配筋梯度混凝土梁极限承载力分析

采用高强高性能混凝土替换普通混凝土压区形成了配筋梯度混凝土受弯结构构件,该类新型结构构件可达到使相对受压区高度易于满足截面容许受压区高度的目的.结合拉压区为异强混凝土的配筋梯度混凝土梁试验,获得了极限压应变、极限变形以及纯弯段箍筋应变等,着重分析了承载能力极限状态下平截面假定的适用性以及两类混凝土的整体工作性能.提出了配筋梯度混凝土受弯结构构件正截面承载力计算方法,探索了该类梁塑性铰转动能力与曲率延性.为配筋梯度混凝土受弯结构构件承载能力极限状态计算提供了理论支持与试验依据.     

实腹式型钢混凝土柱延性系数分析

在平截面假定及对截面应力分布进行合理简化的基础上,依据截面材料的应力-应变关系及构件曲率分布规律,采用现有塑性铰计算模型分别得出各受力阶段实腹式型钢混凝土柱截面组成材料的合力,进而推导出各受力阶段截面曲率、弯矩及挠度的计算公式,建立单调荷载下实腹式型钢混凝土柱曲率及位移延性系数的表达式,同时对其影响参数进行分析。理论计算与试验结果对比表明,曲率及位移延性系数计算值与试验结果吻合良好,说明所提出的方法及推导的实腹式型钢混凝土柱延性系数计算表达式能较好地反映实际情况。     

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.     

基于Pushover理论的钢管混凝土构件塑性铰特性值研究

Pushover理论广泛应用于结构弹塑性地震分析,也可用于结构极限承载力和失效薄弱点分析.根据钢管混凝土构件统一理论的弯矩—曲率关系,对构件弹塑性状态下截面的弯矩—转角关系进行推导,提出构件M铰和PMM铰特性值的计算方法.根据钢管混凝土简支桁梁结构模型的试验结果,对提出的实用计算方法进行可行性验证.研究结果表明:钢管混凝土构件塑性铰特性值的确定方法是合理的,对钢管混凝土桁梁极限承载力的分析是可信的,为从宏观上掌握大型钢混组合桁架梁桥在弹塑性阶段静、动力性能提供了有效的理论基础和研究手段.     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料（FRP）加固钢筋混凝土（RC）圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩-曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。     

活性粉末混凝土连续梁塑性性能试验

为了研究活性粉末混凝土连续梁的塑性性能,制备了5根钢筋活性粉末混凝土两跨连续梁,完成了单跨单点加载试验.考察了试验梁在加载过程中的开裂、中支座控制截面受拉纵筋屈服、跨中控制截面受拉纵筋屈服和极限破坏状态等阶段的受力特征,基于试验结果提出了在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,以及以中支座控制截面相对塑性转角和中支座相对受压区高度为自变量的弯矩调幅计算公式.     

水工钢筋混凝土柱塑性铰区抗剪承载力计算

针对地震作用下水工钢筋混凝土（RC）柱塑性铰区发生弯剪破坏的问题,研究水工RC柱塑形铰区抗剪承载力。借助美国PEER结构抗震性能试验数据库,整理了19根矩形截面和19根圆形截面弯剪破坏RC柱拟静力试验数据,通过统计分析评价中国水利行业《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008）与电力行业《水工混凝土结构设计规范》（DL/T 5057—2009）中抗剪承载力公式计算对保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的可靠性,之后考虑RC柱塑性铰区抗剪承载力随变形能力的增加而降低,引入以柱顶极限位移角为参数的修正系数对抗剪承载力公式进行修正,并验证修正后公式的可靠性。计算结果表明： “SL191—2008规范”和“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式都偏危险;与“SL191—2008规范”相比,“DL/T 5057—2009规范”的抗剪承载力计算公式的偏差较小,但偏差的离散程度较大;相比矩形截面,两个水工规范中RC柱抗剪承载力计算公式对于圆形截面RC柱偏差都较小。考虑抗剪承载力随着墩顶位移角增加而降低的影响,修正后的抗剪承载力公式能够保证弯剪破坏RC柱塑性铰区抗剪承载力的要求,使得水工规范中的抗剪承载力公式适用于弯剪破坏RC柱塑形铰区抗剪承载力计算。     

钢筋混凝土梁的弯曲性能尺寸效应试验研究

进行了抗压强度为46.5～50.6MPa,截面高度为250～1 000mm的钢筋混凝土试件弯曲性能试验。与相同尺寸和配筋的高强混凝土试件(fcu=72.1～72.4MPa)的试验结果进行了对比分析,从受弯承载力和变形能力两个方面研究了钢筋混凝土试件的受弯性能尺寸效应。研究表明,截面尺寸的变化对钢筋混凝土构件的名义开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩没有明显影响,对位移延性和塑性铰区塑性转动能力有显著影响,试件的位移延性系数和塑性铰转动能力随截面高度的减小而减小,并且普通混凝土试件和高强混凝土试件的尺寸效应规律基本相同,与混凝土强度无关。试验结果表明,不同混凝土强度和截面高度试件的塑性铰区长度均为1倍截面有效高度。     

钢筋混凝土梁塑性铰长度变化规律及尺寸效应

为了研究钢筋混凝土梁塑性铰长度随荷载的变化规律及其尺寸效应,依据15根不同截面尺寸的钢筋混凝土梁单调和低周往复加载试验结果,分别采用4种方法探索了塑性铰长度从屈服点到极限位移点的变化规律,研究了截面尺寸对梁试件塑性铰长度的影响.结果表明:屈服荷载后,随荷载的增加塑性铰长度逐渐增加;塑性铰长度表现出明显的尺寸效应.截面高度由200 mm增加到1 000 mm时,单调试件的峰值荷载点和极限位移点的相对塑性铰长度分别降低了40%和44%,低周往复加载试件则分别降低了38%和40%.在此基础上,提出的考虑截面高度影响系数的塑性铰长度计算值与试验值吻合较好.     

超高性能混凝土连接装配式柱抗震性能试验研究

为了改善装配式结构中构件连接部位的抗震性能,提出采用超高性能混凝土（UHPC）连接预制柱.设计1个普通混凝土（NC）整浇柱和6个塑性铰区采用UHPC的装配式柱,通过拟静力试验,研究轴压比、搭接长度、配箍率、搭接段配置短钢筋对试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力等的影响.结果表明,搭接长度为8倍钢筋直径的装配式柱的各项抗震性能均高于普通混凝土整浇试件,可以实现与现浇整体柱相同的效果.随着搭接长度的增大,装配式柱的承载力逐渐增大,变形能力与耗能能力显著提高.在搭接区段设置短钢筋,可以提高装配式柱的受弯承载力,改变破坏形态,使塑性铰区上移.基于试验结果,考虑UHPC的受拉作用,提出UHPC装配式柱的正截面受弯承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好.     

HDPF加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为了研究高延性聚酯纤维加固钢筋混凝土柱的抗震性能,共进行了7根柱的低周反复试验,其中,3根在未加固状态下进行试验,4根柱粘贴高延性聚酯纤维加固后进行试验,针对位移延性系数、等效粘滞阻尼系数、总耗能、承载力和纤维带的应变进行了研究与分析。研究结果表明：未加固柱的承载力、耗能能力和延性都比较低,采用高延性聚酯纤维加固后的试件裂缝发展缓慢,加固后柱的承载能力、耗能能力、延性均有不同程度地提高;在塑性铰区域内增加局部配筋,能够提高纤维布的约束效果。     

配筋梯度混凝土梁刚度实用计算方法

为探索由受压区采用高强高性能混凝土、拉区采用普通混凝土形成的配筋梯度混凝土受弯构件的变形性能,开展了三分点加载下该类简支梁试验.报道了配筋梯度混凝土简支梁截面应变与挠度试验结果,与仿真分析结果进行对比.基于试验结果,揭示了使用荷载下该类梁压区边缘混凝土平均应变与外荷载的线性发展规律,给出该类梁压区边缘混凝土平均应变综合...     

钢筋混凝土桥墩拟静力正交试验及数值模拟

为系统研究多参数组合对圆形钢筋混凝土桥墩延性抗震性能的影响,建立较可靠的数值分析模型,开展了以墩高(剪跨比)、纵筋率、轴压比、配箍率为因素的四因素三水平圆形钢筋混凝土桥墩拟静力弯曲破坏正交试验,并基于OpenSees纤维模型及等效塑性铰模型对试验桥墩的骨架曲线、滞回性能进行数值分析.结果表明:试验桥墩位移延性为5.3～...     

应用碳纤维筋控制桥墩地震损伤方法初探

为了减轻地震损伤和提高桥梁损伤以后的恢复能力，提出了在塑性铰区域配置部分碳纤维筋的桥墩抗震设计概 念.用碳纤维筋替换部分纵向钢筋，利用碳纤维弹性模量与钢材相近而且强度高的材料特性来改善桥墩在强地震作用下损 伤以后的变形性能.以一实际桥墩为例，用截面分层法计算碳纤维含量对截面弯曲性能的影响，确认了配置少量碳纤维可 以提高纵向钢筋屈服以后的二次刚度结构特性.应用非线性地震响应分析方法，以不同强度和不同形式的地震波作为输入 条件，根据桥墩的残余变形、最大曲率响应和能量吸收量等方面的比较结果验证了碳纤维筋对减轻地震损伤的作用.分析 结果表明，如将普通纵筋的5%改配为碳纤维筋，在强地震荷载作用下桥墩残余位移以及最大曲率响应均小于普通钢筋混 凝土桥墩.     

废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的受压性能

为研究废弃玻璃细骨料对混凝土柱受力性能的影响,对6个普通骨料钢筋混凝土柱和12个废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行了静力受压试验。考虑废弃玻璃细骨料取代率、长细比和偏心距3个因素,分析了不同废弃玻璃细骨料掺量对钢筋混凝土柱的破坏形态、极限承载力、轴向位移、跨中挠度、混凝土应变和钢筋应变的影响。不论是轴心受压还是偏心受压,废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱破坏机理均与普通钢筋混凝土柱相似。掺量100%的废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面承载力较高。废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱的正截面应变符合平截面假定,采用中国相关规范计算试件的极限承载力,并将理论值与试验值进行对比,证明可以采用现行的国家规范对废弃玻璃细骨料钢筋混凝土柱进行正截面承载力计算。研究表明,废弃玻璃细骨料可以100%替代混凝土柱中普通砂,且抗压性能可以满足使用要求。     

双向偏压钢筋混凝土柱的有限元分析模型

为实现钢筋混凝土柱的高效精确分析，建立了基于纤维积分法的可用于任意截面双向偏压钢
筋混凝土柱材料和几何非线性分析的有限元模型。基于混凝土和钢筋的非线性应力-应变关系，引入
Rodriguez截面分析模型，按边界顶点把混凝土截面划分成若干个梯形单元，通过对纤维直接积分导出截
面切线刚度矩阵，并基于空间非线性杆单元理论建立标准有限元公式。利用该分析模型对双向偏心受压钢
筋混凝土试验柱进行极限承载力分析计算，结果表明所提出的有限元模型具有较高的计算精度；通过采用
纤维积分法来替代传统的截面分块或分条法，显著提高了计算效率。     

不锈钢筋混凝土柱小偏心受压性能

为了解决氯盐环境下混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,采用新型的不锈钢代替传统碳素钢筋,开展不锈钢筋小偏压柱试验研究,探讨不锈钢筋混凝土柱小偏心受压的破坏过程以及各阶段的变形与裂缝发展规律,分析不锈钢筋的本构模型,开展小偏心受压构件极限承载能力的理论计算.结果表明：不锈钢筋混凝土小偏压柱跨中截面应变分布符合平截面假定,受力过程可以分为弹性、开裂、破坏3个阶段;不锈钢筋混凝土柱小偏心受压破坏模式与碳素钢筋小偏压柱相同,但变形较大,与碳素钢筋偏压柱相比具有更好的延性;不锈钢筋本构模型采用双斜线模型时与试验结果符合较好,且具有一定的安全储备,建议受压设计时予以采用;提升混凝土强度能够提高柱子受压极限承载能力,针对本文的不锈钢筋C70左右的混凝土提升效果较好.     

预应力纤维布加固混凝土梁冻融特性试验

为了研究预应力碳纤维布对受冻融作用影响的混凝土梁的加固效果,从而进一步认识混凝土与碳纤维布共同工作的行为,研究了加固梁中碳纤维布和混凝土的各自力学性能以及碳纤维布加固混凝土梁的整体力学性能.结果表明,冻融后的试验梁开裂荷载和极限承载力有所下降;初始预应力水平越高,试验梁的开裂荷载和极限荷载下降速度越快;在冻融循环和预应力耦合作用下混凝土内部损伤严重,碳纤维布-混凝土界面的粘结力退化明显.