单调与反复竖向荷载作用下无黏结预应力型钢混凝土框架受力性能试验研究

对两榀无黏结预应力型钢混凝土（PSRC）框架进行了试验研究,分别施加单调与反复竖向荷载,分析并比较不同竖向荷载形式下无黏结PSRC框架的受力特征及其差异,以研究反复荷载作用对其受力性能的影响。试验结果表明：无黏结PSRC框架开裂后刚度不发生明显变化,具有优良的承载力及延性,单调荷载作用下框架的计算延性指标约为3.36;反复荷载作用下,其滞回曲线较为丰满,呈现一定的“捏拢”效应,最大能量耗散系数为1.36;达到极限荷载前,两框架的刚度、所受荷载值及正向作用下的裂缝开展情况基本接近,力加载阶段框架梁上最大裂缝宽度分别为0.11mm和0.08mm,反复荷载对结构性能的退化作用不明显;极限荷载作用后,单调荷载下框架所受荷载下降平缓,而反复荷载作用下框架所受荷载快速下降,且随着变形增大,速度变快。基于OpenSEES程序对竖向反复荷载作用下的无黏结PSRC框架的受力性能进行了模拟,其荷载-位移计算曲线与试验结果吻合良好。     

无黏结预应力型钢混凝土梁-型钢混凝土柱框架抗震性能研究

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)结构的抗震性能,对1榀由UPSRC梁和型钢混凝土(SRC)柱构成的8.2 m跨长框架进行了水平反复加载试验。根据已有文献中普通SRC及有黏结预应力型钢混凝土(BPSRC)框架的试验结果,对比研究了UPSRC框架的破坏机制、刚度退化、能量耗散以及残余变形等抗震特性。结果表明：水平反复荷载作用下UPSRC框架在梁端及柱底位置形成塑性铰,以截面受弯破坏为主;达到80%的峰值荷载设计值后卸载,梁端预应力布置侧的裂缝均基本闭合;UPSRC框架的耗能能力和变形恢复能力介于SRC框架和BPSRC框架之间,SRC框架耗能能力最强,而BPSRC框架自恢复能力最优。另外,设计了4个分别采用UPSRC、BPSRC、SRC及普通无黏结预应力混凝土(UPC)梁的两跨三层平面框架模型,且各梁按受弯承载力相近原则设计。其中,UPSRC梁的总含钢量高于UPC梁的,但低于SRC梁的。利用OpenSEES程序对4个模型进行动力时程分析,对比发现,各框架中梁的总用钢量越大,梁端的损伤程度会降低,但相应的柱端损伤更严重。     

预应力型钢混凝土框架梁试验研究及抗裂度分析

基于两榀大尺度后张有粘结预应力全型钢混凝土框架的静力试验,对预应力型钢混凝土框架梁的抗裂度进行了测试和理论研究。应用混凝土基本原理、GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》和ACI318—05规范中抗裂度公式推导了考虑次轴力的预应力型钢混凝土框架的抗裂度计算公式,用试验值进行验证。结果表明：按照混凝土基本原理推...     

部分外包型钢混凝土试件黏结滑移性能试验研究

部分外包型钢混凝土是一种将H型钢外包在混凝土外侧的新型组合结构,通过对10根部分外包型钢混凝土试件在单调荷载下的标准推出试验,研究了试件在黏结滑移状态下的破坏形态、裂缝模式、荷载-滑移特性、型钢应变分布。试验结果表明:型钢锚固长度、横向配箍率、栓钉位置是影响黏结滑移性能的主要因素,其中,型钢锚固长度影响最小;当横向最小配箍率为0. 3%时,黏结滑移性能对总体黏结作用贡献最大;当栓钉布置于型钢腹板时,试件平均黏结强度提升46%,影响最为显著。     

缓黏结预应力混凝土梁应力传递机理试验研究及有限元分析

为了研究对缓黏结预应力混凝土梁的应力传递机理,于工程现场选取一根缓黏结预应力混凝土梁作为试验监测对象,寻找监测过程中混凝土的应力变化规律,得出试验梁混凝土的应力传递机理,并与传统预应力混凝土结构预应力传递规律进行简单对比;通过ANSYS有限元分析软件,对试验梁进行建模,对试验梁在张拉阶段和缓黏结剂黏结硬化阶段进行模拟计算,同试验结果进行对比,同时模拟试验梁正常使用过程中受力情况,分析试验梁危险截面并提前预防。     

无黏结预应力混凝土梁残余预应力计算

通过试验结合理论分析,找出对预应力较为敏感的静力影响参数,推算出了对后张法无黏结预应力混凝土梁残余预应力计算公式。充分考虑工程实际,提出了如何对计算公式中的参数根据实际情况进行修正。为探索混凝土结构的残余预应力的准确检测与推算做出了尝试。     

预应力型钢混凝土双坡框架抗震性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土双坡框架的抗震性能和破坏机理,基于同等承载能力条件设计缩尺比为1∶4的1榀预应力混凝土双坡框架(PC-F)和1榀预应力型钢混凝土双坡框架(PSC-F),并对其进行竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的加载试验,得到框架的裂缝开展和分布及破坏形态特征、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、等效黏滞系数、总耗能和位移恢复能力等抗震性能指标。试验结果表明：同等承载力条件下,预应力型钢混凝土双坡框架具有更优越的抗剪能力和抗震性能;相较于预应力混凝土双坡框架,预应力型钢混凝土双坡框架的开裂荷载提高了70%;型钢的存在使得预应力混凝土双坡框架的破坏机制由两铰(柱-斜坡梁节点)破坏转变为四铰(柱-斜坡梁节点、斜坡梁-水平梁节点)破坏,每个塑性铰部位呈现典型的弯曲延性破坏特征;相较于预应力混凝土双坡框架,预应力型钢混凝土双坡框架滞回环近似梭形更加饱满,峰值荷载后承载力退化及刚度退化更加缓慢,位移延性系数、等效黏滞阻尼系数、总耗能分别提高了9.27%、30.6%、53.5%,位移恢复能力系数降低27.5%。     

型钢与钢纤维混凝土界面黏结性能及损伤耗能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将构件中钢筋笼替换成钢纤维,形成型钢-钢纤维混凝土组合结构。型钢与钢纤维混凝土间的黏结性能是保证两种材料共同工作的基础,通过8个圆形截面试件与8个方形截面试件的标准推出试验,研究在不设置钢筋笼的情况下型钢与钢纤维混凝土之间的黏结性能,获得了荷载-滑移曲线、黏结强度、界面耗能等重要性能指标。结果表明：加载端与自由端的荷载-滑移曲线存在较为明显的差异,并且当荷载达到峰值承载力时,曲线的差异性表现的最为明显。圆形试件总体表现出较方形试件更好的界面黏结效果,其名义黏结强度最大可达到1.913MPa,残余黏结强度最大为0.707MPa,而方形试件相应的指标最大值分别为1.496MPa和0.609MPa。混凝土保护层厚度与黏结长度越大,受力过程中界面能够储存的黏弹性变形能越大。     

预应力型钢混凝土短期刚度试验研究

通过两榀预应力型钢混凝土框架的静力试验研究表明,预应力型钢混凝土（PSRC）框架梁的平均应变基本符合平截面假定,荷载-挠度曲线可近似为三折线。在试验的基础上,根据预应力型钢混凝土受弯构件的特点,运用刚度叠加法和＂双直线法＂,推导了PSRC梁受弯刚度的计算公式。通过理论计算值与试验值的对比分析,采用公式计算的挠度与试验值...     

型钢部分包裹混凝土黏结滑移性能试验研究

通过对4个型钢部分包裹混凝土试件进行推出试验,分析了界面埋置长度、混凝土强度对其黏结性能的影响,得出其黏结-滑移曲线,研究结果可为工程设计提供参考。     

无粘结预应力混凝土梁的非线性分析

以有限元理论为基础,考虑了混凝土和钢筋的材料非线性和几何非线性,利用通用有限元软件ABAQUS建立了无粘结预应力钢筋混凝土梁的全过程分析模型,分析并模拟了梁在三分点荷载作用下加载到破坏的全过程,实例计算表明,该模型具有较好的精度。     

高温下无黏结预应力混凝土受弯构件的非线性有限元分析

采用混凝土和钢筋的增量型温度-应力耦合本构模型,在充分考虑高温下无黏结预应力筋总变形协调条件和其对梁单元有限元列式影响的基础上,将无黏结预应力筋内力与未知结点位移共同作为待求列矢,推导高温下无黏结预应力混凝土受弯构件非线性有限元全过程分析的增量有限元格式,建立其高温下非线性有限元计算模型,并提出其非线性有限元平衡方程组的求解方法,编制NAUPCLF非线性有限元程序,并对进行的高温试验及有关试验资料完成实例计算。结果表明,计算数值基本能反映其高温下变形及预应力筋应力的变化规律,计算理论较充分地表现了无黏结预应力混凝土受弯构件的无黏结特性及高温受力特点,可为建立高温下无黏结预应力混凝土受弯构件的耐火极限计算方法、进一步深入研究预应力混凝土结构的抗火性能和完善其基于抗火特性的设计方法提供手段和参考。     

预应力钢筋混凝土成品梁静载试验研究

从我国公路和城市桥梁施工的现场条件出发，着重论述了试验荷载确定的新方法，并系统地阐述了预应力钢筋混凝土单片成品梁静载试验的实用方法，以期对我国的公路桥梁建设的检测工作提供技术支撑。     

无粘结预应力混凝土框架火灾下的温度反应分析

火灾中影响无粘结预应力结构反应的因素较多，其中结构在火灾时对温度的反应是研究结构抗火性能的重要方面。本文通过模拟真实火灾环境，对4榀无粘结预应力混凝土框架进行了火灾试验，测出了在火环境下结构的温度场分布情况，并用计算机模拟温度场，从而为结构理论分析提供了温度数据。     

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

采用预应力碳纤维布对钢筋混凝土梁进行增强加固,能够充分发挥碳纤维布高强的性能,提高加固效果。组合利用Visual Basic,Fortran以及Surfer等计算程序,编制了完整的预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析程序,程序具有良好的操作界面、高效的计算速度以及直观的显示过程。在程序编制过程中,考虑了碳纤维布与混凝土之间的粘结滑移关系。通过与3根室内试验梁结果进行对比,可知程序计算得到的承载力、荷载-挠度曲线以及CFRP应变曲线都与试验值较吻合。     

Quasi-static test and finite element analysis on solid-web steel reinforced concrete exterior frame with special-shaped columns

为研究实腹式型钢混凝土异形柱边框架的抗震性能,对1榀缩尺比为1/2.5的两跨三层框架模型进行低周反复荷载试验,对其滞回曲线、层间位移角、延性及耗能进行了分析,结果表明,该框架滞回曲线饱满,抗震性能好。在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对试件进行了有限元模拟,并将计算结果与试验结果进行对比,结果显示,两者较为符合。实腹式配钢型钢混凝土异形柱边框架极限荷载较试验值偏大3.31%,极限荷载对应的位移较试验值偏小12.96%,刚度较试验值高。对P-Δ曲线的影响因素进行了分析,结果表明：随着轴压比的增大,框架的水平承载力降低,延性降低。增大肢高肢厚比、梁柱屈服弯矩比,能够较大地提高框架的水平承载力和初始阶段的刚度,但框架的延性有减小的趋势。随着混凝土强度、型钢屈服强度的增大,框架的水平承载力提高,但位移延性没有明显变化。     

实腹式型钢混凝土异形柱边框架拟静力试验及有限元分析

为研究实腹式型钢混凝土异形柱边框架的抗震性能,对1榀缩尺比为1/2.5的两跨三层框架模型进行低周反复荷载试验,对其滞回曲线、层间位移角、延性及耗能进行了分析,结果表明,该框架滞回曲线饱满,抗震性能好。在试验研究的基础上,利用ABAQUS软件对试件进行了有限元模拟,并将计算结果与试验结果进行对比,结果显示,两者较为符合。实腹式配钢型钢混凝土异形柱边框架极限荷载较试验值偏大3.31%,极限荷载对应的位移较试验值偏小12.96%,刚度较试验值高。对P-Δ曲线的影响因素进行了分析,结果表明：随着轴压比的增大,框架的水平承载力降低,延性降低。增大肢高肢厚比、梁柱屈服弯矩比,能够较大地提高框架的水平承载力和初始阶段的刚度,但框架的延性有减小的趋势。随着混凝土强度、型钢屈服强度的增大,框架的水平承载力提高,但位移延性没有明显变化。     

空腹式型钢混凝土异形柱中框架拟静力试验及有限元分析

通过1榀缩尺比为1/2.5的两跨三层的空腹式型钢混凝土(SRC)异形柱中框架在水平反复荷载作用下的试验研究,获得其荷载-位移滞回曲线及最终破坏形态,分析其结构延性、层间位移角及耗能性能。结果表明,空腹式SRC异形柱中框架滞回曲线饱满,弹塑性层间变形能力强,延性及耗能能力良好。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件对该结构进行了非线性有限元分析,研究空腹式SRC异形柱框架的承载力、刚度退化以及出铰机制。有限元分析得出的结果与试验实测结果吻合较好;在此基础上对该结构进行参数分析,研究轴压比、混凝土强度、型钢屈服强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比等参数对其力学性能的影响。结果表明：增大混凝土强度、柱肢高肢厚比、梁柱线刚度比以及梁柱屈服弯矩比,能够提高结构的水平承载力和弹性刚度,但对结构延性的影响不大;随着轴压比和型钢屈服强度的增大,结构弹性刚度均变化不大,但增大轴压比,结构水平承载力和延性均降低,增大型钢屈服强度,能够同时提高结构水平承载力和延性。     

无粘结预应力混凝土梁的ABAQUS有限元模拟

在ABAQUS有限元软件中,由于无粘结预应力混凝土中的预应力筋与混凝土的接触关系难以按有粘结混凝土那样的常规方法建立,因此采用ABAQUS软件建立有粘结预应力混凝土模型较为普遍,而建立无粘结预应力混凝土模型则比较少。基于此原因,提出一种处理无粘结筋与混凝土接触关系的改进方法——引入局部坐标的Coupling方法,通过已有的一个实例——抛物线布筋的无粘结预应力筋混凝土简支梁,介绍基于ABAQUS建模的全过程,并进行计算值与试验值的验证。结果表明该模拟方法的准确性和可行性。     

无粘结预应力混凝土施工技术

结合工程实例，阐述了无粘结预应力混凝土施工工艺和施工特点，并对其结构预应力筋的下料、制作及张拉方法作了介绍，确定了工艺流程，提出了具体的操作要点。