S-Clip箍筋约束混凝土轴心受压短柱三维有限元分析

基于提高钢筋混凝土短柱抗震性能的要求,采用复合箍筋使得配筋量加大,施工质量不易保证.一种新型配筋方式S-Clip箍筋,可大大简化施工工序,确保施工质量.目前已有大量试验验证该种配筋形式的有效性,鉴于试验的局限性,本文应用三维有限元分析软件COM3D对S-Clip箍筋约束混凝土柱的轴心受压性能进行了分析,分析了混凝土强度等级、纵筋配筋和箍筋配置方式对箍筋约束混凝土柱力学性能的影响,以进一步研究S-Clip箍筋的性能,为工程设计与应用提供参考.     

高强箍筋约束混凝土轴心受压性能分析

在高强箍筋约束混凝土轴心受压试验研究的基础上,对高强箍筋约束混凝土进行了三维非线性有限元分析,与试验结果比较吻合较好;通过数值模拟分析了箍筋间距、箍筋强度及箍筋形式等对约束混凝土轴压性能的影响,分析了箍筋受力与混凝土截面应力分布,揭示了箍筋与混凝土在轴压下的相互作用,探讨了箍筋对混凝土的约束机理;结果表明,通过合理选择有限元分析模型,可较好地预测箍筋约束混凝土柱的轴心受压性能.     

箍筋约束高强砼短柱受力性能的试验研究

通过８根轴压、６根小偏压箍筋约束高强砼短柱的试验，研究了箍筋约束作用对单轴受压时应力－－应变关系及相关参数的影响。分析了箍筋形式、配箍率等参数对柱延性的作用，并对小偏压柱强度和变形性能进行了探索。在试验研究的基础上，提出了约束高强砼的应力－应变关系全曲线及相关参数的计算表达式。     

矩形箍筋对钢筋混凝土短柱承载力提高的分析

建立了钢筋混凝土轴心受压短柱非线性有限元模型，分析了含箍特征值λv和箍筋间距s对矩形箍筋柱的受压承载力的影响，得到了柱的受压承载力的提高随不同强度的混凝土、不同λv的箍筋的变化规律．     

焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

为研究焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱的抗震性能,首先进行了5根配置焊接复合箍筋的钢筋混凝土短柱和3根普通箍筋的钢筋混凝土短柱(作为对比)抗震拟静力试验,并对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能指标、强度刚度退化、抗剪承载力等进行了对比分析.结果表明,焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱与普通箍筋短柱的抗震性能各项指标两者基本一致或稍有提高,其中破坏过程相似,呈现出剪切破坏及部分剪切粘结型破坏形态,各构件滞回曲线表现出明显的"捏拢"效应,延性、耗能能力及强度刚度退化速度两者相当,同时均为明显的脆性破坏,但其位移延性均在3.58~5.52之间,表现出较好的延性抗震能力,表明焊接复合箍筋可用于工程实践和推广.     

FRP加筋混凝土短柱受压性能试验研究

纤维聚合物筋FRP(Fiber Reinforced Polymer)的耐腐蚀、抗拉强度高、重量轻、非磁性等特点使其在土木工程中的应用前景十分广阔.首先对我们自己研制的GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋进行了常温下的受压试验,得到了GFRP筋和CFRP筋的抗压强度与抗压弹性模量;然后对GFRP、CFRP、CFRP与GFRP混合加筋混凝土短柱以及钢筋混凝土短柱进行了轴心受压试验,得到了加筋混凝土短柱的极限承载力、荷载-变形关系曲线、破坏形式和加强筋与混凝土的荷载-应变分布曲线,并将试验结果进行比较.结果表明:在没有约束的条件下,GFRP筋的抗压强度高于CFRP筋;在有约束的条件下,CFRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于GFRP加筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的抗压强度高于钢筋混凝土短柱的抗压强度;FRP加筋混凝土短柱的协同工作性和钢筋混凝土短柱的协同工作性相比较差.     

钢管再生混凝土短柱承载性能有限元分析

为了分析钢管再生混凝土短柱承载性能的影响因素,试验设计了3个不同偏心距的方套方中空夹层钢管再生混凝土短柱进行单调加载,用于验证所建立有限元模型的正确性;并利用得到验证的有限元模型设计了三种截面类型（方套方中空截面、方套圆中空截面、方实心截面）共7个钢管再生混凝土短柱试件,并以偏心距及外钢管壁厚为变化参数,运用ABAQUS建立有限元模型进行静力加载分析。得到了不同偏心距及外钢管壁厚下钢管再生混凝土柱的荷载-轴向位移曲线,分析了偏心距及外钢管壁厚对钢管再生混凝土短柱承载性能的影响。分析结果表明：三种类型中方钢管中空夹层再生混凝土短柱随偏心距减小或外钢管壁厚的增加,其承载性能均有所提高;三种截面类型中,方套方中空夹层试件初期刚度最大,极限承载力最高。     

约束混凝土柱配置高强纵筋小偏压性能分析

采用高强箍筋能够对高强混凝土形成有效约束并大幅提高其变形能力,为受压构件中配置高强度纵筋奠定了基础。本文提出采用高强度钢筋（500 MPa 以上）作为高强箍筋约束高强混凝土柱中的纵筋。首先对建立的有限元模型与相同参数下的试验结果进行对比,验证了模型的准确性;然后,采用有限元方法分析了箍筋间距、纵向钢筋配筋率对纵筋应力水平、混凝土强度的影响,结果表明合理的选择箍筋间距,高强纵筋在构件中可发挥较好的作用;最后,探讨了纵向钢筋强度与构件承载力之间的关系,为约束混凝土柱中配置高强纵筋的理论研究与应用提供了参考。     

离心螺旋筋管混凝土短柱偏心受压承载力的实验研究

本文分析了40根离心螺旋筋管混凝土短柱的偏心受压实验结果.实验取螺筋间距和偏心距两种指标作为主要参数.实验结果表明,该种短柱的破坏可分为大、小偏压两种破坏形态.在纯弯时不计"套箍"强化的基础上得到了大、小偏压承载力公式.计算结果与实验结果吻合较好.     

复合方箍约束混凝土轴心受压短柱承载力计算

在已有试验数据的基础上，分析了轴心受压下复合方箍约束砼 抗压强度随含箍特征值λＶ和箍筋间距Ｓ的变化规律，提出了方箍约束砼轴心受压短柱承载力的计算公式，该公式适用于强度砼和高强度砼。     

CFRP加固高强混凝土柱试验及有限元分析

为研究CFRP加固高强混凝土柱的抗震性能,通过实验数据,采用有限元的方法,对在轴向压力和单调水平荷载作用下CFRP加固高强钢筋混凝土柱抗震性能进行了模拟,并与试验数据对比.主要考虑了轴压比、纤维加固量及加固形式等试验参数.分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到改善,验证了此种抗震加固方法的有效性,并为试验和加固工程施工提供了一种有效的分析方法.     

双向偏压钢筋混凝土柱的有限元分析模型

为实现钢筋混凝土柱的高效精确分析，建立了基于纤维积分法的可用于任意截面双向偏压钢
筋混凝土柱材料和几何非线性分析的有限元模型。基于混凝土和钢筋的非线性应力-应变关系，引入
Rodriguez截面分析模型，按边界顶点把混凝土截面划分成若干个梯形单元，通过对纤维直接积分导出截
面切线刚度矩阵，并基于空间非线性杆单元理论建立标准有限元公式。利用该分析模型对双向偏心受压钢
筋混凝土试验柱进行极限承载力分析计算，结果表明所提出的有限元模型具有较高的计算精度；通过采用
纤维积分法来替代传统的截面分块或分条法，显著提高了计算效率。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明：钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%~109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏压性能试验

采用复合螺旋箍筋约束混凝土柱,能在提高混凝土核心强度的同时,实现高延性,可支撑高地震设防烈度区重要结构的设计建造.以箍筋间距与轴向力偏心距为基本参数,完成了6根复合螺旋箍筋约束混凝土柱偏心受压试验,并与同条件下两类常规复合箍筋柱进行对比.获得了轴向力-侧向变形关系、轴向力-箍筋应变关系及轴向力-压区边缘混凝土压应变关系等,发现不同螺距/间距及偏心距下试验柱先后出现纵筋屈服与混凝土压碎的破坏模式.试验结果表明,破坏时采用不高于80 mm螺距/间距的复合螺旋箍筋柱正截面承载力及以柱高中点侧移定义的位移延性系数较常规螺旋箍筋柱有一定提高.结合试验结果,发现偏压复合螺旋箍筋柱破坏机制与螺旋箍筋强核心约束和外围方形箍筋次约束的复合作用明显相关,破坏主要是核心螺旋箍筋约束失效后混凝土压碎引起,而外围复合箍筋在峰值荷载后对混凝土仍具有一定约束作用.基于破坏机制,区分了两类约束区对柱承载力贡献,提出了复合螺旋箍筋柱偏压承载力计算方法.     

CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱的非线性有限元分析

利用ANSYS软件建立了CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱、钢管混凝土柱、素混凝土柱对比柱的三维有限元模型,并对比分析上述3种构件在轴压作用下的延性和极限承载力的差异.研究结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力比钢管混凝土柱有较大提高(模拟的单层粘贴构件约提高11％,双层粘贴构件约提高25％),且整体刚度好,表现为弹性阶段轴向位移小,当CFRP断裂后,钢管能继续提供塑性支持;钢管混凝土柱的极限承载力比素混凝土柱提高约4倍,延性也得到很大改善;ANSYS模拟值与文献[1]中的试验值和计算值吻合较好.     

型钢混凝土异形柱框架角节点的承载力及其有限元分析

为了研究型钢混凝土异形柱框架角节点的抗震性能,进行了四个模型试件的低周反复荷载试验.结果表明,型钢混凝土异形柱框架角节点的滞回曲线饱满,抗震性能良好.在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS对试件进行了模拟分析,并与试验结果进行对比.二者符合较好.进而对承载力的影响因素进行了分析.结果表明:在一定范围内,轴向压力能提高试件的抗剪承载力;随着配钢率的增大,试件的抗剪承载力逐渐增大,在轴压比较小时,抗剪承载力增幅较大,当轴压比较大时,抗剪承载力增幅较小;水平荷载合力作用点的位置对试件的抗剪承载力影响较小.     

CFRP筋钢筋混凝土剪力墙自复位性能试验研究

通过对1片钢筋混凝土剪力墙和4片配有碳纤维增强聚合物(CFRP)筋的剪力墙的低周反复荷载试验,在分析试验中测得的裂缝宽度、裂缝的发展和分布形态、侧向变形的基础上,研究了在钢筋混凝土剪力墙的适当位置部分或全部配置CFRP筋对剪力墙的残余裂缝和残余变形等自复位性能的影响规律。研究结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,配有CFRP筋的剪力墙的开裂荷载较低,裂缝较多,裂缝分布分布范围较广,墙体的最大裂缝宽度、残余裂缝宽度和侧向残余变形分别降低了60%、70%和90%,说明在剪力墙中合理配置CFRP筋能使剪力墙具有优异的自复位性能。     

加固混凝土梁的有限元分析及优化设计

用有限元理论分析碳纤维增强材料(CFRP)约束混凝土梁的加固效应,并与试验结果比较,结果表明通过合理选择有限元分析数值模型,可较好地模拟CFRP布约束混凝土梁的受力性能,在此基础上进一步对CFRP约束的混凝土梁的受力进行非线性仿真分析,论证CFRP加固混凝土梁的优化设计问题。     

双钢管混凝土柱轴压承载力的有限元分析

基于混凝土的塑性损伤模型及钢材的塑性流动模型,建立了双钢管混凝土轴压柱有限元模型.在此基础上,对双钢管混凝土轴压短柱的载荷-位移曲线进行了研究,重点分析了内外钢管之间的相互作用机理,影响该组合柱力学性能的主要因素.结果表明,内径大小及厚度的变化,对外径的约束力有明显的影响;同时,外径尺寸的变化对内径的约束力也有影响;试件的承载力随着核心混凝土强度、内外钢管的直径及壁厚的增大而增加.计算结果和试验结果总体上吻合良好.     

钢筋混凝土空心楼盖的有限元分析

为了了解混凝土空心楼盖的内力分布规律和变形特征,利用ANSYS有限元软件建立混凝土空心楼盖的有限元分析模型,并对其在竖向均布荷栽作用下的情况进行模拟。分析得出空心楼盖在四边固支的条件下容易出现应力集中的部位以及竖向位移的特征,对今后的工程设计有一定的指导作用。