轻钢结构柱爆炸荷载应变率效应影响因素分析

以中国现行轻钢结构设计手册为基础,选取其中一个型号的轻型钢结构柱为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立爆炸荷载作用下的有限元数值分析模型,并进行应变率响应数值模拟分析。文章分析了不同工况对轻钢结构柱应变率响应的影响,结果表明,影响轻钢结构柱应变率的主要因素是比例距离和失效应变,而柱高、支座形式等因素对应变率的影响不明显;在设计计算中,将爆炸荷载产生的应变率考虑为常数,将动力强化系数考虑到材料性能中,再将动力反应分析的准静态方法是可行的。文章的研究成果可以为结构的优化设计、防护措施提供重要理论依据。     

组合梁钢筋混凝土柱框架结构力学性能非线性有限元分析

基于Opensees地震工程数值模拟平台,实现了组合梁钢筋混凝土柱单层单跨平面框架结构在单调水平荷载作用下骨架曲线的有限元模拟,并与相关试验结果进行对比分析.数值模型中,混凝土采用修正的Kent-Park模型,钢材采用理想弹-塑性模型,并采用位移增量法控制加载.基于此,对影响此类框架结构P-Δ曲线的因素进行了参数分析,抗震性能良好.     

钢筋混凝土柱式桥墩落石冲击分析方法

为研究落石冲击对钢筋混凝土(RC)桥墩安全性能的影响,建立一种考虑截面抗剪能力率相关性的RC柱式墩崩塌落石撞击损伤状态评价方法.首先,通过与钢筋混凝土梁落锤实验结果对比验证数值模拟方法可靠性,考虑桩基与土层相互作用建立了彻底关大桥下部结构落石撞击有限元模型.其次,以KC模型修正的Priestley公式描述混凝土动载抗剪强度,以剪力破坏参数定义截面损伤等级,分析墩柱截面不同撞击场景下的损伤状态.最后,进行混凝土抗压强度、墩柱截面面积、箍筋间距、墩柱长细比参数敏感性分析.结果表明:全局平均等效静力方法应用于落石撞击荷载静力简化存在缺陷,在高冲击强度场景下衰减段长持时使得等效静力偏低;引入墩柱截面抗剪能力率相关性能够更准确地描述落石冲击损伤状态;增大墩柱截面面积和提高箍筋配筋率能够有效地降低RC柱式桥墩落石撞击损伤.     

钢筋混凝土十字形轴压柱耐火性能的数值模拟研究

采用计算机数值模拟方法研究了钢筋混凝土十字形轴压柱的耐火稳定性。结果表明，十字形柱比矩形柱耐火性更差，建议在底框架结构中慎用。     

轴心受压FRP约束圆形混凝土柱应力-应变模型

外包纤维复合材料(FRP)可以有效的提高混凝土柱的承载力和延性.本文系统总结了现有的几种FRP约束混凝土柱应力-应变模型,通过对已有大量试验研究结果的分析,指出FRP约束圆形混凝土柱的性能主要取决于FRP对混凝土柱的约束效果,引入约束效应系数ξ.并以约束效应系数ξ为主要参数,提出了FRP约束圆形混凝土柱三阶段应力-应变模型.该模型能较好的反映FRP约束混凝土柱应力-应变关系的特点,模型计算结果与试验数据吻合较好.     

考虑嵌固支座约束的钢筋混凝土柱数值分析研究

嵌固支座对钢筋混凝土柱根区域具有一定约束作用,而传统纤维单元中并未考虑此约束,对以弯曲破坏为主的钢筋混凝土柱进行数值模拟,发现不考虑嵌固支座约束时柱的承载力较试验值低,且轴压比越大偏低越多.分析混凝土强度和峰值应变对柱正截面抗弯承载力的影响,揭示嵌固支座约束对承载力的提高机理,分别采用修正系数K₁、K₂、K₃反映约束作用对破坏控制截面位置、混凝土强度和峰值应变的影响,建立了修正后的钢筋混凝土柱纤维模型,计算与试验结果吻合良好,表明所提方法有较好的适用性.     

钢筋混凝土柱塑性铰长度尺寸效应研究

为了研究钢筋混凝土柱塑性铰长度的尺寸效应,依据12根不同截面尺寸的钢筋混凝土柱单调和低周反复加载试验结果,分别采用纵筋屈服法、"纵筋应变-截面曲率"法、"百分表-截面曲率"法、等效塑性铰长度4种方法确定了试件的塑性铰长度,研究了截面尺寸对塑性铰长度的影响.结果表明:4种确定塑性铰长度的方法有一定的差别,等效塑性铰长度所得结果最小,"百分表-截面曲率"法所得结果最大;塑性铰长度随截面尺寸的增大相对减小,呈现出一定的尺寸效应,在此基础上,提出了塑性铰长度的截面尺寸影响系数.     

湍流火焰切向应变率的低维近似模型

利用理论方法,提出切向应变率二维与三维概率密度函数（PDF）之间的关系. 基于3种不同湍流强度的自由传播预混火焰直接数值模拟（DNS）数据库,建立人工神经网络（ANN）和随机森林（RF）模型,从低维量预测三维切向应变速率. 机器学习模型的输入特征包括组分质量分数、二维火焰面法向量梯度和二维速度梯度张量. 模型预测结果与DNS结果对比表明,理论模型预测的PDF与DNS的真实PDF吻合较好. RF模型的预测值与DNS实际值间的相关系数大于0.97,优于ANN模型. RF模型得到的PDF与真实PDF间的误差小于理论模型得到的PDF与真实PDF间的误差. RF模型能够由低维量准确预测三维切向应变率.     

钢筋混凝土框架柱的二阶效应计算体系

本文对国内外建议的及设计规范采用的钢筋混凝土框架柱二阶效应计算体系作了分析比较,着重说明了某些方法申存在的概念错误或不足.在阐明了不同侧向约束条件下框架二阶效应的基本规律之后,提出了改进我国《混凝土结构设计规范》框架柱二阶效应计算体系的建议.     

基于OpenSEES的钢筋混凝土柱拟静力分析

为了研究OpenSEES软件中材料本构模型参数、轴压比和配箍率对钢筋混凝土柱数值模拟的影响,采用OpenSEES软件中非线性纤维单元对4根以弯曲破坏为主的钢筋混凝土柱的拟静力试验进行数值模拟,并与试验数据进行了对比分析.结果表明,对拟静力试验中钢筋混凝土柱进行数值模拟应考虑P-Δ效应,Concrete02材料λ参数值建议取0.1~0.2,钢筋强化系数可不考虑或仅需设置0~0.01的较小强化系数值;高配箍率钢筋混凝土柱抗震性能较好,具有良好的延性能力.     

玻璃纤维聚合物加固混凝土柱抗震性能研究

为了研究外粘玻璃纤维布加固震损柱的抗震性能,共有11根柱进行了低周反复荷载试验,其中3根在原始状态下进行试验以确定其破坏模式,另8根柱预裂后粘贴玻璃纤维布进行修补加固后进行试验.试验结果表明,未加固柱的强度和延性都比较低,加固后柱的强度、变形能力以及耗能能力均明显改善.在试验研究的基础上,本文作者提出了加固柱目标抗震延性系数的计算方法,试验结果和计算结果基本吻合.     

玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱的轴压徐变性能

为研究玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压下的徐变性能,对空心柱轴压下的受力特性进行分析,建立了适用于玻璃纤维管钢筋混凝土空心柱轴压徐变公式.编制轴心受压荷载作用下徐变分析程序计算徐变应变与时间关系曲线,并通过已有试验对该程序的正确性进行验证.在程序正确性的基础上,计算空心率、混凝土强度、作用荷载及玻璃纤维管壁厚等主要参数对...     

CFRP加固混凝土梁配布(筋)率优化与造价模拟分析

针对CFRP加固混凝土梁配布(筋)率优化问题,提出了在考虑材料价格的基础上,采用基于应变协调条件和加固混凝土梁正截面受弯承载力的计算方法,利用拉格朗日函数推导出了配布(筋)率优化表达式,并分别运用Excel软件和预算模拟软件进行分析.结果表明:优化配布(筋)率与弹性模量之比、价格之比、抗拉强度之比有关;纤维复合材料的加固量一般在2~5层;当钢筋级别较高、混凝土强度等级较低(C20)时,不宜用碳纤维布加固,这与《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)规定较符合.     

FRP约束素混凝土短柱轴压性能的试验研究

通过对不同约束比λ＇下的19个纤维环向约束加固的方形倒角的素混凝土轴心受压短柱的试验研究，表明纤维环向约束是提高柱轴向承载力、改善延性的有效的方法，同时验证了纤维的不同类型、包裹方式、混杂纤维的不同混杂匹配对加固效果有较大的影响。本文还提出FRP约束混凝土短柱的应力-应变全曲线呈“π”状，将其破坏过程分为弹性上升、弹塑性上升、持荷（强化或软化段）、下降四个阶段，曲线的形状及曲线下面积的饱满程度反映了其变形能力的提高。     

C75混凝土动态劈裂行为试验与数值模拟分析

为研究C75混凝土动态抗拉强度特性和应变率效应,采用大直径霍普金森压杆,对其开展动态劈裂试验,并对试样中应力平衡进行检验,同时,基于ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟混凝土的动态劈裂破坏过程.采用MATLAB将劈裂强度公式中的圆盘内部应力等值线进行可视化,基于修正的Griffith准则对巴西圆盘中心起裂现象进行理论分析.结果表明:在10⁰~10¹/s应变率范围内,混凝土劈裂强度与应变率对数基本呈现线性增长关系;在较低弹速下试件表现为沿径向对称破裂,随着弹速的增加,试样两端出现明显的三角形破碎区域,且靠近入射端破碎较严重;二维受力状态下,巴西圆盘试样的最大与最小主应力之比(σ₁/σ₃)等值线近似呈封闭的菱形,其比值在圆盘的中心处达到最大值-3.0;考虑应变率效应的Cowper-Symonds黏塑性本构能够较好地表征C75混凝土的动力学行为,其模拟的试样破坏过程与采用高速摄影技术观测到的结果吻合度较高;C75混凝土的抗拉特性明显优于同样水灰比下的C35混凝土,但其应变率敏感性要比C30土工聚合物混凝土低.     

十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能

为研究十字形截面钢混凝土组合异形柱的抗震性能,对5个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周反复加载试验。研究了滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能性能等抗震性能,对比分析了轴压比和配钢形式对抗震性能的影响。结果表明,轴压比较大的试件具有更高的承载能力,但延性降低、刚度退化速率加快;与普通钢筋混凝土异形柱相比,在异形柱内配置型钢可改善滞回性能、增强刚度、延性性能、承载能力和耗能性能,减轻破坏程度,从而提高抗震性能。配钢形式为T形钢加方钢管的试件除刚度退化外,其他性能均优于实腹型配钢试件。     

型钢混凝土柱位移延性系数研究

综合现有型钢高强混凝土柱的试验研究成果,讨论了影响型钢高强混凝土柱位移延性系数的因素,并基于BP神经网络研究了轴压力系数、体积配箍率、剪跨比和配钢率等参数对型钢高强混凝土柱延性的影响及规律.通过对国内50根型钢高强混凝土柱试验数据的整理和回归分析,得到考虑多因素的位移延性系数经验公式,该公式可供型钢高强混凝土框架柱抗震设计和抗震性能评估参考.     

基于维托假设的连续配筋混凝土路面应力分析与配筋率计算

由于连续配筋混凝土路面板产生干缩变形和温缩变形,导致路面出现横向裂缝,横向裂缝按一定间距分布。利用维托假设,对由温缩和干缩影响下产生裂缝的连续配筋混凝土路面内应力进行分析,重点对横向裂缝间距和最小配筋率的计算公式进行推导。     

玻璃纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的试验研究

进行了玻璃纤维布包裹加固轴心受压钢凝筋混土柱系列试验研究．结果表明：纤维布包裹加固钢筋混凝土柱的轴心抗压承载能力和极限应变明显提高，其轴心抗压承载力随纤维布加固层数、加固间距及截面形式的改变而变化，对于一种确定的加固方式，存在一个既使构件承载力提高较大又造价相对较低的合理方案．     

Complete splitting process of steel fiber reinforced concrete at intermediate strain rate

The complete splitting process of steel fiber reinforced concrete （SFRC） at intermediate strain rate was studied by experiment. The basic information of a self-developed SFRC dynamic test system matching with lnstron 1342 materials testing machine was given, and the experiment principle and the loading mode of cubic split specimen were introduced. During the experiment, 30 cubes of 150 mm×150 mm×150 mm and 36 cubes of 100 mm×100 mm×100 mm, designed and prepared according to C20 class SFRC with different volume fractions of steel fiber （0, 1%, 2%, 3%, 4%） were tested and analyzed. At the same time, the size effect of SFRC at intermediate strain rate was investigated. The experimental study indicates that SFRC size effect is not influenced by the loading speed or strain rate. When the steel fiber content increases from 0 to 4%, the splitting strength of SFRC increases from 100% to 261%, i.e. increasing by 161% compared with that of the common concrete. The loading rate increases from 1.33 kN/s to 80.00 kN/s, and the splitting tensile strength increases by 43.55%.