火损GHPFRCC框架结构抗震性能有限元分析

基于火损C30和GHPFRCC框架的低周反复试验,利用OpenSees软件,选取3种不同的钢筋本构模型,进行非线性模拟分析。对比滞回曲线、骨架曲线、荷载、位移和延性系数等,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。通过数值模拟,分析了轴压比和不同受火工况对火损GHPFRCC框架抗震性能的影响。结果表明:钢筋选用Hysteretic本构模型,模拟结果较好;随着轴压比的增大,GHPFRCC框架结构的极限承载力和位移逐渐降低,对结构的延性越不利;相比于下层受火框架,上层受火框架的极限位移和延性较大,双层受火框架的极限承载力和位移有所降低。     

自密实微膨胀混凝土填充钢套管加固RC柱的轴压性能实验研究

为了研究自密实微膨胀混凝土填充钢套管加固柱轴心抗压性能,制作了1根未加固的普通钢筋混凝土柱和3根不同钢管厚度的加固柱,考虑钢管厚度和初始应力的影响,进行轴压试验。观察试验柱试验现象,记录极限荷载、试验柱竖向变形和钢管中部应变变化情况,并绘制荷载-位移曲线和荷载-应变曲线。试验结果表明:采用自密实微膨胀混凝土夹层的钢套管加固可显著提高RC柱的极限荷载、延性和刚度;随着钢管厚度的增大,加固柱的极限荷载和延性大幅增大。     

基于OpenSees的RC柱数值模拟与验证

利用Open Sees有限元分析软件对已有的钢筋混凝土柱低周往复试验进行数值模拟,选择不同轴压比和不同配箍特征值的钢筋混凝土柱,将数值模拟结果和试验结果进行对比分析,最终得到采用Open Sees有限元分析软件模拟钢筋混凝土柱时,材料模型和分析模型的适用性。为钢筋混凝土构件数值模拟提供一定的参考依据。     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。     

基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析模型

本文以Open Sees为分析平台,对等位移加载的拟静力试验钢筋混凝土柱进行数值分析。考虑钢筋与混凝土材料本构的选取与搭配、纤维划分、单元划分、积分点数的不同对数值模拟带来的影响,建立合理有效的数值分析模型。分析结果表明:在Open Sees中,选用不同钢筋与混凝土本构模型进行模拟时,计算结果差别较大,且采用不同钢筋与混凝土材料本构进行搭配建模时,对数值模拟的结果也有较大影响;对于钢筋本构,Steel02、Reinforcing Steel模拟效果比Steel01好,且二者分别适应不同的混凝土本构;对于混凝土本构,Concrete01模拟效果最好;纤维截面划分形式对模拟结果有较大影响,平行于作用力方向划分m=1,垂直于作用力方向划分n=10即可满足精度要求;单元数量对模拟结果有一定影响,划分5个已能达较好精度;单元积分点数对模拟结果影响不大,单元取4个积分点时,模型的计算精度已经很高。     

碳纤维布加固震损方钢管混凝土框架边节点抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固震损钢管混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,按1:2的缩尺比例设计并制作4个方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点试件,进行了预损加载、碳纤维布加固和节点加固后的低周往复荷载破坏试验。研究了碳纤维布加固震损节点的有效性,探讨了不同震损程度对加固效果的影响。通过对节点试件的滞回曲线、骨架曲线、碳纤维布应变、延性、耗能能力、刚度退化及承载力退化等参数分析可知:碳纤维布加固方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点,保证了"强柱弱梁"的抗震延性设计目标的实现,破坏形态均为钢梁弯曲破坏;碳纤维布加固提高了节点试件承载力,抗震性能得到明显改善;在一定损伤程度情况下,加固节点恢复并超过受损前的抗震性能。     

方钢管自密实混凝土加固RC方柱偏压性能有限元分析

在7根方钢管自密实混凝土组合加固柱和1根未加固RC方柱小偏心受压试验研究基础上,利用ABAQUS软件进行有限元计算,研究组合加固柱的工作机理,分析外套钢管厚度、偏心距和后浇混凝土强度等参数对加固柱受力性能的影响规律。结果表明:随着荷载的增大,混凝土的应力在试件的角部位置逐渐达到最大。外套钢管的厚度越大,试件的极限承载力越大,结构延性越好;偏心距越大,试件的极限承载力越小,延性越差;后浇混凝土强度对试件极限承载力的影响不明显,后浇混凝土强度越高试件的延性越差。     

碳纤维布加固震损型钢混凝土柱抗震性能试验研究

基于震后快速修复的需求,提出了碳纤维布加固震损型钢混凝土框架柱方法。基于现行设计规范,按缩比1:3设计并制作了4根型钢管混凝土框架柱模型,其中1根为原型对比柱,1根为未损加固柱,2根为模拟不同震损程度后采用碳纤维布加固修复柱,进行了低周往复加载破坏试验。试验结果表明：试件在压、弯、剪复合受力下均表现为弯剪破坏,满足“强剪弱弯”的抗震设防要求|与原型对比柱相比,受中度震损柱经加固修复,其极限荷载平均提高了10.41%,极限位移平均提高了35.40%|受重度震损柱经加固修复,其极限荷载平均提高了13.71%,极限位移平均提高了32.68%。总体上,采用碳纤维布加固震损型钢混凝土框架柱是一种有效的抗震加固方法。     

偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能有限元分析

为了研究偏压矩形钢管再生混凝土柱的抗火性能,建立了火灾下柱温度场和力学场分析的有限元模型,并利用已有试验结果验证了模型的有效性。研究了长细比、荷载比、截面周长以及偏心率对偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的影响。结果表明:有限元模拟的温度场和力学场与实验结果总体符合。长细比、荷载比和截面周长是影响偏压矩形钢管再生混凝土柱抗火性能的主要因素。长细比越大耐火极限越小而膨胀变形越大,荷载比越大耐火极限越小且膨胀变形越小,截面周长越大耐火极限越大且膨胀变形越大。偏心率对耐火极限和膨胀变形影响较小。     

外包钢加固低强混凝土偏压柱试验研究

通过7根外包钢加固低强度混凝土柱的偏心受压试验,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征、受力性能和破坏机理。分别对不同偏心距和不同配扁钢箍率下的柱截面应变、扁钢箍应变、角钢应变、钢筋应变、挠度以及极限承载力等进行了分析。     

Numerical simulation on seismic retrofitting performance of reinforced concrete columns strengthened with fibre reinforced polymer sheets

This paper evaluates the seismic performance of reinforced concrete columns retrofitted with fibre reinforced polymer (FRP) sheets through numerical simulations of the load–deformation response using two-dimensional finite element analysis (2D-FEA). The relatively rational mesh configuration is verified through comparison of analysis results obtained from the different mesh configurations. The seismic performance of three reinforced concrete (RC) columns strengthened with FRP sheets is assessed through a series of parametric studies, and the applicability of existing crack models and constitutive relationships on crack discontinuity and concrete compressive behaviour are validated. Comparisons of analysis results with tests shows that an equivalent uniaxial strain model and a failure criterion can be used to accurately simulate nonlinear behaviour and the failure of concrete under a biaxial stress state, respectively. Moreover, it is shown that a modified confinement model can be simply adopted to evaluate confined effects from hoop steel and FRP on concrete, which generally operate in three-dimensional confinement. Lastly, the seismic retrofitting performance of RC columns wrapped with FRP sheets is verified by analysing load–deformation responses and the progression of stress–strain at inflection points and bottoms of the columns.     

分散式钢棒混凝土柱抗震性能对比试验研究

钢骨混凝土柱具有良好的抗震性能,但其在高层建筑结构中施工复杂,为此,基于核心区钢骨含钢量相同的原则提出了新型分散式钢棒混凝土柱。为研究分散式钢棒混凝土柱的抗震性能,对2组各3个不同核心材料钢骨混凝土柱在指定试验轴压比下进行了水平低周反复荷载试验。通过试验得到的荷载-位移曲线,对比分析了不同核心材料的钢骨混凝土柱耗能和骨架曲线的差异。初步试验结果表明分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的抗震性能良好。     

桁架式钢骨混凝土门式框架抗震性能研究

为促进桁架式钢骨混凝土框架结构在抗震设防区的推广和应用,开展了1榀预应力及1榀非预应力桁架式钢骨混凝土门式框架试件在水平低周往复荷载作用下的拟静力试验,考察了试验过程及门式框架试件的破坏形态,研究了门式框架试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等抗震性能指标,分析了梁端、柱脚的弦杆和斜腹杆应变变化规律,得到了门式框架试件的出铰顺序。在此基础上,采用有限元软件ABAQUS,对桁架式钢骨混凝土门式框架试件开展了水平单调荷载作用下的受力性能分析。研究结果表明：两榀门式框架试件的水平荷载-位移滞回曲线均较为饱满,无明显的捏缩现象,呈现良好的抗震性能;施加预应力对框架的延性、耗能能力和变形恢复性能没有明显影响,但可延缓加载过程中裂缝的出现与延伸,并降低梁端和柱脚的损伤;两榀门式框架试件出铰顺序相同,均表现为“先梁端后柱脚”的顺序,达到了“强柱弱梁”的设计目标。有限元分析得到的框架破坏形态、极限荷载和单调加载曲线均与试验结果较为吻合。此外,通过参数分析可见,柱长细比和轴压比是该类门式框架抗震性能的主要影响因素,随着柱长细比的增加,框架承载力和侧向刚度降低、延性增加,而随着轴压比的提高,框架位移减小,延性降低。     

适量注芯混凝土砌块结构模型振动台试验研究

通过对6层适量注芯混凝土小型空心砌块配筋砌体结构模型进行地震模拟振动台试验,分析结构体系的结构动力特性、加速度放大反应、最大层间位移角等,研究其在抗震设防烈度为7度构造措施条件下的结构抗震性能、屈服机制。试验结果表明：配筋砌体模型结构在地震作用下的整体变形仍以剪切变形为主;在输入不同地震波、不同峰值加速度时,结构横向所能承受的输入峰值加速度的平均值比纵向要高,横向变形大于纵向变形,说明结构纵向抗震能力要强于横向;圈梁、构造柱以及水平拉结筋构成的约束体系作用明显,结构在基本烈度地震作用下抗破坏能力较强,能够满足抗震规范规定的在7度区“大震不倒”的要求;结构在罕遇地震作用下也具有相当的抗震能力。     

型钢混凝土L形截面柱压弯剪扭的抗震性能

为研究型钢混凝土L形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以配钢形式、扭弯比以及肢高肢厚比为变化参数,对12根型钢混凝土L形柱进行恒定轴力下低周反复弯-剪-扭的试验。基于试验数据,对比分析L形柱的破坏特征、滞回曲线以及延性、刚度、耗能等特征点参数;重点研究在压弯剪扭复合受力下不同配钢形式对L形柱抗震性能指标的影响。结果表明：型钢混凝土L形柱的破坏特征差异主要取决于扭弯比的大小,可分为弯曲破坏、弯剪破坏以及弯扭破坏;配钢形式对试件最终破损程度有影响。弯矩-位移、扭矩-扭转角滞回曲线均出现捏拢效应。增大扭弯比可以提高试件抗扭能力但抗弯能力变弱,刚度退化越快;减小肢高肢厚比可以提高型钢混凝土L形截面柱的延性和耗能。综合对比可知,在压弯剪扭复合受力下,空腹式T型钢混凝土L形截面柱具有较好的抗震性能。     

HRB400级高强钢筋混凝土墩柱抗震性能分析

在配有HRB400高强钢筋混凝土墩柱压弯性能试验研究的基础上,利用大型非线性有限元软件ABAQUS对试验墩柱进行模拟仿真分析,较系统地研究混凝土剪胀角、黏性系数和混凝土受拉、受压损伤变量对仿真结果的影响,以及墩柱中高强纵筋的配筋率和布置位置对其抗震性能的影响。结果表明:剪胀角、黏性系数对墩柱承载力的计算值有较大影响,考虑损伤变量能更好地模拟墩柱屈服后刚度的退化;通过合理的参数选择,可以使仿真计算结果与试验实测值基本相符;高强纵筋布置在墩柱受力面的中间位置对墩柱抗震更有利。     

压弯剪扭复合受力下空腹式槽钢混凝土L形截面柱抗震性能试验研究

为研究槽钢混凝土L形截面柱的抗震性能,对6个L形截面柱开展了压弯剪扭复合受力下的拟静力试验。通过试验观察L形柱的破坏特征,得到其荷载-位移、扭矩-扭转角滞回曲线以及主要试验阶段的特征点参数。基于实测数据,重点分析扭弯比和肢高肢厚比对L形柱的滞回曲线、刚度退化以及延性系数等受力性能的影响。结果表明：L形柱的破坏模式可根据扭弯比的大小分为弯曲破坏、弯剪破坏、弯扭破坏以及扭剪破坏。荷载-位移滞回曲线呈较饱满的弓形,扭矩-扭转角滞回曲线出现“荷载跌落”现象。扭矩的存在使得构件的损伤更严重,耗能更大。当扭弯比为0.89、肢高肢厚比为3.0时,L形柱的延性较好,其延性系数满足规范要求;当扭弯比为0.25、肢高肢厚比为2.5时,L形柱具有较好的抗倒塌能力,其层间位移角满足规范要求。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受火后抗震性能试验研究及有限元分析

为研究箍筋锈蚀钢筋混凝土柱的火灾反应及其火灾后的抗震性能,设计并制作4根尺寸及配筋相同的钢筋混凝土柱,以锈胀裂缝为损伤指标,对混凝土柱的箍筋进行电化学加速锈蚀试验,得到箍筋不同锈蚀率的混凝土柱。对RC柱进行限时受火试验,研究箍筋不同锈蚀率的混凝土柱的高温反应。对历经高温的钢筋混凝土柱进行低周水平反复荷载试验,并利用ANSYS进行有限元分析,探究受火后锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能变化规律,分析建模方法的可靠性。研究表明：箍筋锈蚀将导致钢筋混凝土柱截面温度场畸变;锈蚀箍筋对受火后钢筋混凝土柱抗震性能影响显著,锈蚀率越高,耗能能力越低,刚度和延性退化越严重;有限元分析与试验结果吻合较好,模拟方法可行;提出了高温后箍筋锈蚀钢筋混凝土柱受剪承载力计算式,可供箍筋锈蚀火灾后钢筋混凝土柱安全性鉴定参考。     

配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明:配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.