考虑锈蚀黏结退化的钢筋混凝土桥墩抗震性能分析

受氯离子腐蚀作用影响,钢筋混凝土结构的抗震性能在其服役期内会发生退化。以钢筋混凝土桥墩为例,采用OpenSees有限元软件模拟了非锈蚀足尺桥墩的振动台试验以及锈蚀缩尺桥墩的拟静力试验结果,后者引入了氯离子腐蚀作用模型,同时考虑了桥墩的纵筋力学性能衰减以及粘结退化问题。随后基于概率地震需求模型对足尺桥墩的三种纵筋腐蚀工况进行了易损性分析。研究结果表明：采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联方式建立的数值模型能够有效模拟钢筋混凝土桥墩的足尺振动台试验结果和缩尺锈蚀拟静力试验结果;当纵筋腐蚀率较小时,纵筋的性能退化对墩顶最大位移影响不大,但基底剪力和基底弯矩下降明显;轻微破坏状态下,桥墩的抗震性能受纵筋锈蚀的影响不明显,随着破坏程度的加深,纵筋锈蚀对桥墩抗震性能的影响逐渐显著,较小的腐蚀率能导致桥墩的破坏概率发生较为明显的提高。研究内容可为考虑全寿命周期内性能退化的钢筋混凝土结构抗震设计提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土构件与建筑结构设计的影响

首先从钢筋锈蚀对结构的影响角度论述了钢筋锈蚀的主要原因,然后分析和探讨了腐蚀对钢筋混凝土结构构件受力性能及粘结性能方面的影响。     

锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型研究

为建立锈蚀钢筋混凝土构件恢复力模型,本文通过对6个锈蚀钢筋混凝土受弯构件低周反复荷载试验,得到不同锈蚀程度的各试件的滞回曲线及骨架曲线,分析了钢筋锈蚀对试件抗震性能的影响。根据试验成果,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑钢筋锈蚀后引起结构截面几何损伤、钢筋和混凝土力学性能降低、粘结滑移性能劣化以及结构刚度退化等各种耐久性损伤因素,并考虑箍筋锈蚀引起结构延性的影响,提出了锈蚀钢筋混凝土构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法。通过与试验进行对比分析表明模型描绘的骨架曲线和滞回曲线与试验结果总体吻合较好,所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用。     

冻融钢筋混凝土框架结构抗震性能研究

为研究严寒地区冻融钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,采用有限元分析平台OpenSees对冻融RC框架进行宏观尺度建模.基于冻融RC构件的试验数据,验证冻融RC梁柱宏观尺度模型及建模方法的正确性.采用宏观尺度模型对5层RC框架结构进行静力推覆分析、弹塑性时程分析及地震易损性分析,对比不同冻融循环次数工况下的结构地震反...     

不同参数钢筋混凝土核心筒抗震性能研究

为了研究钢筋混凝土核心筒的破坏机理和在不同参数下的抗震性能,该文采用基于性能结构分析软件PERFORM-3D,对钢筋混凝土核心筒在静力水平荷载作用下的受力性能进行了三维非线性数值模拟,通过与模型试验结果的对比,验证了所选弹塑性模型分析钢筋混凝土核心筒抗震性能的有效性和准确性。在此基础上,对混凝土核心筒进行参数分析,系统分析了轴压比、连梁跨高比、连梁纵筋配筋率、试件高宽比等不同参数对钢筋混凝土核心筒抗震性能的影响规律。计算结果表明,混凝土核心筒承载力随着轴压比的增大而提高,但当试验轴压比达到0.4后,承载力出现降低,变形能力随轴压比增大而降低;随着高宽比的增大,核心筒承载力降低,变形能力提高,同时,试件破坏模式也发生变化;增大连梁刚度较大地提高了试件承载力,但也严重降低了试件的延性变形性能。此外,通过核心筒试件的弹塑性损伤分析,得到核心筒试件损伤发展顺序以及各构件屈服情况。     

钢筋混凝土空心桥墩抗震性能试验研究

为了研究钢筋混凝土空心桥墩的抗震性能及影响因素,对5个较大比例的钢筋混凝土空心桥墩进行了水平低周往复加载试验,评价了其整体抗震性能,并分析了配筋率、轴压比、箍筋间距对桥墩承载能力、延性、刚度等抗震性能的影响。研究发现：钢筋混凝土空心桥墩抗震性能良好,配筋率、轴压比、箍筋间距对其的影响符合一般钢筋混凝土理论,空心桥墩大大减少了材料,可以安全应用到工程中。     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的分析与研究

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构的构建耐久性降低的一个重要因素。在这一过程中的锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移是其结构耐久性理论研究的核心,基于此本文则主要针对锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的相关问题进行详细分析,希望通过此次的理论研究能对实际的发展有所裨益。     

浅谈预应力钢筋混凝土构件抗弯性能

根据预应力混凝土的优点,预应力混凝土用于大跨度抗弯构件具有较明显的优越性,尽管实际上预应力混凝土结构在地下工程中的应用形式可以是多种多样的,但其基本结构构件主要还是抗弯构件和抗压构件两大类。本文中,笔者首先介绍了几个重要概念,由于篇幅的限制,只对预应力钢筋混凝土构件抗弯性能进行了研究。     

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明：随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。     

预制钢筋混凝土叠合剪力墙抗震性能试验研究

为研究预制钢筋混凝土叠合剪力墙的抗震性能,对3片预制钢筋混凝土叠合剪力墙、1片现浇钢筋混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,对比研究了各试件的荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度退化规律、延性性能、耗能能力和破坏形态等,探讨了叠合墙体预制部分与现浇部分的协同工作性能,以及不同施工工艺对整体工作性能的影响。研究结果表明:1)墙体破坏以剪切破坏为主;2)预制叠合墙和现浇墙体的承载能力、破坏模式、抗震性能指标均相近;3)预制试件的预制面与现浇面交接处未出现竖向劈裂裂缝,受力变形基本同步,协同工作性能良好;4)不同施工工艺对叠合墙的承载和变形性能无明显影响。     

钢筋混凝土框架-核心筒结构抗震性能研究

按照我国现行规范对钢筋混凝土框架-核心筒结构进行设计,经过多方案比较,研究了结构楼盖自重、内筒内墙以及使用轻质楼盖系统、型钢混凝土柱等新型构件形式对整体结构质量、抗侧刚度等的影响,提出减轻结构自重是改善结构抗震能力的一个有效途径。采用Perform 3D分析软件完成了该框架-核心筒结构的静力弹塑性推覆分析,研究了构件的塑性发展历程、构件变形和核心筒钢筋及混凝土纤维应变变化情况。结果表明:内筒连梁是框架-核心筒结构地震作用下的第一道抗震防线,内筒内墙的布置可增加结构的刚度并具有一定的耗能作用。     

变轴力钢筋混凝土墩柱抗震性能研究

为研究墩柱在变轴力往复荷载下的抗震性能,制作6个试件,1个承受恒定轴力,5个承受变轴力,对比研究恒定轴力和变轴力,变轴力墩柱的不同纵筋配筋率、箍筋体积配箍率、高宽比对墩柱抗震性能的影响,试验表明轴力变化对位移、残余变形、破坏程度有较大影响。建立OpenSees纤维模型进行数值模拟,理论值与试验值符合较好。根据试验和理论分析总结规律,基于性能化设计方法给出建议。     

钢筋混凝土箱型墩延性抗震性能研究

为了研究钢筋混凝土箱型墩延性抗震性能,以14个箱型墩的双向拟静力试验和双向荷载作用的箱型截面弯矩曲率分析为基础,讨论了双向荷载作用的箱型墩等效塑性铰长度计算公式和极限位移计算方法。结果表明：高宽比越大的钢筋混凝土箱型墩塑性破坏区范围越大,极限曲率显著降低。计算屈服位移和极限位移与实测值接近,极限位移的计算方法可用于箱型墩的延性抗震性能分析。     

钢筋混凝土矩形空心桥墩抗震性能

针对钢筋混凝土(RC)矩形空心桥墩基于性能抗震设计所需要的性能量化参数和抗震性能问题,该文对高宽比、轴压比、纵向和横向配筋率不同的12个约束良好的RC矩形空心桥墩,开展了恒定轴力作用下的水平循环荷载试验研究,并把试验观测到的桥墩主要损伤状态与工程设计参数联系起来,以满足基于性能抗震设计所需要的量化指标。在此基础上,基于OpenSees软件平台,采用纤维模型对试件体桥墩的滞回性能进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合良好。结果表明：使用累积概率曲线,可以较好地把混凝土开裂和剥落等主要损伤状态与混凝土压应变和纵向钢筋拉应变等工程极限状态联系起来,为基于性能的桥梁抗震设计提供量化指标。试件体桥墩的延性系数在3.71~8.29,等效粘滞阻尼比在0.19~0.31,延性系数和耗能指标均满足结构抗震设计要求。该横向配筋构型的RC矩形空心桥墩,可以作为当前我国公路桥梁抗震设计细则(JTG/T B02-01-2008)矩形空心截面横向配筋构型的一种补充。     

盐冻环境下钢筋混凝土构件性能研究

为掌握保护层厚度、钢筋直径及其位置对混凝土盐冻损伤的影响,以质量分数为3.5％的NaCl溶液为冻融介质进行了快速冻融试验,测试了各构件盐冻后的混凝土质量损失率及相对动弹性模量变化规律.分析表明,基于混凝土和钢材不同的比热容与热膨胀系数,配筋混凝土构件在盐冻过程中损伤程度不同.研究结果表明,在盐冻循环作用早期阶段,配筋混凝土试件相对动弹性模量下降幅度和质量损失率变化较快,随即劣化速度降低.光圆钢筋比带肋钢筋的混凝土盐冻损伤小,混凝土保护层厚度与钢筋直径比值存在合理值,使配筋混凝土试件的相对动弹性模量降低和质量损失率最小.     

FRP-钢管-混凝土构件抗震性能试验研究

为了研究低周循环往复荷载作用下GFRP(glass fiber reinforced polymer)-钢管-混凝构件的力学性能以及对比CFRP(carbon fiber reinforced polymer)-钢管-混凝土构件的性能差异, 对尺寸相同而加固方式不同的圆形截面FRP(GFRP、CFRP)-钢管-混凝土试件进行了拟静力试验, 荷载采用轴压、双向弯曲的组合来模拟地震动力。结果表明: FRP(GFRP、CFRP)的加固可以有效地提高构件抗动态弯曲的能力; GFRP-钢管-混凝土构件延性高于相同情况下CFRP-钢管-混凝土构件; 与普通钢管-混凝土相比, 环向、纵向和双向包裹的GFRP-钢管-混凝土构件的耗能系数分别提高2.0%、7.0%和12.7%, 而CFRP-钢管-混凝土分别提高2.0%、5.8%和6.7%。     

锈蚀钢框架柱抗震性能试验研究及有限元分析

为深入研究锈蚀钢框架柱的抗震性能,通过改变加载制度和轴压比,对6榀相同锈蚀程度的钢框架柱进行了低周往复加载试验,观察其受力过程和破坏形态,分析了不同加载制度和轴压比对锈蚀钢框架柱的滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化、耗能能力等抗震性能的影响。并采用通用软件ABAQUS对试验框架柱进行了非线性有限元分析。结果表明：有限元分析结果与试验结果吻合较好,试件均发生延性较好的破坏,其滞回曲线也较为饱满,表现出良好的耗能能力和延性;加载路径对试件的塑性发展与耗能能力有较大影响;随着轴压比的增大,试件极限承载力和耗能能力降低,强度和刚度退化加快。     

斜向加载钢筋混凝土核心筒抗震性能的试验研究

为了研究混凝土核心筒在不同地震作用方向的破坏机理和抗震性能,进行了一个沿主轴45#x000b0;方向和一个沿主轴0#x000b0;方向加载的混凝土核心筒的水平低周反复荷载试验。研究了在不同加载方向下钢筋混凝土核心筒的破坏模式、层间滞回性能、耗能能力、墙肢截面应变、承载力、变形及延性性能、薄弱部位、强度衰减等。结果表明,加载角度对核心筒的破坏模式和抗震性能产生较大影响,增大加载角度,试件的损伤由两片腹板墙体逐渐向所有墙体发展,混凝土核心筒的空间性能发挥的较充分,受力模式发生改变,水平承载力和基底弯矩有一定程度的提高,最大层间位移角变化不大,但其层间延性系数有所降低。     

钢筋混凝土双肢剪力墙抗震性能的试验研究

通过六层钢筋混凝土双肢剪力墙在反复水平荷载作用下的试验研究,表明在连梁两端和墙肢底部交叉斜筋,可以有效地将连梁和墙肢的剪切破坏转换为弯曲破坏,结构最终形成梁式侧移机构,具有较好的变形能力,其整体延性和局部延性均满足抗震要求。     

变轴力钢筋混凝土墩柱抗震性能试验研究

为研究钢筋混凝土墩柱在变轴力往复荷载下的抗震性能,制作6个试件进行试验,1个试件承受恒定轴力,5个试件承受变轴力。试验对比研究恒定轴力和变轴力,变轴力试件不同纵筋配筋率、箍筋体积配箍率、高宽比对抗震性能的影响,分析上述参数变化对滞回曲线、裂缝分布、骨架线、位移延性系数、残余变形、耗能能力的影响趋势;试验表明轴力变化对位移、残余变形、破坏程度有较大影响。基于性能化设计理论总结试验,依据我国桥梁规范要求给出设计建议考虑变轴力的影响。