框架弹性阶段无粘结预应力筋耗能研究

主要对无粘结预应力混凝土在弹性阶段的耗能效应进行理论研究。推导并计算了直线配筋的无粘结预应力框架在一个周期内的耗能，并将其结果同以前的试验记录值进行了比较。     

弹性小位移振动时无粘结预应力筋运动分析与阻尼耗能计算

无粘结预应力混凝土框架结构,在往复荷载作用下预应力筋与混凝土壁间存在相对滑动,并由此产生了耗能和预应力筋的附加应力。本文作者结合牛顿粘滞定律导出了框架在弹性小位移情况下,无粘结预应力筋在管道中的运动微分方程,并且,求出了预应力筋的位移、耗能计算公式。本研究结果对无粘结预应力混凝土框架结构的抗震分析具有重要的参考意义。     

框架大位移时无粘结预应力筋的耗能效应

以前的研究表明，在静力荷载作用下，有粘结预应力混凝土（ＰＣ）框架的主滞回耗能大于无粘结ＰＣ框架；但在地震激励下，无粘结ＰＣ框架的耗能却大于有粘结ＰＣ框架。为解释这种现象，本文导出并求解了内浇式无粘结预应力筋在管道中运动的微分方程。根据实测粘滞系数的计算表明，由这种运动而引起的能量消耗可达总能量消耗的４７％±１４％，因而是内浇式无粘结框架在地震作用下的耗能机理之一。     

自控耗能UPPC框架抗震性能试验

本文对三榀单层双跨无粘结部分预应力混凝土(UPPC)框架开展了低周往复荷载试验,其中一榀为普通无粘结部分预应力混凝土框架,其余两榀为自控耗能无粘结部分预应力混凝土框架。通过对比试验研究了自控耗能UPPC框架的抗震性能。自控耗能UPPC框架梁中布置了自控耗能元件,自控耗能元件可以提高UPPC框架的耗能能力,且在罕遇地震下易形成梁铰耗能机制,不同预应力释放程度是本文主要研究参数。试验结果表明:自控耗能UPPC框架是梁铰破坏机制;与普通UPPC框架相比,自控耗能UPPC框架有更好的延性与耗能能力,且随着预应力释放程度的增加而提高;自控耗能UPPC框架的承载力略低于普通UPPC框架。自控耗能UPPC框架不仅有更好的抗震性能,而且在震后修复后可以继续使用。     

无粘结预应力装配梁试验研究

对4个无粘结预应力装配梁试件进行低周反复加载试验,考虑预应力筋偏心位置、锚固长度、初始预应力度等参数变化。结果表明:无粘结预应力装配梁具有令人满意的抗震特性,与现浇混凝土结构相比虽然耗能低,但延性好自恢复能力强(残余变形小),较非线性大位移下试件破坏程度轻。分析了装配梁的恢复力特性、延性、耗能等性能与试验参数的关系,为无粘结预应力装配结构在地震地区的使用提供参考。     

框架小位移时无粘结预应力筋运动规律推导

通过分析和计算，推导出单层双跨无粘结预应力混凝土框架结构小位移时无粘结预应力筋在管道中的运动规律，为其耗能研究奠定了基础。     

预应力FRP筋混凝土梁的抗震性能试验研究

进行了8根混凝土梁在低周反复荷载下的拟静力试验,对其受力过程、破坏特征、滞回特性、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行分析比较,研究不同预应力筋种类和预应力度(PPR)对预应力梁抗震性能的影响。考虑材料的非线性,对试验梁进行有限元计算分析。有限元计算和试验结果表明,预应力度是影响预应力梁抗震性能的主要因素,抗震性能随着预应力度的增加而逐渐降低;在同等预应力度的条件下,无粘结预应力FRP筋混凝土梁的耗能能力最好;采用有粘结和无粘结预应力相结合后,试验梁的延性指标有所提高,延性比有粘结和无粘结预应力梁分别提高12%和26%,滞回曲线变得更加丰满,对结构抗震性能有利;有限元计算结果与试验结果较为吻合。     

无粘结预应力钢混结构抗震性能研究概况

无粘结预应力混凝土不需预留孔道,不必灌浆,因此施工简便、工期短、造价较低,但是在抗震性能方面,国内外工程界还存在争议。本文分析了国内外关于预应力混凝土结构的研究资料,讨论了HRB500高强钢筋对无粘结预应力混凝土抗震性能的影响,并分析了无粘结预应力钢筋混凝土在强度、刚度、延性和耗能能力等抗震性能方面的研究现状。     

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究

为了探索配置无粘结部分预应力钢筋的混凝土柱在震后的复位性能,进行了4个无粘结部分预应力混凝土柱试件的低周反复荷载试验,其中3个试件配置了无粘结部分预应力钢筋,另外1个试件为不加预应力钢筋的对比试件。试验结果表明,无粘结部分预应力混凝土柱相比较于普通钢筋混凝土柱的滞回耗能能力相对较差,但震后残余变形较小,表现出了良好的复位性能;预应力度水平对无粘结部分预应力混凝土柱的残余变形、复位能力、承载力、延性和滞回性能等特性有重要的影响。     

外加轴压比对后张拉无粘结预应力柱抗震性能的影响

本研究通过在柱子中加入后张拉无粘结预应力筋来实现减小建筑震后变形的目的。文章主要探究外加轴压比对后张拉无粘结预应力柱残余变形和耗能性能的影响及规律。试验发现,在普通混凝土柱中加入无粘结预应力筋可有效减小柱的残余变形,而外加轴压比的增加会导致滞回曲线不够饱满,构件耗能性能变差。     

无粘结预应力混凝土梁塑性铰的研究

在总结配筋混凝土受弯构件等效塑性铰研究现状的基础上,通过对无粘结预应力混凝土梁的仿真模拟试验和理论分析,建立了适于无粘结预应力混凝土受弯构件的等效塑性铰长度计算公式,为无粘结预应力混凝土结构的塑性设计方法研究提供了参考依据。     

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁正常使用阶段性能研究

通过26根无粘结部分预应力高强混凝土梁,研究了影响裂缝宽度及裂缝闭合和变形的主要因素,将无粘结部分预应力高强混凝土梁在使用荷载作用下的受力状态转化为偏心受压构件的受力状态,求解非预应力筋的应力,然后采用现有规范裂缝宽度计算公式来求无粘结部分预应力高强混凝土梁的裂缝宽度,并建立了重复荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁裂缝宽度计算公式;应用名义拉应力建立了闭合弯矩计算公式.将预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响,用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αpρ这两个参数来反映,并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法,建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算公式.计算结果与试验结果吻合较好.     

无粘结部分预应力混凝土梁的延性分析

本文建立了基于增量变形的既适用于有粘结部分预应力混凝土梁亦适用于无粘结部分预应力混凝土梁受力全过程数值分析方法。本文的方法能够模拟构件达到其峰值承载能力后下降段的性能,并可考虑非预应力钢筋及混凝土由于结构进入承载能力下降段引起的卸载而导致的材料应力应变关系的变化情况。利用本文所建立的方法,研究了不同加载方式、跨高比、综合配筋指标（CRI）、部分预应力比率、混凝土抗压强度等对无粘结部分预应力混凝土梁延性性能的影响。研究表明,无粘结部分预应力混凝土梁的曲率延性系数随综合配筋指标（CRI）的增加而减小。对于某个给定的综合配筋指标（CRI）,对比分析了有粘结和无粘结预应力混凝土梁的曲率延性系数差异情况。分析表明,综合配筋指标（CRI）在0．15—0．20之间时,无粘结预应力混凝土梁的曲率延性系数与相应的有粘结预应力混凝土梁的接近;当综合配筋指标（CRI）大于0．20时,无粘结预应力混凝土梁的曲率延性系数大于相应的有粘结预应力混凝土梁的曲率延性系数;当综合配筋指标（CRI）小于0．15时,无粘结预应力混凝士梁的曲率延性系数小于相应的有粘结预应力混凝土梁的曲率延性系数。     

板与次梁对无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点抗震性能的影响

通过2个无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点在低周反复荷载下的拟静力试验,重点研究了板和次梁对扁梁柱板边节点的承载力、延性及耗能能力等抗震性能的影响,发现板和次梁能提高无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点的抗震性能。     

无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁力学性能

设计制作了5根不同粗骨料替换率的无粘结预应力再生粗骨料混凝土试验梁,并采用两点加载对其进行正截面受弯性能试验,研究了无粘结预应力再生粗骨料混凝土的梁破坏形态、承载力、裂缝宽度及跨中挠度等力学性能。基于试验数据建立了与《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）相协调的无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁预应力钢筋应力增量计算公式,提出了无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的最大裂缝宽度及刚度的设计建议。结果表明:再生粗骨料替换率对无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的破坏形态、裂缝宽度、跨中挠度影响不大;达到承载力极限状态时无粘结预应力再生粗骨料混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量比无粘结预应力混凝土梁的无粘结预应力钢筋应力增量大,但再生粗骨料替换率对应力增量的影响不显著。     

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。     

有粘结和无粘结预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验

通过对一榀有粘结预应力混凝土扁梁框架和一榀无粘结预应力混凝土扁梁框架所进行的拟动力抗震性能试验,分析比较了它们的破坏形态、动力反应、滞回曲线、刚度退化等抗震性能。试验结果表明,有粘结预应力混凝土扁梁框架和无粘结预应力混凝土扁梁框架的各种反应没有显著的差异。无粘结预应力混凝土扁梁框架应当可以满足抗震要求。     

使用荷载下无粘结部分预应力混凝土叠合梁裂缝控制

给出了20根矩形截面无粘结部分预应力混凝土叠合梁(其中2根为对比梁)裂缝宽度的试验研究成果.在此基础上,结合无粘结部分预应力混凝土梁及普通混凝土叠合梁的已有成果,提出了与混凝土结构设计规范相对应的一套裂缝宽度控制计算公式.通过把无粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁及有粘结部分预应力混凝土梁、叠合梁的计算方法衔接起来,形成了统一的计算体系.经试验结果验证,这些公式计算精度较高,可满足工程设计要求.