氯离子侵蚀下低矮RC剪力墙抗震性能试验研究

基于人工气候环境模拟技术,对5榀低矮RC剪力墙试件进行加速腐蚀试验,继而对其进行拟静力加载试验,研究氯离子侵蚀下锈蚀程度对低矮RC剪力墙承载能力、变形能力及剪切变形占总水平位移比等的影响规律。结果表明：在氯离子侵蚀作用下,低矮RC剪力墙沿暗柱纵筋方向的裂缝数量较暗柱箍筋和分布筋多,宽度更宽;当水平分布筋锈蚀率从0%增大到16.56%时,试件承载能力、总体变形能力、延性等方面则均有不同程度的退化,其中承载力削弱了12.6%,延性降低了23.0%,且开裂、屈服和峰值特征点下剪切变形占总水平变形比均逐渐增大,三个特征点平均剪切变形占比从22%提高到36%,破坏时剪切破坏特征愈加明显。该文所得研究成果可为氯离子侵蚀作用下锈蚀低矮RC剪力墙构件的抗震性能研究和含低矮RC剪力墙结构的全寿命周期抗震性能评估提供理论支撑。     

基于MCFT的腐蚀RC矮墩柱数值模拟方法

采用电化学氯腐蚀的方法对5根剪跨比为2的RC矮墩柱进行室内加速腐蚀试验,并对其进行拟静力加载试验。根据试验结果分析了腐蚀损伤和轴压比对RC柱破坏过程、承载能力、变形能力和耗能能力的影响。通过理论推导,建立了基于MCFT(修正压力场理论)的考虑腐蚀损伤的钢筋混凝土剪切行为本构模型,进而提出了考虑弯-剪-滑移耦合效应的数值模拟方法。对比模拟结果和试验结果可知：采用该模拟方法得到的各柱试件的滞回曲线与实际滞回曲线符合较好,骨架曲线特征点及累积耗能值误差较小,表明该研究提出的考虑腐蚀的剪切行为本构及数值模拟方法可以较为准确地反映腐蚀RC矮墩柱的抗震性能,该研究成果可为腐蚀损伤在役RC墩柱的抗震性能评估奠定基础。     

酸雨环境下锈蚀RC剪力墙恢复力模型研究

出于酸雨环境下锈蚀RC剪力墙结构抗震性能评估的需要,该文提出了酸雨环境下RC剪力墙宏观恢复力模型,通过对6榀锈蚀RC剪力墙拟静力试验结果进行回归分析,得到了考虑轴压比与钢筋锈蚀率影响的锈蚀RC剪力墙骨架曲线特征点荷载与位移修正系数计算公式,以循环退化速率来表征构件强度和刚度的退化,确定了基于循环耗能的循环退化指数β_i,并进一步建立了可考虑捏缩效应、屈服强度退化、峰值强度退化、卸载刚度退化及再加载刚度退化的锈蚀RC剪力墙滞回模型。与试验结果对比发现：采用该模拟方法得到的各试件的骨架曲线、滞回曲线以及试件破坏时的累积耗能均与试验结果吻合较好,表明所建立的锈蚀RC剪力墙宏观恢复力模型能较为准确的反应酸雨环境下RC剪力墙结构的力学性能及抗震性能,可为该类结构的抗震性能评估提供理论参考。     

冻融损伤RC梁柱承载与变形能力时变评估模型

为评估严寒地区在役RC框架结构的时变化承载能力与变形能力。该文首先利用最冷月平均气温θ为指标建立实际环境下的年均冻融循环次数F_act计算式;进而考虑室内外损伤比例系数S、饱含水时间比例系数k,将F_act等效换算为基于“快冻法”的实验室冻融循环次数F_Q。同时,以抗压强度为冻损指标,建立可将F_Q换算为基于“人工气候”的实验室冻融循环次数F的等效冻融循环次数计算模型。利用已有研究成果建立弯曲破坏未冻融RC梁柱特征状态承载力与变形能力计算式,进而提出可考虑F、f_c、n影响的冻融损伤RC框架梁柱特征状态承载力与变形能力计算式。在此基础上,建立冻融损伤RC框架梁柱承载能力与变形能力时变评估模型。研究可为严寒地区在役RC框架结构的冻融劣化时变评估提供参考。     

考虑损伤的纤维增强混凝土剪力墙恢复力模型研究

通过理论分析与试验回归相结合的方法,对6个局部纤维增强混凝土(FRC)配筋剪力墙循环往复加载试验结果进行研究,提出了考虑轴压比、边缘约束区纵筋率、配箍特征值、FRC和钢筋力学性能以及钢套管等因素的骨架曲线特征点简化计算公式。同时,考虑加载历程对墙体性能退化的影响,通过引入一个基于试验拟合结果的损伤模型,定量描述了各试件滞回环卸载刚度和骨架曲线下降段强度退化规律,给出了恢复力模型滞回规则,并与试验墙进行了模拟对比,验证了模型的准确性。     

岩石冲击损伤试验的数值流形方法模拟

主要根据岩石在冲击载荷作用下的变形与破坏特征,对现有的仅适用于模拟基于线性本构关系和恒定载荷作用下物体变形规律的数值流形程序进行了扩展.程序的扩展主要集中在3个方面:添加了由程序本身决定的程序运行终止条件,把恒定的载荷作用扩展为三角波载荷作用,改变原来的单一线弹性本构关系为由冲击损伤本构关系和线弹性本构关系共同组成的复合本构关系.最后利用扩展后的程序对冲击试验结果进行了模拟,结果与试验符合较好.     

碟簧装置恢复力模型及其在自复位RC剪力墙中的应用

为了准确模拟碟簧装置和自复位RC剪力墙的力学性能,对碟簧装置的工作原理和力学特性进行了分析,提出并开发了碟簧装置恢复力模型,通过试验验证了恢复力模型的准确性.在低周往复荷载作用下,对内置碟簧装置的自复位RC剪力墙的滞回性能进行数值模拟,并与试验结果进行了对比.结果表明:应用碟簧装置恢复力模型的数值模型可有效模拟自复位R...     

轴压比对RC剪力墙剪切破坏尺寸效应影响的细观分析

剪切破坏是剪力墙破坏的主要模式之一,借助细观数值分析方法对高宽比为1.0的钢筋混凝土(RC)剪力墙的破坏行为进行了分析,研究了轴压比对不同尺寸剪力墙的破坏模式、抗剪承载力、延性、耗能能力等性能的影响,分析了剪力墙剪切破坏的尺寸效应行为,并揭示了轴压比对名义抗剪强度尺寸效应的影响规律.结果表明:不同轴压比作用下的RC剪力...     

冻融 RC 梁抗震性能与数值模拟方法

为分析冻融环境下钢筋混凝土（RC）梁在地震荷载作用下的响应,采用人工环境模拟方法对 4 件 RC 梁试件进行了快速冻融试验,进而对其进行拟静力加载试验。结果表明,随着冻融次数的增加,梁试件滞回曲线的捏缩现象越发明显,构件延性和耗能能力下降。同时,通过理论推导建立了可考虑冻融损伤的粘结滑移模型,采用有限元分析软件 OpenSEES 中的零长度截面单元,并基于可考虑冻融损伤分布的纤维截面模型,对 RC 梁试件的地震破坏过程进行了数值模拟。分析与试验结果对比表明,采用数值建模与分析方法得到的滞回曲线与试验数据基本相符,骨架曲线诸特征值误差较小,且较好地反映了冻融损伤引起 RC 梁滞回曲线的捏缩效应,从而验证了所提出的模拟方法的准确性。     

酸雨环境下低矮RC剪力墙抗震性能试验研究与抗剪强度预测

为揭示酸雨环境中低矮RC剪力墙的抗震性能变化规律,在人工气候实验室中模拟酸雨环境,对5榀低矮RC剪力墙进行加速腐蚀,在达到预期腐蚀目标后对其进行拟静力加载试验。以此研究酸雨腐蚀程度相同情况下,不同设计参数对剪力墙试件承载力、变形等指标的影响。试验结果表明：酸雨环境下,H⁺、SO₄^2-、NO₃^-等多种侵蚀离子将导致试件混凝土强度损失、钢筋锈蚀、保护层锈胀开裂与脱落;随轴压比的增加,墙体的开裂、屈服和峰值荷载增大,裂缝发展速度变慢,但其破坏时更突然;水平分布筋的增大对承载力提升不大,但可以约束剪力墙腹板混凝土,限制裂缝发展从而提升试件延性。在试验研究基础上,基于拉压杆模型提出了针对酸雨腐蚀的RC剪力墙抗剪强度预测公式,并验证了其准确性。所提模型可为酸雨侵蚀环境下RC剪力墙全寿命周期内的抗震性能评估提供理论支撑。     

钢筋混凝土剪力墙和连梁易损性曲线研究

构件易损性曲线表征了构件的指标参量（如位移角、转角等）与达到某个指定损伤等级的概率之间的函数关系,可用于评价构件的损伤程度和确定修复方法,是结构抗震性能和韧性评价的重要依据。该文对满足中国GB 50011―2010《建筑抗震设计规范》要求的74个钢筋混凝土（RC）剪力墙试件和32个RC连梁试件的试验数据进行了统计分析,确定了构件的各损伤等级对应的损伤状态现象及相应的修复方法;并分别采用位移角和连梁转角为指标参量,建立了RC剪力墙和连梁的易损性曲线。分析讨论了设计轴压比对RC剪力墙易损性曲线的影响,以及跨高比对RC连梁易损性曲线的影响。比较了该文建立的易损性曲线和美国FEMA P-58规定的易损性曲线,并分析了两者差异原因。     

钢筋混凝土剪力墙基于变形和滞回耗能非线性组合的损伤演化分析

为研究钢筋混凝土结构的损伤演化规律,提出一种基于变形和滞回耗能非线性组合的钢筋混凝土构件损伤模型。通过引入组合参数考虑不同损伤状态下构件变形与滞回耗能的权重,该损伤模型能很好的反映变形和滞回耗能的相互影响,有效评估构件在不同破坏状态下的损伤程度。对4片钢筋混凝土剪力墙的拟静力试验进行数值模拟分析,结果表明：该损伤模型计算的损伤值与试验破坏形态吻合较好,能很好的描述钢筋混凝土剪力墙的损伤演化过程,且能够定量确定构件不同破坏程度的损伤界限;对钢筋混凝土剪力墙进行地震作用下动力时程分析,结果表明,该损伤模型能很好的描述不同峰值加速度作用下剪力墙构件的损伤演化规律,剪力墙损伤在峰值加速度出现时段内发展迅速,并且随着地震强度的增大而增大,损伤值超过限值时构件失效。     

高强箍筋RC梁-柱节点抗剪模型及非线性分析

在现有RC梁柱节点抗剪模型的基础上,提出了高强箍筋RC梁柱节点抗剪模型。该模型考虑了节点中混凝土的斜压杆传力机制和箍筋的抗剪作用。计算结果表明：通过建议的节点抗剪模型计算的高强箍筋RC梁柱节点的剪切应力-应变曲线与试验结果符合较好,节点最大剪应力计算值与试验值之比的平均值接近于1且变异系数较小。将该节点抗剪模型应用于OpenSees程序中分析了高强箍筋RC梁柱节点在往复荷载作用下的力学行为,讨论了混凝土强度和轴压比对高强箍筋RC梁柱节点受力性能的影响。该模型可用于高强箍筋RC梁柱节点的受力分析。     

钢筋混凝土桥梁疲劳累积损伤失效过程简化分析方法

为了有效预测疲劳损伤累积程度与桥梁剩余寿命,提出了钢筋混凝土桥梁结构在运营荷载下疲劳失效全过程数值模拟的简化方法。首先,根据混凝土及钢筋疲劳刚度退化、疲劳强度退化与疲劳残余变形演变规律,建立了混凝土及钢筋经历任意次数疲劳加载后的剩余强度包络线方程,基于混凝土单轴本构模型和钢筋理想弹塑性模型,建立了混凝土及钢筋疲劳本构模型;然后,在此基础上对文献提出的疲劳全过程分析法进行了改进,提出了疲劳损伤累积失效全过程数值分析法;最后,基于ABAQUS 软件平台和该文方法,对某钢筋混凝土简支梁算例进行疲劳全过程数值分析。结果表明:利用该文方法得到的模拟值与试验值的相对误差处于合理范围之内,验证了该文方法的可靠性和实用性。     

内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响

为了研究内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响,减轻RC框架结构在爆炸荷载作用下的破坏程度,采用ANSYS/LS-DYNA软件对已有的RC框架结构、碳纤维布加固砌块填充墙爆炸试验进行数值模拟。通过模拟结果和试验结果的对比分析,验证了采用的数值模拟方法及参数设置是合理和适用的。在此基础上,通过数值模拟研究2层L型RC框架结构在相同内爆条件下,分别设置普通混凝土砌块填充墙、碳纤维布加固砌块填充墙、加固泄爆组合填充墙时构件的损坏程度。研究结果表明:在相同内爆作用下,设置不同类型填充墙的RC框架结构的破坏程度和破坏形态有明显差异,填充墙体对内爆作用下RC框架结构的影响不容忽视;全面采用碳纤维布加固砌块填充墙虽可减少爆炸引起的墙体碎片飞溅,但会使内爆作用下的RC框架结构产生较为严重的破坏,顾此失彼;与其他两种填充墙相比,采用加固泄爆组合填充墙可以有效减轻内爆作用下RC框架结构的破坏程度,减少爆炸引起的墙体碎片飞溅。     

钢筋混凝土剪力墙拉弯受力性能试验和模拟

为探究剪跨比对外贴碳纤维增强聚合物(CFRP)布加固钢筋混凝土(RC)剪力墙抗剪性能及破坏机制的影响规律,建立了考虑Hashin损伤准则及Cohesive内聚力作用的三维数值模型。利用已有的试验数据验证了该文数值模拟方法的准确性,研究了剪跨比对不同加固方式下剪力墙的破坏模式、抗剪承载力和延性系数等力学性能的影响,并进一步分析了剪跨比及加固方式对CFRP抗剪贡献及加固效率的影响规律。结果表明：随着剪跨比的增大,CFRP加固RC剪力墙的抗剪承载力降低,CFRP的抗剪贡献与加固效率被大幅削弱;此外,在同一剪跨比下,相较于双面加固及全包裹加固方式,采取水平条带加固剪力墙将提高1.0倍~3.0倍的抗剪承载力加固效率,延性系数提高效率增大0.8倍~2.4倍。

     

拉压变轴力下小剪跨比预应力混凝土墙往复受剪试验研究

为探究外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗剪性能及作用机制,基于Hashin损伤准则建立了可以考虑CFRP-混凝土界面剥离的三维数值模型。研究了剪跨比、CFRP配纤率及加固方式对CFRP加固RC剪力墙抗剪性能的影响。研究结果表明：(1) 外贴CFRP加固后有效缓解了剪切主裂缝的发展;(2) 随着剪跨比的增大,CFRP加固剪力墙中CFRP条带所提供的抗剪贡献显著降低;(3) CFRP抗剪贡献并不是随着加固层数的增大而线性增长。基于模拟分析结果,从定性结论扩展至量化分析,提出了剪跨比及加固层数影响系数,并基于美国规范(ACI 440.2R-17)公式形式,进一步建立了表征CFRP抗剪贡献的计算公式。通过与试验数据的对比,发现该建议公式可以更准确的描述剪跨比、CFRP配纤率及加固方式对CFRP抗剪贡献的影响规律,建议公式预测结果与试验结果的平均绝对误差为8%,验证了建议计算方法的有效性。