高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱延性分析

目的研究高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱的延性性能与其影响参数之间的关系．方法利用“截面条带法”，编制了配有高强钢筋的高强混凝土圆柱延性性能的非线性分析程序。对影响其延性的主要参数——轴压比、体积配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等参数的影响规律进行数值分析，揭示该类构件的位移延性系数与其影响参数之间的关系．结果通过大量的数值计算，得到了高强度螺旋箍筋约束下高强混凝土柱的位移延性系数同轴压比、体积配箍率、箍筋强度和纵向钢筋配筋率之间的关系曲线．结论数值计算表明高强混凝土圆柱的延性性能随轴压比的减小、箍筋强度的提高、体积配箍率的加大而增大；部分配置高强度纵向钢筋可明显改善高强混凝土柱的延性；通过对数值计算结果的回归分析并结合试验结果提出了配有高强钢筋的高强混凝土柱的位移延性经验计算公式．     

T形配钢型钢混凝土柱延性性能及轴压比限值

轴压比是影响结构延性和抗倒塌性能的关键因素。通过12根T形配钢型钢混凝土柱的低周反复加载试验,对破坏形态、滞回特性、延性性能等进行了研究;基于界限破坏理论,对T形配钢型钢混凝土柱轴压比限值进行了分析。结果表明,在低周反复荷载作用下,T形配钢型钢混凝土柱主要发生弯曲破坏和剪切斜压破坏,具有较好的延性性能;基于试验轴压比和设计轴压比之间的转换关系,提出了T形配钢型钢混凝土柱在不同抗震等级下的轴压比限值,该限值可为T形配钢型钢混凝土柱的抗震设计提供参考依据。     

型钢自密实混凝土叠合剪力墙滞回性能有限元分析

为进一步研究型钢自密实混凝土(SCC)叠合剪力墙的抗震性能,在已有试验研究基础上,采用MSC.MARC软件中的分层壳单元建立型钢SCC叠合剪力墙有限元模型,并采用该模型进行低周往复加载数值模拟.在此基础上,分析了暗柱型钢含钢率、叠合区锚固钢筋配筋率及轴压比对型钢SCC叠合剪力墙承载力和延性的影响.分析结果表明:采用该有限元模型计算得到的模拟结果与已有试验结果吻合较好,该方法可为叠合剪力墙结构体系抗震性能的数值模拟分析提供参考;随着暗柱型钢含钢率或叠合区锚固钢筋配筋率的增加,墙体承载力逐渐提高,但延性逐渐降低;型钢SCC叠合剪力墙在大震作用下的轴压比不应大于0.3.     

型钢混凝土框架滞回性能分析

采用通用有限元程序ABAQUS建立了非线性有限元模型,研究了型钢混凝土框架的滞回性能,通过与文献试验结果的对比分析,验证了有限元模型的合理性。然后就系统的对型钢强度、混凝土强度、配箍率和纵向配筋率等参数对型钢混凝土框架滞回性能的影响进行对比分析。结果表明,型钢强度、混凝土强度对结构承载力影响较大,配箍率、纵向配筋率影响较小。     

桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算方法研究

斜拉桥桥塔通常配置由槽钢及角钢组成的桁架式型钢骨架.与常规意义的型钢混凝土结构不同的是,其截面型钢配筋率(含钢率)较小,仅与一般钢筋混凝土结构的钢筋配筋率相当.对这类桁架式SRC偏心受压构件进行的试验研究尚不多见,现行各类结构设计规范对其承载能力的计算方法尚无明确规定.参照钢筋混凝土偏心受压构件正截面受压承载力计算方法,推导出了桁架式SRC偏心受压构件受压承载力计算公式,并通过模型试验进行了验证.试验表明,其破坏特征与钢筋混凝土偏压柱相似,型钢与混凝土共同工作性能良好,型钢受力状态与钢筋相同,其承载力可将型钢换算成等截面钢筋后按钢筋混凝土偏心受压构件强度公式计算.     

空腹箱形型钢混凝土梁试验研究

对型钢翼缘外伸的空腹箱形型钢混凝土梁进行了竖向荷载作用下的试验研究,变换纵筋配筋率、腰筋配筋率、配箍率等参数,分析空腹箱形型钢混凝土梁的承载能力、破坏形态、箱形型钢与混凝土的共同工作效应。试验研究表明型钢翼缘外伸的空腹箱形型钢混凝土梁的整体性能好,具有较高承载力、良好的延性,外伸翼缘箱形型钢和外包钢筋混凝土梁协同工作能力强,空腹箱形型钢设置可以有效地降低构件的自重,提高结构的经济性能。实际工程应用中,注意型钢外伸翼缘处混凝土的施工质量,保证型钢与混凝土粘结良好。     

混杂纤维高性能混凝土深梁的剪切延性

采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验,通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析,利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明,钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大,超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用,钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性,最大提高达40.7%,但仍达不到延性破坏的要求,不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。     

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.     

SRC-RC竖向混合结构转换柱承载力与延性性能分析

以16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验为基础,分析了转换柱的承载力与延性性能。研究了钢与混凝土之间的相互作用方式,确定了型钢局部存在对转换柱力学性能的影响。型钢的配钢率、轴压比、型钢延伸高度及体积配箍率是影响承载力与延性性能的主要因素:配钢率越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;轴压比越大,转换柱的承载力越大,位移延性系数越小;型钢延伸高度对转换柱的承载力影响较小,而位移延性系数随着型钢延伸高度的增加呈现出先升后降的变化规律,当延伸高度达到3/5的柱高时位移延性系数达到最大值;随着体积配箍率的增加,转换柱的承载力与位移延性系数同时增大,增长速率与配钢率有关,配钢率较大试件的承载力与位移延性系数随体积配箍率的增长速率更快。     

高强钢筋活性粉末混凝土简支梁受剪性能试验研究

利用稳定可靠的试验系统,通过改变试验梁的剪跨比、配箍率、纵筋率和钢筋等级等因素,对6根不同高强钢筋活性粉末混凝土简支梁进行试验。根据试验结果,分析了不同因素对试验梁其破坏形态、剪切延性和受剪承载力的影响。结果表明:HRB500级等高强钢筋与活性粉末混凝土具有良好的协同抗剪工作性能,较好的抗剪承载力和剪切延性;对于剪跨比(1<λ≤3)一定的梁,适当配置箍筋可以提高承载能力,改善受剪延性;配箍率、纵筋配筋率和剪跨比等参数对试验梁的抗剪承载力和剪切延性影响显著。     

高强混凝土框架结构延性性能数值模拟分析

高强混凝土具有强度高、早强及变形小的优点广泛应用于土木工程结构。然而,在地震地区建筑结构需有较大的变形能力来耗能,其延性差的特点妨碍它更广泛的应用。通过合理地配置钢筋能够有效地提高结构的延性。本文应用DRAIN-2DX程序对一十二层双跨高强混凝土框架结构进行数值模拟分析,分析结果表明它能够很好的模拟此类结构的破坏过程和耗能能力。试验结果表明,此类结构具有较好的延性和耗能能力,抗震性能较好,所提出的方法能够用于地震区高强混凝土框架结构体系之中。     

基于ANSYS钢筋混凝土开洞连续深梁承载力分析

基于Ashour所做的有关集中荷载作用下两跨连续深梁腹板开洞的试验成果,设定一系列有限元模拟试件,借助于有限元分析软件ANSYS建立有限元模型,对比分析集中荷载和均布荷载分别作用时混凝土强度、开洞大小、洞口位置、竖向腹筋配筋率以及水平腹筋配筋率对试件承载力的影响。     

双向单排配筋T形剪力墙抗震性能试验研究

为了研究多层建筑结构中的双向单排配筋T形剪力墙的力学特性与抗震能力,设计了2个1/2缩尺的双向单排配筋混凝土T形剪力墙模型,分别沿腹板方向和翼缘方向,对其进行了低周反复荷载试验研究,分析了其承载能力、延性性能、刚度退化过程、滞回包络特性、耗能特点和破坏全过程特征。研究表明:在双向单排配筋T形剪力墙的配筋率相等情况下,该剪力墙沿腹板方向的抗震性能优于沿翼缘方向的抗震性能,这种剪力墙节点可以满足多层剪力墙住宅结构抗震要求。     

K型圆管相贯节点的滞回性能分析及试验

节点作为空间结构最重要的组成部分,其在反复荷载作用下的荷载—变形曲线(滞回曲线)是对其延性、耗能能力、强度、刚度等力学性能的综合反映。对K型搭接相贯节点内隐藏焊缝焊与不焊两种模型在弦杆轴向往复荷载作用下进行试验研究和有限元模拟计算,对比分析得到节点试件的破坏模式和滞回曲线,同时有限元模拟分析所得结果和试验所得结果较为吻合。结果表明:隐藏焊缝焊接节点破坏时是局部的,最终是搭接管在焊缝处被拉断;不焊节点的破坏模式是焊缝整体破坏,隐藏焊缝不焊对节点承载力的影响不能忽视。通过有限元模拟分析来代替相贯节点滞回性能试验是可行的。     

混凝土界面特性与力学性能的细观数值分析

将混凝土等效为由骨料、水泥砂浆及二者间的界面所构成的三相复合材料,利用蒙特卡罗方法建立混凝土随机骨料模型。采用线性应力-裂缝宽度关系来表征混凝土材料的各相软化力学行为,利用扩展有限元法对单轴拉伸条件下混凝土材料的界面特性与力学性能进行数值分析。分析结果表明,随着界面强度提高,混凝土强度、断裂能和延性增大,破坏模式由单一贯通裂纹向多条非贯通裂纹过渡;混凝土弹性模量随界面弹性模量的增加而增大;界面厚度减小时,混凝土材料的强度、弹性模量、断裂能增加,界面厚度对混凝土力学性能弱化作用变小。     

高拱坝砼拉压特性的全级配及湿筛试验

水工大坝混凝土力学特性试验迄今仍采用湿筛成型小尺寸试验试件完成,而湿筛试验往往剔除大于40mm以上大骨料,如此造成试验结果与大坝混凝土实际全级配性能的差异,无法真实反映实际大坝混凝土的性能指标。结合锦屏一级高拱坝混凝土强度测试要求,开展其全级配试件力学特性及相关性能试验,对其单轴抗压、单轴抗拉、极限拉伸及弹性模量等指标进行全面测试,其180d龄期的单拉强度和90d龄期的极限拉应变与湿筛试验测试值的比值变化为::按C18040、C18035、C18030强度分区,分别为0.661、0.637、0.690和0.583、0.579、0.573。在大骨料作用下,锦屏一级拱坝混凝土全级配试验测试的弹性模量则比湿筛试验测试值略高。     

不同配筋率钢筋混凝土柱应变率效应

混凝土是一种率敏感性材料,正确把握应变率效应对钢筋混凝土构件在强震等动力荷载下力学性能的影响,对结构抗震和抗风设计至关重要。采用CEB规范建议的考虑混凝土应变率效应的动力本构关系,运用纤维模型对钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动力性能进行了数值模拟。对4个钢筋混凝土柱构件的快速加载试验的试验结果与模拟结果进行比较,结果表明所建立的纤维单元模型能够较好预测混凝土柱恢复力特性,验证了基于动力本构的纤维单元模型的有效性。基于此模型,研究了不同纵向配筋率和体积配箍率对钢筋混凝土柱动力性能的影响,结果表明纵向配筋率和体积配箍率对动力性能的影响呈现出不同的特征。     

连续配筋混凝土路面荷载应力有限元分析研究

连续配筋混凝土路面(CRCP)为带缝工作,荷载应力、温度应力状况等与其开裂状况相关,初始裂缝状态的变化会影响到后继裂缝的形成和分布,使路面受力机理的理论分析变得更为复杂。为此,论文综合考虑裂缝、钢筋等效、地基等影响因素,采用有限元分析方法分析CRCP荷载应力的分布规律,分析了板宽、板厚与地基模量、混凝土模量、配筋率对CRCP荷载应力的影响,为CRCP的结构设计建立了更为合理的计算方法。     

低等级路强度敏感性的点可靠性分析

根据重型机械作业区支承强度检定的需要,开展低等级路强度敏感性研究。在力学模型不确定性分析的基础上,确立了基于Monte-Carlo随机有限元的可靠性分析方法。理论计算表明,道路破坏形式为整体剪切破坏。分别构建道路的半空间体和双层体系模型,通过荷载增量法与强度折减法,分析指出道路的破坏面因结构、荷载与材料而不同,但最早进入破坏的点却是固定的,因此,整体可靠性分析难以实现,而通过点可靠性分析确定敏感性因素是可行的。在可靠性分析中,不再沿用过度简化的极限平衡理论和二维应力状态下的Mohr-Coulomb准则,而基于Drucker-Prager准则确定的三向应力状态定义安全余量,提高了分析精度。研究指出决定低等级路强度的主要因素是上覆层内摩擦角和地基层弹性模量。本文的研究为强度检定的方案制定提供了依据。     

玄武岩纤维增强塑料筋耐腐蚀性研究

玄武岩纤维增强塑料筋作为一种新型的建筑材料,用来代替钢筋用在海工等腐蚀性较强的环境中的混凝土内,是解决混凝土钢筋锈蚀带来的耐久性问题。首先研究了玄武岩纤维筋在常温下长期浸泡在5%氯化钠溶液、饱和氢氧化钙溶液和5%氯化钠与饱和氢氧化钙混合溶液中力学性能的变化情况,以此来判断玄武岩纤维增强塑料筋的耐腐蚀情况,然后考察了相同介质中不同温度对玄武岩纤维增强塑料筋及其原材料抗腐蚀性能的影响情况。结果表明:玄武岩纤维增强塑料筋耐氯化钠盐溶液腐蚀性能较好,而耐碱腐蚀性较差,其原因主要是因为原材料中的连续玄武岩纤维的耐碱性较差。对于将玄武岩纤维增强塑料筋长期使用在混凝土中必须对其耐碱性进行改性。