爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土构件和结构的动力响应较之地震荷载和静态荷载作用下要复杂得多。运用有限元显式动力分析软件LS-DYNA,建立了典型钢筋混凝土柱的三维有限元模型,该模型对钢筋混凝土采用分离式建模,并且考虑了材料的应变率效应和钢筋与混凝土间的粘结滑移。在该有限元模型的基础上,通过对爆炸荷载作用下钢筋混凝土柱动态响应的数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下可能的破坏模式及其规律。同时,运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土轴心抗压强度、纵筋配筋率和配箍率等参数对钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的动态响应的影响,在数值模拟结果的基础上,分析提出了钢筋混凝土柱抗爆设计时应当注意的问题。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,钢筋混凝土柱的破坏模式不仅和自身的特性有关,还取决于爆炸荷载的类型。提高柱截面惯性矩和混凝土轴心抗压强度,能够显著降低钢筋混凝土柱在爆炸荷载作用下的柱中水平位移,从而提高其抗爆性能。增加配箍     

考虑粘结滑移的RC柱抗爆性能影响因素分析

在考虑粘结滑移影响的前提下,对不同的纵筋配筋率、箍筋间距和轴压比的RC柱在典型爆炸荷载作用下进行了抗爆分析,以最大程度的提高RC柱的抗爆性能。     

近爆荷载作用下PC柱动力响应及破坏模式数值模拟研究

随着装配式建筑在我国的推广应用越来越广泛,装配式构件在爆炸荷载下的性能值得深入研究.利用LS-DYNA显示动力分析软件对PC柱在近爆荷载下的动力响应及破坏模式进行数值模拟分析.计算了PC柱在8 kg TNT爆炸当量,爆炸距离(TNT炸药中心至结构表面)为0.6 m,比例距离为0.3 m/kg1/3动力响应,分析轴压比、混凝土强度等级、截面惯性矩以及箍筋、纵筋配筋率对PC柱抗爆性能的影响,并与普通RC柱进行了对比研究.研究发现,有无轴压比对PC柱的抗爆性能影响很大,存在轴压比的时,PC柱的侧向位移明显较小.提高混凝土等级,增大截面惯性矩以及增加纵筋配筋率均可提升PC柱抗爆性能,箍筋配筋率影响较小.在相同模拟工况下,RC柱与PC柱破坏形式有所不同,PC柱表现出了更好的抗爆性能.     

侧向撞击作用下钢筋混凝土柱动力响应的有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,对钢筋混凝土柱在侧向撞击作用下的动力响应进行了数值模拟分析。运用参数化分析方法,研究了截面惯性矩、混凝土抗压强度、纵筋配筋率和箍筋间距等参数对钢筋混凝土柱中节点位移的影响。计算结果表明:增加纵向配筋率与截面尺寸可以显著降低柱中节点位移,而增加箍筋配筋率的效果不明显。     

负载下活性粉末混凝土钢筋网加固足尺混凝土柱轴压性能试验研究

为提高负载下钢筋混凝土(RC)柱的轴心抗压性能,使用活性粉末混凝土钢筋网(RPCSM)对负载下的RC足尺柱进行加固,设计制作了7根RC方柱试件,其中1根未加固对比柱、1根端部箍筋加密加固柱、2根RPCSM加固柱、3根端部箍筋加密RPCSM加固柱。考虑加固层厚度、钢筋网配筋率和端部箍筋加密对轴心受压RC柱性能的影响,进行了试验研究并分析了各试件的破坏模式、荷载-变形关系和应变变化规律。结果表明：加固柱的承载力提高了2.81～3.82倍;原混凝土柱与RPCSM加固层界面粘结可靠,共同工作良好;随着钢筋网配筋率的提高以及加固层厚度的增加,端部箍筋加密后整体性的提高,承载力和轴向变形能力提高,但延性有所下降。结合规范和破坏机理,给出了承载力计算公式,以促进该加固技术的推广。     

配筋率对混凝土柱侧向抗撞击性能影响的试验研究

通过对钢筋混凝土框架柱在侧向撞击荷载作用下动力响应的试验研究,考察侧向撞击荷载加载速率、纵筋配筋率及箍筋配筋率对钢筋混凝土框架柱破坏形态和侧向承载力等性能的影响。试验结果表明,提高纵筋配筋率可以提高框架柱侧向承载力,加载速率大,提高幅度也大。箍筋间距是框架柱破坏模式的主要影响因素。当箍筋间距较大时,易发生剪切破坏,反之...     

HRB600钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根HRB600钢筋、1根HRB500钢筋混凝土短柱和2根素混凝土短柱进行轴心受压试验,分析不同配筋率、混凝土强度、钢筋强度、长细比对钢筋混凝土柱轴压性能的影响,提出HRB600钢筋的抗压强度设计值,分析GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中关于轴心受压承载力计算公式的适用性。研究结果表明:随着纵筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度的提高,轴压短柱的峰值荷载增大;轴压短柱峰值应变随混凝土强度提高而减小,随钢筋强度提高而略有增大,纵筋配筋率和长细比对峰值应变影响较小;HRB600钢筋抗压强度设计值取为500 MPa,HRB600钢筋混凝土短柱与普通钢筋混凝土短柱的受力性能相似,轴心受压承载力可以按照GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中规定的受压承载力公式进行计算,具有足够的安全储备。     

GFRP套管钢筋混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究GFRP套管钢筋混凝土短柱的轴压力学性能,进行了22个GFRP套管钢筋混凝土短柱和6个无GFRP套管约束的钢筋混凝土短柱对比试验。研究了影响GFRP套管钢筋混凝土组合短柱轴压力学性能的主要因素,包括GFRP套管不同的受力方式、混凝土强度、纵筋配筋率等。试验结果表明:由于GFRP套管的约束,提高了核心混凝土的强度,增大了核心混凝土的变形能力;GFRP套管在不同的受力方式下,组合短柱的轴压承载力和变形基本相同;GFRP套管内配置纵筋可提高GFRP套管混凝土短柱的轴压承载力,适当提高纵筋配筋率可改善短柱的延性。根据试验结果及现有FRP管约束混凝土轴心抗压强度计算公式,建议了GFRP套管钢筋混凝土短柱承载力计算公式,计算结果与试验结果基本吻合。     

汽车撞击和爆炸共同作用下钢筋混凝土柱的动力响应与破坏模式

运用ANSYS/LS-DYNA软件分别建立了钢筋混凝土柱、汽车、炸药及空气等模型,对模型的有效性进行了模拟验证;采用全过程分阶段数值模拟方法研究了不同参数对钢筋混凝土柱动力响应的影响,并对柱的破坏模式进行了分析。结果表明:汽车速度、炸药量的增加都会不同程度地加大柱中水平位移;柱截面惯性矩及箍筋配筋率的增加均对柱的抗冲击能力有不同程度提高;混凝土轴心抗压强度和纵筋配筋率的提高虽然使柱中水平位移有所降低,但在一定范围内降低值并不是很大;柱的破坏模式主要包括局部破坏、整体弯剪破坏和整体剪切破坏。     

冲击载荷作用下钢筋混凝土结构动力响应仿真及损伤机理

为了进一步考察钢筋混凝土在受到荷载冲击时的动态响应结果,以期为今后工程钢筋混凝土应用提供指导,借助于专业有限元分析软件,采用仿真模型进行研究,在改变冲击荷载能量(钢球速度和质量)以及钢筋混凝土性能参数(抗压强度和配筋率)条件下,考察钢筋混凝土柱的柱中水平位移。结果显示,钢筋混凝土受到不同载荷冲击时,柱中水平位移不同,并且配筋率和轴心抗压强度对会影响水平位移。结论:为了提高钢筋混凝土,可以适当提高混凝土抗压能力,但不宜超过50 MPa,配筋率为0.019时比较经济,并且要结合工程实际情况来优化。     

BFRP筋海砂再生混凝土柱轴压性能研究

通过30根BFRP筋海砂再生混凝土（Sea-sand recycled aggregate concrete,SRAC）柱的轴心受压试验,探究BFRP纵筋配筋率、BFRP箍筋间距和再生骨料取代率等因素的影响。试验发现：BFRP筋柱的破坏过程与钢筋混凝土柱较为相似。随着混凝土中再生砖骨料含量的增加,试件承载力相应降低;为提高柱承载力,当其他参数相同时,可适当提高BFRP纵筋配筋率;减小箍筋间距,试件延性明显改善,但承载力提高幅度较小。     

钢筋混凝土柱端部箍筋配置对抗震性能的影响

对3根截面尺寸与纵向受力钢筋配置相同但两端箍筋配置不同的钢筋混凝土柱进行地震模拟试验,研究了钢筋混凝土柱在地震作用下,柱端端部或柱端腹部箍筋进行加密对柱水平承载力、柱端纵向受力钢筋变形及裂缝产生的影响。试验结果表明:对柱端端部箍筋加密,可以提高钢筋混凝土柱的水平承载力;在转角覫=1/33范围内反复荷载作用下,对柱端端部箍筋加密,可以提高钢筋混凝土柱的整体强度;在转角覫=1/50范围内,钢筋混凝土柱在持续反复荷载作用下,对钢筋混凝土柱端某一部位的箍筋加密,可以减小反复荷载作用对该部位的纵向受力钢筋变形;对钢筋混凝土柱端箍筋加密,对混凝土柱受压区的裂缝产生没有太大影响,但可以减小受拉区箍筋加密区域的裂缝生长。     

500MPa级细晶粒钢筋混凝土构件轴压试验研究

通过对8根采用500 MPa级细晶粒钢筋作为受力纵筋和1根采用HRB400级钢筋作为受力纵筋的混凝土轴心受压构件受力性能的试验,得到了纵向受压构件荷载-应变曲线,分析了混凝土强度、箍筋体积配箍率及纵筋配筋率对混凝土受压峰值应变的影响.研究结果表明,随着混凝土强度、箍筋体积配箍率的提高,混凝土的受压峰值应变也会提高.根据试验结果,为了简化计算,建议500 MPa级细晶粒钢筋的抗压强度设计值f′y=420 MPa.     

爆炸荷载作用下箍筋加密RC简支梁抗爆性能分析

基于有限元分析软件LS-DYNA数值模拟了爆炸荷载作用下箍筋加密前后RC简支梁的损伤破坏,分析了剪跨区和全梁箍筋加密对RC简支梁抗爆性能的影响。研究表明:剪跨区箍筋加密能有效减少梁中裂纹水平,但跨中挠度峰值和钢筋轴向应力较加密前均没有明显变化,全梁箍筋加密较剪跨区箍筋加密对梁抗爆性能提高较多。验证了数值模拟研究RC梁抗爆性能的可行性,对建筑结构抗爆设计具有一定的指导意义。     

环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱抗震性能与损伤评价

为了研究海水珊瑚混凝土柱的抗震性能,以混凝土类型、纵筋配筋率、配箍率和轴压比为主要参数,开展了6个环氧涂层钢筋混凝土柱低周反复荷载试验,分析了柱的破坏形态、承载力、延性和滞回耗能等变化。研究结果表明：环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土具有良好的抗震性能,海水珊瑚混凝土对柱延性、刚度退化有明显影响,而对承载力与耗能能力影响较小;海水珊瑚混凝土柱位移延性系数和承载力较普通混凝土柱降低19.25%与6.67%,而屈服荷载和峰值位移分别提高5.94%、25.90%;环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱耗能能力和滞回特性随纵筋配筋率和轴压比的变化而显著改变;增大配箍率可提高其延性。针对环氧涂层钢筋海水珊瑚混凝土柱提出了骨架曲线模型与抗震损伤评估模型。分析表明,侧移达到弹塑性层间位移角限值时,海水珊瑚混凝土柱纵筋配筋率或配箍率宜分别提高10%、16%,可以使其震损水平与普通混凝土柱相近。     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱抗震性能分析

基于Open Sees中的纤维梁柱单元对6根不同工况下钢筋混凝土柱进行了低周反复荷载作用下的有限元分析,对比分析了在配置相同纵筋条件下,不同箍筋强度和不同箍筋间距的各柱试件的承载力和位移延性,研究表明:加密箍筋能够延缓试件承载力退化,增强核心区混凝土所受约束;减小箍筋间距能够显著提高试件承载力、极限位移和延性,但是对屈服位移影响不大;增大箍筋强度能够小幅提升试件承载力,但对试件变形能力影响不大。     

CFRP筋增强混凝土轴心受压柱的试验研究

通过对5根CFRP筋混凝土矩形柱的轴心受压试验,研究这种新型混凝土柱的受力特点,重点分析CFRP纵筋的配筋率及CFRP箍筋间距对柱承载力的影响。试验结果表明:CFRP筋混凝土轴心受压柱首先发生混凝土压碎破坏,在混凝土被压碎之后如继续加载,则CFRP箍筋或纵筋可能发生破裂或破断。CFRP纵筋对其承载力提高有一定的贡献,但可利用的强度有限;CFRP箍筋间距较密时,对承载力有利,但当超过一定范围后,对承载力的影响可以忽略。     

加固钢筋混凝土柱抗震性能参数影响分析

为研究轴压比、新增纵向钢筋配筋率、新增箍筋的直径及间距对增大截面加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立了加固钢筋混凝土柱有限元模型,通过与加固柱在往复荷载作用下的试验滞回曲线进行比较,验证了模型的有效性,并将模型应用于加固柱的抗震性能分析中。参数分析结果表明:增大截面加固钢筋混凝土柱随轴压比的增加滞回曲线饱满程度降低,屈服后位移循环次数减少,不利于抗震;加固柱的水平承载力和刚度随着新增纵筋配筋率的增加而大幅提升;减小加密区的箍筋间距、增加新增箍筋的直径改善增大截面加固柱的延性性能效果显著。     

中美核安全相关混凝土结构规范抗震措施对比分析

对中国规范与美国规范中核安全相关混凝土结构抗震措施进行了对比分析。结果表明,中美规范核安全相关钢筋混凝土抗震设计对混凝土和钢筋材料的要求基本相同,框架梁纵筋最小配筋率、最大配筋率及最小配箍率、框架梁加密区的长度也基本相同,框架梁实现"强剪弱弯"的能力接近;框架柱纵向钢筋最小配筋率与美国规范的相当,最大配筋率比美国规范略小,框架柱普通箍筋最小体积配箍率与美国规范相比有大有小,框架柱抗震实现"强剪弱弯"的能力是相近的;中国规范实现"强柱弱梁"的能力比美国规范的高。中美规范框架节点区箍筋间距和箍筋最小直径均与框架柱的一致,中国规范框架节点的抗剪安全度比美国规范的略高。中国规范抗震墙的最小配筋率与美国规范是相同的。钢筋抗震锚固长度相差不大。     

钢筋混凝土轴心受压T形柱力学性能研究

针对钢筋混凝土轴心受压T形柱的受力性能,采用有限元分析技术进行非线性数值模拟,计算值与试验值吻合较好,表明论文建立的三维有限元模型是合理的。利用该模型,探讨长细比、混凝土强度、纵筋配筋率、箍筋配箍率等参数对试件力学性能的影响。