa级钢筋的抗拉强度能够充分发挥,试验梁的剩余静载承载力较高,钢绞线和非预应力钢筋都能达到屈服强度,表现出较好的延性。为我国混凝土结构设计规范进一步修订时在预应力结构中采用500MPa级钢筋作为非预应力筋提供了参考依据。     

钢管混凝土柱-钢梁平面框架抗震性能的试验研究

为了探讨钢管混凝土柱-钢梁平面框架的抗震性能,本文进行了12个框架试件在恒定轴力和水平反复荷载作用下的试验研究,主要考察了柱截面形状(圆形、方形)、含钢率(圆形:α=0.06,0.103;方形:α=0.125,0.126)、柱轴压比(圆形:n=0.06~0.60;方形:n=0.04~0.60)、梁柱线刚度比(圆形:i=0.36~0.58;方形:i=0.34~0.62)等参数对其力学性能的影响。试验结果表明:钢管混凝土柱-钢梁框架滞回曲线较为饱满,强度和刚度退化不明显;柱轴压比和含钢率对框架的承载力和抗震性能影响较大,随着轴压比的增大,框架的水平极限承载力下降,位移延性和耗能能力降低,而含钢率影响规律则相反;圆形截面柱框架抗震性能整体上优于方形截面柱框架。按照《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ13—51—2003)设计的钢管混凝土框架能够满足结构抗震设计要求。     

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验, 研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明：预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时 “拱效应”提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258~0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。     

钢管初应力对钢管混凝土构件轴压刚度和抗弯刚度的影响

钢管混凝土轴压刚度和抗弯刚度是对钢管混凝土结构进行抗震分析的重要指标。利用数值方法计算了考虑钢管初应力影响时的钢管混凝土轴压构件和纯弯构件荷载 -变形关系曲线 ,分析了初应力系数、截面含钢率、钢材和混凝土的强度等因素的影响规律。最后推导了考虑钢管初应力影响时钢管混凝土构件弹性抗弯刚度简化计算公式     

考虑框架结构中施工缝影响的试验研究

为了考虑在钢筋混凝土框架结构中施工缝的存在对抗震性能的影响,按照抗震设计规范合理设计了两个单榀两层两跨框架结构,一个是完全按照正常施工方法留置施工缝的框架,另一个框架则1一次性浇筑完毕未留置施工缝。通过对两个框架在低周反复荷载作用下的试验比较,对两个框架的破坏形态、滞回性能、位移延性、刚度退化、牯滞阻尼系数等性能进行深入对比分析,研究了框架结构中因为施工缝的存在而对结构整体抗震性能的影响。     

钢结构住宅墙体(板)连接节点应用与研究现状

墙体(板)与钢框架结构的连接节点对提高钢框架的抗震性能有重要影响,节点的承载力、刚度是保证墙体(板)与钢框架共同作用的关键因素。对砌块墙体、钢筋混凝土墙体、轻钢龙骨墙板、蒸压加气混凝土墙板和复合墙板与钢框架的连接节点以及节点的破坏形式和作用机制进行概述,提出节点对钢框架抗震性能的影响程度,并对新型连接节点进行展望,为以后的工程应用提供理论与试验依据。