应变幅值对复合钢筋的低周疲劳性能影响

本文在SDS500电液伺服万能试验机上采用轴向应变控制的方法研究了应变幅值对HRB400 E/316 L复合钢筋低周疲劳性能的影响.通过试验总结了应变幅值对断裂位置及断裂形貌的影响规律,分析了循环应力响应特征.试验结果表明:在应变率一定时,随着应变幅值的增加,试件的断裂面形貌由斜截面变为平截面,且断裂面皆经过钢筋横肋处...     

630MPa超高强钢筋低周疲劳性能试验研究

630MPa超高强钢筋已应用于实际工程,而目前针对国产630MPa超高强钢筋的低周疲劳性能研究尚未见报道。为此,以我国国产630MPa超高强钢筋为研究对象,对其进行了静力拉伸试验,得到其静拉力学性能参数。通过恒应变幅加载低周疲劳试验,得到疲劳寿命、循环响应特征及应力-应变滞回曲线等指标,研究了630MPa超高强钢筋的疲劳性能,进行了低周疲劳特性评价。在试验研究的基础上,得到了630MPa超高强钢筋疲劳性能参数,建立了其疲劳寿命预测公式。采用OpenSees软件进行了630MPa超高强钢筋材料低周疲劳试验数值模拟,分析表明利用得到的超高强钢筋疲劳性能参数可以较精确地进行630MPa超高强钢筋低周疲劳数值模拟。     

钢筋的高应变低周疲劳性能分析

利用MTSNEW810电液伺服材料试验机,对HRB400,HRB500钢筋的高应变低周疲劳性能进行研究。采用控制总位移幅不变、保持应变率恒定并通过引伸计监测记录应变值的方法,测定HRB500钢筋高应变低周疲劳过程中的循环应力应变曲线,通过Basquin和Manson-Coffin公式拟合得到各规格钢筋的疲劳寿命方程,从而得到循环应力与应变、应变与疲劳寿命的关系。实验结果表明,HRB500高强钢筋比HRB400钢筋在高应变低周疲劳性能方面具有明显的优势。     

考虑屈曲效应的混凝土柱纵筋低周疲劳性能和变形能力研究

屈曲导致的局部塑性应变集中将使钢筋损伤加重,并提前断裂.传统低周疲劳损伤模型(如Coffin-Manson模型,简称C-M模型)中未考虑屈曲效应的影响,这将高估屈曲钢筋的低周疲劳寿命.为研究屈曲对钢筋疲劳寿命的影响,完成了30个原状钢筋试件考虑屈曲的循环加载试验,得到了钢筋断裂时的极限塑性平均应变的测量结果,分析了局部...     

考虑屈曲的钢筋滞回性能试验研究

对不同长细比的钢筋进行反复荷载试验研究,考察不同长细比的钢筋在荷载幅值逐渐增大加载的性能变化规律.并采用ABAQUS有限元软件建立考虑屈曲影响的钢筋滞回模型与试验对比.结果表明:钢筋在拉压循环荷载作用下,长细比、塑性变形对其抗震性能产生影响,采用ABAQUS有限元软件建立考虑屈曲影响的钢筋滞回模型,为今后研究提供重要依...     

基于应变能的不锈钢复合钢材低周疲劳性能研究

为了研究不锈钢复合钢的低周疲劳性能,在已有试验的基础上,从应变能的角度对不锈钢复合钢(复层钢材为S31603、基层钢材为Q355B)和基层低合金钢Q355B的疲劳性能进行分析,基于应变能引出标准滞回环的概念,分析循环应变能和材料的Masing特性,并提出一种基于能量的疲劳寿命预测模型。研究结果表明：应变幅是影响不锈钢复合钢和基层低合金钢应变能和低周疲劳寿命的主要因素;两种材料的循环硬化特征主要发生在前几次循环内,而后呈现循环软化特征;在整个加载过程中,两种钢材表现出循环稳定性,且稳态过程占据大部分循环周期;提出的基于应变能的低周疲劳寿命预测模型可以有效拟合不锈钢复合钢和基层低合金钢的低周疲劳寿命曲线,其可以作为应变-疲劳寿命预测的替代方案。     

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明：国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。     

基于OpenSEES数值模拟的工字形截面支撑低周疲劳性能研究

为研究工字形截面支撑低周疲劳性能,进行了18根Q235和21根ST12材质焊接工字形钢支撑在等幅轴向循环位移作用下的OpenSEES有限元分析,在验证模拟结果和试验结果吻合较好的同时,提出利用支撑几何参数(长细比、宽厚比、高厚比、屈服点)修正的表征应变作为预测支撑低周疲劳寿命的控制参量,给出了对应修正公式和寿命预测公式。表征应变与支撑低周疲劳寿命满足对数线性关系,据此预测的支撑低周疲劳寿命离散性较小且基本位于试验值1.5倍分散带内。对于变幅加载条件下的支撑寿命预测,利用Miner线性损伤理论对39组支撑试验数据进行以裂纹萌生寿命为终止点的损伤值统计,给出了容许损伤建议值作为预测寿命对应损伤值。而后,引入5组单斜工字钢支撑框架低周疲劳试验结果进行验证,其预测寿命均接近试验裂纹萌生寿命,可以较为保守地评估该类支撑的低周疲劳寿命,且支撑截面损伤分布与试验破坏模式保持一致。以上均证明该数值模拟方法和低周疲劳寿命预测方法的准确性和高效性,可为框架支撑结构低周疲劳性能的研究提供借鉴。     

挤压成型铝合金防屈曲支撑的低周疲劳测试

近来,铝合金已用于制造防屈曲支撑(BRBs),以改善BRB在腐蚀环境下的耐久性。在以往的研究中,由于挤压成型铝合金的松弛,建议避免对挤压成型的铝合金BRB进行焊接。试验对10个带或不带闭锁装置的几乎完全相同的试样的低周疲劳性能进行了研究。结果表明,挤压成型的BRB具有稳定、反复的滞回性能,支撑屈服部位的断裂位置是随机的。与典型钢BRB的破坏相比,挤压成型的BRB的破坏是脆性破坏。对带和不带闭锁装置的试样进行对比,结果显示,当BRB水平放置且应变幅低于2%时,闭锁装置对累积非弹性变形没有明显的影响。给出了挤压成型BRB的低周疲劳损伤评估公式,可供基于应变的损伤评估参考。     

防屈曲耗能钢支撑的试验研究

结合自行设计的外包钢筋混凝土防屈曲耗能钢支撑的工程应用项目,完成了7个防屈曲耗能钢支撑和3个普通钢支撑的反复单轴受压和反复拉压试验,比较了两种支撑的受力性能差别。试验研究表明,所设计的防屈曲耗能钢支撑,能使核心钢支撑材料的拉、压强度得到充分发挥;核心钢支撑截面屈服前未发生失稳破坏,达到了防屈曲的目的;核心钢支撑与混凝土之间的无粘结构造措施达到预期要求,且在反复拉压受力下的低周疲劳性能满足工程要求。根据试验结果,提出了防屈曲耗能钢支撑的端部构造措施。     

新型钢板耗能器的耗能性能分析及其低周疲劳研究

介绍了一种新型钢板耗能器,并对比分析了钢板耗能器的实验结果和模拟结果,两者的滞回曲线基本一致,都很饱满稳定,耗能性能优越。在此基础上,又对该耗能器的低周疲劳性能开展了研究,为其推广应用奠定了基础。     

防屈曲耗能钢支撑设计方法的研究

介绍了防屈曲耗能钢支撑的研究和应用现状,结合现有文献和本文作者的防屈曲耗能钢支撑试验研究,分析了其受力性能及其影响参数。依据FEMA450的有关规定和我国规范,建议了防屈曲耗能钢支撑设计计算方法,包括:(1)防屈曲耗能钢支撑的布置设计要求;(2)防屈曲耗能钢支撑保证核心钢支撑强度充分发挥的整体稳定性设计条件;(3)外包约束的抗弯及抗裂设计要求,及其外包约束钢筋混凝土和外包约束钢管混凝土的计算方法;(4)根据试验研究结果,建议了无粘结层、端部间隙和节点连接构造的设计要求及构造措施。最后给出了防屈曲耗能钢支撑的设计流程。     

新型复合墙体低周往复荷载作用下抗震性能研究

通过对采取不同抗震措施、竖向正应力、高宽比、内芯强度的6片新型复合墙体模型在低周往复荷载作用下的抗震性能试验,对比研究新型复合墙体在低周往复荷载作用下的破坏模式及受力特点、承载力、滞回特性、耗能、延性、刚度退化等抗震性能。试验结果表明:在水平低周往复荷载作用下,采取约束构造柱的新型复合墙体与普通墙体均具有较好的耗能性能。     

中低周疲劳荷载作用下小直径钢筋植筋锚固性能试验研究

植筋技术广泛应用于建筑结构加固与改造工程中,但面对复杂多样的实际工程需要,植筋技术相关研究尚需不断拓展。试验设计共24个植筋深度为10d、15d、20d的CGM混凝土试件,对C6、C8两种小直径钢筋在中低周疲劳荷载作用下植筋锚固性能进行研究。结果表明:轴向拉拔荷载与植筋深度相同时,疲劳荷载使胶筋界面滑移量显著增大且滑移速率加快。实测得到了植筋试件的荷载—轴向应变曲线,分析得出疲劳荷载、植入深度对植入端受荷分布的影响,提出了小直径钢筋植筋在疲劳荷载工况下工作时,可通过适当增加植筋深度使植入端受荷均匀,以达到减小胶筋滑移,避免粘结破坏,提升锚固性能的目的。     

考虑低周疲劳效应的圆管截面钢支撑现象滞回模型

通过ABAQUS分析软件对一系列不同长细比、径厚比圆管截面钢支撑的压屈承载力、非线性屈曲平衡路径、卸载-再加载路径及损伤进行计算和统计,并选取典型构件计算结果与现有试验结果进行了对比,证明了有限元模型的准确性。通过统计的数值数据及现有的试验数据,拟合了简单、有效的圆管截面钢支撑现象滞回模型。该模型采用Coffin-Manson公式和Miner线性累积法则进行支撑低周疲劳损伤预测,建立了材料强度折减与疲劳损伤的相关公式,可以考虑支撑在滞回过程中的一些复杂非线性行为,如受拉屈服、受压非线性屈曲、包辛格效应及低周疲劳效应引起的材料强度折减和断裂等。该模型预测的支撑滞回曲线和累积能量耗散曲线与现有试验和校正的有限元模型的计算结果吻合较好,且计算耗时大幅缩减,适用于圆管截面钢支撑结构的非线性分析。     

考虑低周疲劳寿命的改进Park-Ang地震损伤模型

随着基于性态抗震设计理论的发展 ,Park Ang双参数地震损伤模型在建立性态目标量化准则方面受到重视。本文的研究目的是结合钢筋混凝土构件低周疲劳试验结果 ,对该模型作进一步发展和完善。基于低周反复荷载作用下钢筋混凝土构件疲劳寿命方程 ,结合国内外发表的试验结果分析了构件极限滞回耗能与位移延性系数的关系 ,近似为指数衰减关系。通过引入另外的与加载路径有关的能量项加权因子 βi,由定义的临界延性系数 μ0 和能量等效系数YE 计算 ,提出了Park Ang双参数地震损伤模型新的改进形式。改进的地震损伤模型规格化最大位移与规格化滞回耗能是非线性组合 ,可以近似考虑加载路径对损伤影响。试验和数值分析表明改进损伤模型可以有效地降低组合参数 β不确定性对损伤指数计算结果的影响 ,而新引入参数的不确定性对其计算结果几乎没有影响。分析了滞回耗能在构件地震累积损伤中所占的比重及其与加载路径的关系。建议了改进Park Ang双参数地震损伤模型可修复破坏和倒塌破坏损伤指数临界值可分别取为 0 4和 0 8。     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火(QST)HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。     

多层建筑考虑低周疲劳特性的抗倒塌验算实用方法

通过理论分析和大量数值计算，对作者提出的抗震结构的等效延性破坏准则中诸参数进行统计回归，总结出剪切型结构考虑低周疲劳特性的抗倒塌验算的简化方法，便于工程实际应用。     

铸造十字形截面屈曲约束支撑的抗震性能试验研究

采用铸造工艺直接加工十字形截面核心的屈曲约束支撑(BRB,Buckling-Restrained Brace),避免在核心部件上直接施焊,可以消除焊接残余应力的影响。通过低周往复加载试验,研究了该类试件的滞回性能、骨架曲线、累积塑性变形、拉压不对称性、等效刚度等。试验结果表明,该类型的屈曲约束支撑可以避免焊接残余应力对试件抗震性能的影响,支撑试验滞回曲线饱满,具有稳定的受力特性,累积塑性变形基本达到200,且拉压不对称系数小于1.3,满足美国AISC钢结构规范的要求。由于铸造用钢有材料上的缺陷,导致试件没有获得较好的低周疲劳性能,但是对低周疲劳性能要求不高的承载型BRB仍具有一定的应用价值。     

含有屈曲约束支撑平面框架的抗震性能试验研究

为了研究含有屈曲约束支撑结构的抗震性能,对含有屈曲约束支撑和普通支撑的平面框架进行了试验研究。结合试件破坏现象及试验结果,对屈曲约束支撑的力学性能、破坏机理以及作用效果进行了分析探讨。同时,还对试验过程进行了数值模拟分析。试验及理论分析结果表明:与含普通支撑框架相比,含屈曲约束支撑的框架在提高承载力的同时,还具有更稳定的耗能能力;经过适当的设计,可以使屈曲约束支撑先于主体结构进入弹塑性状态,提高结构的抗震性能。