近爆作用下钢筋混凝土柱数值分析加载方法对比

为了研究近爆作用下不同数值分析加载方法对钢筋混凝土柱动力响应及破坏形式影响,运用AUTODYN对钢筋混凝土柱在近距离爆炸下的超压荷载进行模拟并提出一种荷载简化计算方法.基于LS-DYNA建立近爆作用下钢筋混凝土柱动态响应及其损伤破坏的三维有限元模型,近爆荷载分别采用简化后的荷载、Load blast命令和"炸药-空气-混凝土柱"流固耦合3种加载方法加载,将模拟结果与爆炸破坏试验结果对比,分析不同加载方法在误差、计算效率、所占内存等方面的特点.研究结果表明,简化荷载加载方式位移误差较小且所占内存较小,但需要掌握2种软件多次建模;blast-load计算模型加载方式建模简单、计算时间较短、所占内存较小、模型稳定但残余位移误差较大;"炸药-空气-混凝土柱"流固耦合加载方式建模较为复杂、计算时间较长、所占内存较大,但误差较小.     

钢筋混凝土柱在汽车撞击作用下的性能研究

目的对汽车撞击钢筋混凝土柱出现的冲击荷载及受力性能各种影响因素进行分析,提出耐撞性措施.方法运用显式动力分析软件LS-DYNA建立了汽车-钢筋混凝土柱的有限元模型,采用参数化分析方法研究汽车撞击速度、撞击角度、混凝土轴心抗压强度、柱截面惯性矩及配筋率等参数对钢筋混凝土柱在汽车撞击下动力响应的影响,进而研究不同参数对汽车碰撞力的影响.结果柱子的位移响应随着撞击角度的增大而增大;提高柱截面惯性矩和混凝土抗压强度能显著降低柱子位移响应,而改变配箍率的效果不明显;汽车碰撞力受车速、撞击角度、汽车吨位及柱截面惯性矩的影响.结论采用数值模拟的方法对钢筋混凝土柱在车辆撞击作用下的研究结果符合能量守恒定律,结果具有可靠性.     

钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下性能的研究

本文是在钢筋混凝土柱全过程试验的基础上,力图改变强度分忻的习用算法,提出与国内一些基本观点不同的问题.     

钢筋混凝土柱在侧向撞击作用下破坏模式研究

近似地分析了结构构件在侧向冲击荷载作用下的动力反应模式。得出了钢筋混凝土柱在冲击荷载作用下弯曲型变形与直剪型变形2种单自由度模型动力反应计算公式,并尝试将构件几何尺寸、材料力学性能以及冲击荷载都作为随机变量,考虑荷载不同持时及不同峰值,用打靶法计算了一个实例构件在瞬时冲击荷载作用下的破坏概率,为初步判断构件的破坏模式提供依据。计算结果表明荷载持时与峰值是决定结构构件破坏模式的重要因素。从构件破坏模式的变化过程来看,将构件在侧向撞击荷载作用下的动力反应分解成弯曲型与直剪型是合理的,失效概率的计算结果与定性分析的趋势是一致的。直剪型动力反应的振动频率远大于弯曲型动力反应的振动频率,反映了结构构件2种不同的破坏机制有很大的差别。当荷载峰值增加、持时缩短时,构件的动力反应趋向于直剪型,当荷载峰值减小、持时增加时,构件的动力反应趋向于弯曲型。     

爆炸荷载的数值模拟及近爆作用钢筋混凝土板的动力响应

采用AUTODYN软件对自由空气中爆炸荷载进行了数值模拟,分析了空气网格尺寸和求解算法对爆炸荷载模拟结果的影响,并与经验预测和TM5-1000值进行了比较分析.研究结果表明,空气单元网格尺寸对爆炸冲击波峰值超压有着显著的影响,对冲量也有一定的影响;Euler-FCT算法较Euler-G算法提高了爆炸荷载的模拟精度,通过增加装药量,可以得到与实际值较吻合的模拟结果.同时采用流固耦合数值模拟方法进行了近爆作用下钢筋混凝土板的动力响应分析,较合理地展现了钢筋混凝土板从混凝土开裂、碎片形成、部分钢筋屈服到板局部震塌破坏的动态演变过程.     

压弯剪作用下钢筋混凝土剪切破坏柱恢复力特性研究

在以往70个钢筋混凝土短柱的试验基础上,对比了钢筋混凝土柱剪切破坏与弯曲破坏滞回曲线特点,建立了反映剪切破坏特点的考虑刚度退化的三线型恢复力特性模型,并给出了加荷及卸荷各阶段的刚度计算公式,计算与试验结果吻合较好,为分析钢筋混凝土结构抗震性能和动力反应分析提供了基础资料。     

侧爆作用下锚固洞室破坏形式及机理研究

为了进一步提高锚固洞室在侧爆作用下的抗爆能力,利用数值分析软件LS-DYNA3D程序,研究了在侧爆作用下的锚固洞室的破坏形式及机理.数值分析结果表明:压应力波一开始是以球形向四周传播的,当压应力波碰到洞室壁时,会在洞室壁表面产生拉应力波,并以椭圆形式向反向传播;在应力波整个传播过程中,由于反射拉伸可能会在洞室锚固区和非锚固区先后产生二次拉伸破坏,最后可能会由于洞室反射的拉伸波和地面反射拉伸波相遇共同作用,在离地面比较浅的地方产生拉伸破坏区.     

高轴压作用下钢筋混凝土短柱抗震性能的试验研究

本文介绍了钢筋混凝土短柱(H/(2h)=1)在低周反复循环水平荷载及高轴压作用下的试验研究成果。分析了影响抗剪强度及延性的几个主要因素,提出裂缝出现强度和极限抗剪强度的实用计算式。试验表明,该计算式的实用性和精确性均较好。     

压弯剪作用下钢筋混凝土短柱抗剪性能试验研究

根据小剪跨比钢筋混凝土框架柱受剪破坏的过程和特点的试验研究,本文着重分析构件抗剪强度随轴压比变化的规律;探讨小剪跨比钢筋混凝土构件的破坏机理;并根据试验研究,提出了钢筋混凝土受压短柱同时承受低周反复弯矩及剪力作用时的抗剪强度计算公式。     

钢筋混凝土柱滞回耗能和累积损伤的实验研究

本文通过实验的方法，研究了钢管混凝土柱在水平载荷作用下的累积滞回耗能问题，采用等价滞回圈数的概念分析了钢管混凝土的低周疲劳损伤问题，并进一步考虑了地震作用下的损伤情况，在双参数累积损伤模型的基础上，根据实验研究结果，通过修改耗能因子，使其损伤模型适用于钢管混凝土结构，为进一步深入地研究钢管混凝土的地震损伤提供了基础。     

钢筋混凝土框架结构在爆炸荷载下的动力响应及破坏分析

采用有限元软件SAP2000模拟钢筋混凝土框架在不同峰值的爆炸荷载下的动力响应过程。通过对结构各构件在不同峰值爆炸荷载下的位移对比分析,结果表明在钢筋混凝土框架中受爆炸荷载直接作用的那部分构件位移变形非常大的,是远离爆炸荷载那部分构件位移的几十倍,说明爆炸荷载作用下结构构件的破坏具有一定的局部性。分析结果还表明当爆炸荷载较大时结构构件有可能发生剪切破坏而导致整个结构在短时间内整体破坏。     

高强箍筋混凝土柱的耗能性能

为了研究使用CRB550级高强钢筋替代普通钢筋作为钢筋混凝土柱构件箍筋使用的可行性,对5根不同等级箍筋的RC柱构件进行低周往复加载试验,再使用有限元软件对其进行模拟,将试验结果与模拟结果进行对比,验证有限元模拟的可靠性.通过调整纵筋及箍筋直径、箍筋间距、柱截面尺寸等参数设计模拟了8根柱构件,从构件的延性和耗能角度研究不同等级箍筋柱构件的抗震性能.结果表明,使用CRB550级钢筋替代HRB400级钢筋作为RC柱的箍筋后,RC柱的延性性能会适当提高,耗能性能变化不大,说明CRB550级钢筋可以替代HRB400级钢筋作为RC柱构件的箍筋使用.     

T形柱边节点承载力分析

为分析T形柱边节点承载力,采用ANSYS软件对其进行非线性有限元分析.通过与试验结果的对比,验证计算结果的可行性.分析了节点水平箍筋对节点承载力的影响,结果表明,水平箍筋的数量、截面积及钢筋强度等级的提高可以大幅提高节点承载力.同时,以斜压杆原理对现有的节点剪力公式进行了改进.     

CFRP加固大偏压RC柱二次受力时的机理分析

柱外部粘贴碳纤维布(Carbon fiber reinforced polymer,以下简称CFRP)加固,是一种安全、经济和快捷的加固方法,当今已经广泛地应用于工程中.钢筋混凝土(Reinforced concrete,以下简称RC)柱加固时一般难以完全卸载,因此加固后的RC柱存在明显的二次受力问题.比较了一次受力与二次受力的区别,针对CFRP加固的大偏心受压柱,推导了1种破坏模式下的承载力计算公式.分析了纵、横向加固CFRP后对柱受压侧混凝土强度的提高作用,并且提出界限状态下纵向CFRP界限加固量计算公式.     

混凝土异形柱结构特点及其应用分析

通过对异形柱结构设计计算原理、异形柱结构的刚度和延性以及抗震性能等方面的研究,并结合带暗柱异形柱结构和型钢异形柱结构新体系的研究现状,指出异形柱结构具有良好的工作性能和应用前景。随着研究的深入,异形柱结构在工业及民用建筑中的应用将得到进一步推广。     

不同轴压比条件下Z形截面混凝土柱受剪性能试验研究

通过对不同轴压比条件下的Z形截面混凝土柱进行抗剪承载力试验,研究分析了轴压比对试件抗剪性能的影响.得出如下结论:随着轴压比的增加,Z形截面混凝土柱的变形能力降低、极限抗剪承载力提高.参照试验结果,回归得到Z形截面柱抗剪承载力计算公式,并与矩形截面柱极限承载力进行比较分析,给出了可供实际工程设计使用的Z形截面混凝土柱的抗剪承载力计算建议公式.     

钢管混凝土柱钢筋混凝土双梁节点的刚性研究

CECS28：90《钢管混凝土结构设计与施工规程》中提出了作为刚性节点的双梁节点,但未给出详细的构造要求,某工程采用了这种节点形式,并对其进行了试验研究,试验结果表明：双梁节点刚性较差,本文针对这一问题,对双梁节点的刚性进行了理论分析,提出了节点刚性判别的一般方法,认为节点刚性与其所在结构的刚度有关,按照这一方法,对双梁节点的刚性进行了评价,指出目前工程中采用的双梁节点构造不能作为刚性节点使用。     

RC核心筒地震损伤模型研究及损伤评价

RC核心筒是高层混合结构中应用广泛的结构单元体系,为体现构件损伤向结构损伤迁移转化的多尺度效应,基于数值模拟方法,在分析构件耗能权重的基础上,建立了结构单层地震损伤模型;通过对结构单层损伤与整体结构破坏之间的关系进行分析,采用位置权重系数与结构单层损伤指数权重系数二者组合的形式作为结构层损伤权重系数,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的RC核心筒地震损伤模型,并给出了RC核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围.计算结果与试验结果的对比表明,建立的地震损伤模型能够较好地描述核心筒结构的地震损伤演化过程与损伤程度,并反映构件损伤、局部结构损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律,研究结果可为混合结构抗震性能评估提供参考.     

Realization of the global yield mechanism of RC frame structures by redesigning the columns using column tree method

Global failure mechanism, i.e., the strong-column weak-beam mechanism, can provide higher total energy dissipation capacity with less ductility demand on components than other failure modes, and results in a more uniform story drift distribution and higher resistance to earthquake loads at the system level. However, the current code-based elastic design method cannot guarantee the global failure mechanism of frame structures under severe earthquakes. In this paper, a simple, but practical design procedure is proposed to ensure the global failure mechanism of reinforced concrete(RC) frame structures by redesigning the columns using the column tree method(CTM). CTM considers the yield limit state of all beams and column bases. The code-based design is firstly carried out to determine the section information of all beams and base columns. Then, the internal force demands applied on the column tree can be derived. Lastly, the column moments, shear forces and axial forces are determined according to the free-body diagram of CTM to finish the column redesign. Two RC frame structures with 6 and 12 stories are illustrated to verify the design procedure. The analytical results demonstrate the proposed approach can realize the global failure mechanism.     

钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆形短柱承载力研究

提出钢管自密实混凝土加固钢筋混凝土圆柱的新型复合加固方法,对1个未加固短柱和7个复合加固短柱进行轴心受压试验,研究各参数对复合加固短柱承载力的影响.试验结果表明:相比未加固柱,复合加固柱的承载力与延性大幅提高;钢管壁厚是影响复合加固柱承载力的主要因素,自密实混凝土强度影响其次,界面处理对复合加固柱的承载力影响不明显.基于极限平衡理论,推导并建立了钢管自密实混凝土加固短柱的承载力计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较,结果表明公式计算结果与试验结果吻合较好,且总体偏于安全.