预应力与非预应力高性能混凝土梁抗震性能试验研究与有限元分析

基于预应力与非预应力高性能混凝土梁的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、恢复力模型、变形恢复能力、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析。研究表明:非预应力高性能混凝土梁具有良好的抗震性能,中等预应力度的高性能混凝土梁也具有较好的抗震性能。编制了预应力与非预应力高性能混凝土梁基于本构关系的滞回全过程非线性有限元分析程序,程序计算值与试验结果吻合良好。     

预应力混凝土门架及排架结构抗震性能研究

本文在预应力混凝土门架和排架结构低周反复荷载试验和非线性滞回全过程分析的基础上,对其抗震性能进行了研究.研究结果表明,两者均具有良好的抗震性能.本文的研究可以为预应力混凝土门架、排架结构在地震区的推广应用提供科学依据.     

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。     

考虑损伤效应的型钢高强高性能混凝土框架柱恢复力模型研究

为研究型钢高强高性能混凝土框架柱的抗震特性,基于已进行的9榀型钢高强高性能混凝土框架柱低周反复加载试验结果,进一步分析了其滞回特性,并将其骨架曲线简化为带下降段的理想三折线型骨架曲线模型,给出了骨架曲线的确定方法,同时简化了滞回环。通过引入基于损伤的循环退化指数对构件在反复荷载作用下的屈服荷载、硬化刚度、卸载刚度、再加载刚度以及承载力等各项力学性能指标的退化规律进行了描述,建立了基于损伤的型钢高强高性能混凝土框架柱的恢复力模型,给出了具体的滞回规则。结合试验结果,对恢复力模型的有效性进行了验证。研究结果表明：该模型能够较好地描述型钢高强高性能混凝土框架柱在反复荷载作用下的滞回特性,研究结果可为该类结构的弹塑性时程分析提供理论参考。     

双层双跨高性能混凝土框架抗震性能研究

通过低周反复荷载试验对两榀双层双跨高性能混凝土框架的破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、恢复力模型、变形恢复能力、位移延性、刚度退化、耗能能力等性能进行了较为深入系统的研究。研究表明 ,非预应力高性能混凝土框架和中等预应力度的预应力高性能混凝土框架均具有良好的抗震性能。基于非线性有限元原理 ,编制了多层多跨高性能混凝土框架基于恢复力模型的滞回全过程分析程序 ,应用该程序对本试验结果进行了模拟计算 ,计算值与试验结果吻合较好     

水平低周反复荷载作用下无粘结部分预应力混凝土框架的抗震性能研究

本文通过五榀梁中配有无粘结预应力筋的“强柱”、“弱柱”型框架在水平低周反复荷载作用下的试验研究和非线性分析,探讨其延性、耗能及恢复力特性,为无粘结部分预应力混凝土框架的抗震设计提供参考依据。     

型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架抗震性能试验研究

完成两榀型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架水平低周反复荷载试验,考察这类框架的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形、破坏形态等抗震性能,并采用OpenSees软件对两榀框架进行滞回模拟分析。考察柱长细比、轴压比、柱含钢率、梁内型钢截面抵抗矩、梁配筋率及预应力度等参数对框架骨架曲线的影响。研究结果表明,此类框架具有优良的抗震性能,为其在抗震区的推广使用提供了参考依据。     

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%。     

基于OpenSEES的无粘结部分预应力混凝土梁恢复力模型研究

在阐述OpenSEES软件解决无粘结部分预应力混凝土梁非线性分析的基础上,对无粘结部分预应力混凝土梁在低周反复荷载作用下的恢复力模型进行了研究。着重介绍了无粘结预应力筋等材料本构模型的选取和基于柔度法的梁柱非线性分析方法及其计算框图,计算了无粘结部分预应力混凝土梁在低周反复荷载作用下的弯矩-挠度滞回曲线,与试验曲线比较得到了令人满意的结果,为OpenSEES解决无粘结部分预应力混凝土结构恢复力模型提供了一条新的途径。     

低周反复荷载下CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的恢复力模型

恢复力模型是描述钢筋混凝土结构在往复荷载作用下弹塑性性能的重要因素,对结构抗震性能和计算机模拟具有十分重要的意义。本文对4根混凝土梁的低周反复拟静力试验进行研究,通过变换CFRP-PCPs复合筋截面尺寸来研究低周反复荷载作用下CFRP-PCPs复合筋混凝土梁的滞回曲线和骨架曲线,进而提出了复合筋混凝土梁的恢复力模型。计算结果与试验结果的对比表明该模型的适用性良好。     

复合配筋管桩抗震性能试验研究

传统PHC管桩在地震作用下表现出脆性破坏特征,限制了其使用范围。已有室内试验研究结果表明,通过在PHC管桩中加入非预应力钢筋形成复合配筋管桩可提高其抗震性能。目前针对管桩破坏机理以及抗震性能的研究,主要采用室内模型试验或振动台试验,未能充分考虑实际工程中桩的受力条件和土体的作用。为研究复合配筋管桩的抗震性能,在软土地区对PHC管桩和复合配筋管桩进行了现场足尺抗震性能试验研究。试验比较了常规管桩以及掺入不同含量非预应力钢筋的复合配筋管桩的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、曲率分布等数据,分析复合配筋管桩的抗震性能。研究结果表明：与PHC管桩相比,复合配筋管桩的抗震性能得到明显改善,且对于提高管桩延性来说,存在最优的非预应力筋配筋率。     

部分配置FRP筋框支剪力墙抗震性能研究

针对全钢筋混凝土框支剪力墙在工程中所存在的问题,提出了采用比强度高、耐腐蚀性能好、自重轻但弹性模量低并具有线弹性性能的纤维增强塑料(FRP)筋来替换该剪力墙中部分钢筋的建议.通过拟静力试验及非线性有限元数值分析,比较了1榀全钢筋混凝土框支剪力墙试件(FSW-1)和1榀部分配置FRP筋框支剪力墙试件(FSW-4)的裂缝发展规律和破坏模式,及其承载能力、延性性能和滞回特征.结果表明:部分配置FRP筋框支剪力墙结构具有较高的承载能力和较好的抗震性能;非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好.     

配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

进行两榀配置核心钢管的钢筋混凝土柱-钢骨混凝土梁组合框架试件在水平低周往复荷载作用下的试验研究,观察试验过程及破坏形态,研究试件的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、残余变形等抗震性能,同时对梁柱端纵筋、钢骨翼缘及钢管在不同加载位移下的应变变化规律进行分析,得到框架结构的出铰顺序。研究结果表明：两榀框架滞回曲线饱满,施加预应力后仍具有较好的耗能能力和延性,表现出良好的抗震性能;框架柱底塑性铰区的钢管环向应变在整个加载过程中呈不均匀变化趋势,截面受压区钢管环向受拉,能够对受压区混凝土提供有效约束;钢骨混凝土梁由于施加预应力的作用,可延缓其裂缝的出现;此外,两榀框架试件均呈现“先梁端后柱底”的出铰顺序,能实现梁铰耗能机制,延迟柱底出铰时刻。     

复合配筋空心方桩抗震性能试验研究

预应力空心方桩具有承载力高、施工方便等优点,在建筑桩基中应用较为广泛。但是由于预应力空心方桩破坏时呈脆性特征,其抗震性能有待进一步研究,为此,通过现场试验对预应力空心方桩和配置非预应力筋后的复合配筋空心方桩的抗震性能进行了研究,结果表明：预应力空心方桩在破坏时表现出脆性破坏的特征,配置非预应力筋后,其脆性破坏特征逐步改善,逐渐过渡到延性破坏;配置非预应力筋可使预应力空心方桩的水平承载力有小幅度的提高,且可以大幅度提高其桩身变形能力;预应力空心方桩存在一个最优的非预应力筋配筋率,该配筋率时其延性和耗能能力最好;可在桩身受力较大处一定范围内配置非预应力筋以提高其在水平地震作用下的抗震性能。     

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。     

两跨非规则预应力型钢高强混凝土框架静力性能分析与设计

为研究基于套建增层的两跨非规则预应力型钢高强混凝土框架（PSRCF）静力受力性能,以高强混凝土强度等级、框架柱轴压比和长细比、框架梁跨高比、框架柱角钢含钢率以及预应力筋的张拉控制应力为主要参数,设计了15组单层两跨PSRCF体系;基于简化力学模型和材料本构关系,利用ABAQUS软件建立PSRCF的有限元模型,开展了单跨非规则预应力和非预应力框架的滞回分析,对通过仿真分析获得的滞回曲线和骨架曲线与拟静力试验结果进行对比,以验证有限元模型的合理性;基于此开展15组单层两跨PSRCF在竖向轴力及水平荷载作用下的静力分析,得到框架的单调荷载 位移曲线,考察了荷载 位移曲线随主要参数的变化规律,给出结构体系的塑性铰出现顺序和两跨PSRCF在套建增层工程中的设计建议。结果表明:柱的轴压比和长细比是影响框架静力性能的主要因素,塑性铰依然按照强柱弱梁的顺序出现,两跨非规则框架结构体系设计是合理的,可为该类新型结构体系在地震区的推广应用奠定基础。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的抗震性能,进行9根截面尺寸为600mm×600mm的高强混凝土柱在工程实际轴压比条件下的低周反复荷载试验,主要设计变化参数为钢筋等级、箍筋间距、混凝土强度和轴压比。对比分析各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,基于试验建立HRB600级钢筋高强混凝土柱的恢复力模型。结果表明：各试件的破坏形态相似,均为延性弯曲破坏,柱底出现塑性铰,纵筋屈曲,混凝土保护层脱落;HRB600级钢筋高强混凝土柱不仅具有较好的滞回性能以及变形与耗能能力,且震后可恢复性能相对较好;高强混凝土柱设计中,HRB600级钢筋与C80混凝土匹配应用效果较优;合理配置箍筋,可使HRB600级钢筋高强混凝土柱在高轴压比条件下的延性系数大于4.0;文章基于足尺构件试验建立的恢复力模型,以期可为相关工程结构抗震弹塑性分析提供参考。     

不同连接方式下新型砌体填充墙框架结构的抗震性能

试验设计了4榀足尺框架结构,其中1榀为空框架,3榀为带新型横孔空心砌块砌体填充墙,带填充墙框架试件分为刚性连接试件和柔性连接试件2种。对各试件在恒定竖向力和水平低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验,研究了框架在不同连接形式下的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、位移延性、刚度退化、强度退化、耗能能力。结果表明:柔性连接试件抗震性能介于空框架和刚性连接试件之间,框架梁和填充墙采用拉结筋连接试件的抗震性能相对于未设置拉结筋试件有所改善,但提高幅度有限。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能，进行了6根大尺寸方形截面(600mm×600mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验，包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱，对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明：钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度，有效防止混凝土保护层脱落，减小柱的残余变形，提高柱的震后恢复性能；HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好，随着钢纤维掺量的增加，高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大；基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好；该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求，宜于推广应用。