钢框架双钢板内填混凝土剪力墙抗震性能分析

应用ABAQUS有限元软件,对钢框架双钢板组合剪力墙试件进行模拟计算。通过改变结构中内填混凝土板厚度、钢板厚度、混凝土强度及剪跨比等参数来分析结构的骨架曲线、滞回曲线和刚度退化曲线。计算结果表明:试件极限承载力受钢板厚度以及剪跨比的影响较大,受混凝土强度等级和混凝土板厚度影响较小;试件钢板厚度越大、剪跨比越小、混凝土板厚度增大、混凝土强度等级提高,试件的滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能较好。     

BFRP模壳加固混凝土墩柱抗震性能试验研究

针对围堰、沉箱等方法加固水下桥梁墩柱需排水施工、成本高、施工困难以及施工周期长等问题,提出BFRP模壳不排水快速加固水下混凝土墩柱技术。为研究该种方法加固混凝土墩柱的抗震性能,设计并制作了5个BFRP模壳加固墩柱和3个未加固普通混凝土墩柱进行低周反复荷载试验,研究了各柱的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及延性,并分析了BFRP模壳加固、混凝土膨胀剂、长细比等因素对墩柱抗震性能的影响。结果表明：BFRP模壳加固后的试件破坏类型为压弯破坏;BFRP模壳加固后,试件的滞回曲线较为饱满,峰值荷载提高了100%~138%,位移延性系数提高了0.4%~38%,耗能能力得到显著提高,总体上,抗震加固效果良好。     

ALC外墙板与钢框架连接节点的抗震性能分析

采用ABAQUS有限元分析软件,对12个蒸压加气混凝土(ALC)外墙板与钢框架新型连接节点模型进行非线性数值分析,得到板厚t、长圆孔两个方向孔径比b/a参数对新型连接节点的抗震性能与刚度的影响。结果表明:随着孔径比的增大,节点承载力略有减小,滞回曲线饱满程度变化不明显,"捏缩"现象变化不明显,刚度退化程度略有增加,各构件的应力分布值增大;随着板厚增加,节点承载力增大,滞回曲线更加饱满,"捏缩"现象变化更加明显,刚度退化程度减弱,各构件的应力分布值增大。参数b/a对提高新型连接节点的抗震性能影响不明显;板厚t对提高新型连接节点的抗震性能影响显著。     

受腐蚀钢筋混凝土墩柱抗震性能试验研究

为了研究腐蚀环境对钢筋混凝土桥墩抗震性能影响,试验制作8根相同几何尺寸和材料配比的钢筋混凝土墩柱模型。通过对试件进行实验室恒定电流加速腐蚀,得到不同腐蚀程度的墩柱,并在恒定轴压比下进行低周反复荷载试验。分别从极限承载力、延性、耗能能力等方面评估墩柱抗震性能。对试验得到的滞回曲线和相应的骨架曲线进行分析,得到钢筋混凝土墩柱的抗震性能随腐蚀率的变化规律。结果显示:在腐蚀率较小情况下,随着腐蚀率的增大,墩柱的延性、承载力、耗能均呈不同程度的下降趋势。     

装配式钢骨混凝土柱在不同轴压比作用下的抗震性能分析

为研究轴压比对一种新型预制装配式钢骨混凝土柱（Prefabricated Steel Reinforced Concrete Column,PSRCC）抗震性能的影响规律,借助ABAQUS有限元软件对5个PSRCC试件进行了低周往复循环试验,分析了轴压比对新型PSRCC试件滞回性能、骨架曲线、延性变形等抗震性能指标的影响。研究结果显示,各PSRCC试件具有良好的变形及能量耗散能力,其平均延性系数在7.31～13.11之间,等效黏滞阻尼系数在0.245～0.295之间。随着轴压比的增大,各PSRCC试件的承载力先增大后降低;当轴压比增加到0.4时,峰值承载力最大,增大幅度为6.31%。同时,PSRCC试件初始刚度的增大幅度为60.34%,能量耗散和塑性变形性能降低明显。     

装配式交叉密肋钢板剪力墙参数影响分析

提出装配式交叉密肋钢板剪力墙结构,利用有限元分析方法建立纵横密肋钢板剪力墙试验有限元模型,验证建模方法的有效性及可靠性; 建立交叉密肋钢板剪力墙有限元模型,选取内嵌钢板高厚比、密肋钢板网格尺寸2个参数进行变参分析,对比各系列试件的滞回曲线、黏滞阻尼系数、骨架曲线及刚度退化情况,分析内嵌钢板墙几何参数对交叉密肋钢板剪力墙滞回性能的影响,并给出两参数的合理取值范围。结果表明:内嵌钢板高厚比λ≥500时,试件耗能能力、侧向承载能力及延性等性能随内嵌钢板高厚比的减小而显著提升,当λ<500时,上述性能提升幅度不明显,内嵌钢板高厚比λ建议取值500～600; 交叉密肋网格尺寸对试件滞回性能影响显著,试件各项性能随交叉密肋网格尺寸的减小而提升,且提升幅度与网格尺寸减小幅度呈正相关,交叉密肋网格肋板条数建议取值小于等于5×5。     

新型连接方式内嵌墙板钢框架拟静力试验研究

为了研究基于新型连接方式下内嵌墙板与钢框架结构的地震协同工作性能和破坏机理,对新型连接方式内嵌墙板钢框架、传统L形卡件连接内嵌墙板钢框架及纯钢框架等3种工况进行了拟静力试验,对比分析了3个试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化曲线等抗震性能指标。结果表明：内嵌墙板能够提高钢框架的极限承载力、变形能力和刚度,传统L形卡件连接墙板钢框架的抗震承载力是纯框架抗震承载力的1.34倍,新型连接方式墙板钢框架的抗震承载力是传统节点框架抗震承载力的1.42倍。当加载位移为12 mm（层间位移角为1/133）时,采用传统连接的试件中间墙板破坏较为严重且已达到混凝土极限应变,而采用新型连接的试件中间墙板未发现明显损伤,仍处于工作状态。新型连接通过连接节点处的连接件滑动耗能,延缓墙板开裂时间,减轻墙板损伤,增加了内嵌墙板钢框架大震下的耗能储备。     

带不等高梁的外传力式矩形钢管柱框架节点抗震性能有限元分析

通过建立6个传统钢管柱框架中柱节点试件和9个外传力式框架中柱节点试件,应用ANSYS对其抗震性能进行非线性有限元分析。对比分析了相邻两梁梁高不等时,两种框架节点模型的破坏形态、滞回性能、承载力、骨架曲线、耗能能力等。分析结果表明:低周往复荷载作用下,外传力节点滞回曲线饱满,该节点等效黏滞阻尼系数随梁高差的增大而增大,随着梁长度减少而增大,随着外传力板宽度增加而增大,具有较强的耗能能力;另外,增设外传力件能使节点域应力得到改善,有效避免梁根部应力发展导致梁柱连接处焊缝过早地发生脆性破坏。     

砖砌体抗震加固方法试验研究

通过双面钢筋混凝土板墙和格构式钢板组合剪力墙共4片砖墙体模型的伪静力试验,得出试件延性系数、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,并对这两种加固方法进行抗震性能对比分析,为砌体房屋抗震加固提供参考。     

装配式方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

提出一种新型装配式方钢管混凝土柱-钢梁节点,为研究该类节点的抗震性能,基于ABAQUS建立了 9个新型装配式节点的有限元模型,分析比较了轴压比、端板厚度和竖向肋板宽度对节点抗震性能的影响,对节点的滞回曲线和骨架曲线、延性和耗能能力、刚度退化等抗震性能进行了对比分析.结果表明:在0.3～0.6范围内提高轴压比,节点的极限...     

Seismic performance of new-type box steel bridge piers with embedded energy-dissipating shell plates under tri-directional seismic coupling action

Accurate numerical models are necessary to evaluate the seismic performance and load-bearing mechanism of new-type box steel bridge piers with embedded energy-dissipating shell plates under tri-directional seismic coupling action. Numerical simulations of seismic performance under six types of tri-directional seismic coupling action was conducted. The effects of this stress on the seismic performance of the new-type steel bridge piers was evaluated through analysis of damage mode, hysteresis curve, skeleton curve, stiffness and strength degradation characteristic, and energy-dissipating capacity. This study also compared the numerical analysis with experimental results in order to validate the accuracy of the proposed finite element model. Based on this model, the range of relevant parameters expanded and 88 numerical specimens were analysed for seismic performance, producing further information about the influence of thickness and curvature of the embedded shell plate, spacing of transverse stiffening ribs of the shell, axial compression ratio, and slenderness ratio. Results showed that tri-directional seismic coupling action significantly affects the specimen’s deformation capacity; the embedded shell plate effectively improves the piers’ load-carrying and deformation capacity; and the thickness of the embedded shell plate, width-to-thickness ratio of the wall plate, axial compression ratio, and slenderness ratio significantly affect the seismic performance of the new-type steel bridge piers. To promote the ease of seismic design of new-type box steel bridge piers, this study used theoretical analysis and numerical simulation to calculate equations for the minimum height of the energy-dissipating zone of the bottom embedded shell plate. Finally, formulas were also established to calculate the relevant stability bearing capacity and displacement ductility factor of the new-type steel bridge piers under tri-directional seismic coupling action in order to improve their seismic design.     

新型截面型钢混凝土柱抗震性能试验研究

提出配置扩大十字型钢和45°布置十字型钢两种截面形式的新型型钢混凝土柱,通过4个新型与1个普通型钢混凝土柱的低周反复荷载试验,研究新型截面型钢混凝土柱在较高轴压比下的破坏特征、滞回和骨架特性,并分析配钢形式和轴压比对柱抗震性能的影响。试验结果表明：新型截面型钢混凝土柱在压、弯、剪共同作用下均发生了弯曲破坏,在加载后期,即使纵筋外鼓屈服以及型钢翼缘局部屈曲,柱的竖向承载力仍较为稳定;新型截面型钢混凝土柱试件滞回曲线饱满,无捏缩现象,等效黏滞阻尼系数均达到0.45以上,并且截面配钢率相差不大的情况下,其变形和耗能能力明显大于普通型钢混凝土柱;新型截面型钢混凝土柱在高轴力下的承载能力和变形性能良好,其轴压比限值可比规范规定有所提高。     

钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱滞回性能的影响研究

在“钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱静力性能的影响研究”的基础之上,该文通过一组含钢率为15%的SRC压弯构件反复加载试验,结合理论分析和有限元数值计算,研究了钢骨截面延展性对高含钢率SRC柱骨架曲线、滞回曲线、耗能能力和延性等抗震性能指标的影响,并分析了钢骨、钢筋和混凝土相互作用的机理。研究表明：①构件承载能力和耗能能力随钢骨截面延展性系数D提高而线性增加;②承载能力、耗能能力、延性和卸载刚度均随钢骨截面模量因子α的增大而显著增大;承载能力随约束混凝土因子β线性增加,但β对滞回曲线和变形能力的影响很小;③在加载后期,钢骨翼缘的局部屈曲和混凝土压溃退出工作是导致承载力下降的主要原因;构件的后期承载力、延性和耗能主要依赖于钢骨的贡献。 关键词：     

斜向受力十字形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究十字形钢管混凝土柱在斜向受力下的抗震性能,以加载角度(0°和45°)、混凝土强度等级(C50和C70)、轴压比(0、0.25和0.5)以及是否设置加劲肋为试验参数,进行了9根十字形钢管混凝土柱在往复荷载作用下的试验研究,获得了柱的破坏形态、水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、变形等特性,分析了不同参数对柱抗震性能的影响规律。并建立了十字形钢管混凝土柱的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:十字形钢管混凝土柱具有较好的滞回性能,所有柱的位移延性系数均高于3.5;轴压比对十字形钢管混凝土柱的抗震性能影响较大,轴压比越大,柱承载力越低,刚度退化越快,延性和耗能能力也越差;随着混凝土强度的增加,柱承载力增加,轴压比较大时,混凝土强度越高,延性下降越明显;内部间断焊接加劲肋的柱比未设置加劲肋柱的承载力提高约8%,但延性和耗能能力提高不大;加载角度为45°柱的滞回性能稍优于0°的柱。     

方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究

以端弯矩比、长细比和荷载偏心距为主要变化参数,进行了12个方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱试验研究。试验结果表明：对于长细比为40.1的试件,端弯矩比对试件破坏形态影响很大,端弯矩比为-1的试件挠曲线为S型,而端弯矩比为1的试件挠曲线为正弦半波;而对于长细比为20.6的短柱试件,端弯矩比对试件破坏形态影响不明显;长细比和偏心距越大,承载力越小;随端弯矩比β从-1~1变化,试件承载力逐渐减小。采用两种计算方法对试件承载力进行了计算,并与试验结果进行对比,计算结果总体低于试验结果。采用有限元软件ABAQUS对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的受力全过程进行分析,计算得到的试件破坏形态与荷载 变形关系曲线均与试验结果吻合良好。在此基础上,对3种不同端弯矩比的典型算例进行计算,从试件的变形情况、荷载-变形全过程曲线、核心混凝土纵向应力分布及钢管与核心混凝土的相互作用等4个方面对方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱的工作机理进行对比分析。研究结果表明：随着端弯矩比由-1~1变化,试件的侧向挠度增大,核心混凝土承担荷载降低,试件承载力降低;所有试件的钢管均表现出良好的约束性能。     

轴心受压方钢管-钢骨混凝土组合长柱力学性能的非线性有限元分析

基于钢管-钢骨高强度混凝土轴压组合长柱轴压试验,利用大型有限元软件ANSYS建立三维有限元数值分析模型,并对建立的模型进行非线性有限元数值模拟,分析方钢管-钢骨高强度混凝土组合长柱在轴心压力作用下的力学性能。有限元计算出来的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数与试验结果吻合较好,证明所建立三维有限元模型和分析结果是可靠有效的;在此基础上,利用有限元模拟对若干影响组合长柱受力性能的因素进行了分析。研究表明:组合长柱截面含骨率与混凝土轴心抗压强度对方钢管-高强度混凝土组合长柱的荷载-轴向应变曲线、极限承载力和延性系数有重要影响;随着方钢管厚宽比的增大,方钢管-高强度混凝土组合长柱的屈服承载力和极限承载力均有明显的增加。     

Experimental research on concrete-filled square steel tubular slender columns with inner I-shaped CFRP under axial compression

对7个内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土长柱进行了轴压性能试验研究,得到了荷载-跨中挠度曲线和荷载-应变曲线,并分析了其受力过程及破坏特征。试验结果表明：内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱的破坏模式为弯曲失稳破坏。随着长细比的增大,试件的承载力降低。试件的荷载-挠度曲线可分为弹性段、弹塑性段以及下降段。采用ABAQUS有限元分析软件对内置工字形CFRP型材的方钢管混凝土轴压长柱受力性能进行有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合良好。在此基础上,分析了长细比、混凝土强度、钢材强度、含钢率和有无CFRP对组合柱受力性能的影响。分析结果表明,长细比对柱的受力性能影响较大,随着长细比的增加柱的承载力明显下降;提高混凝土强度可以提高柱的承载力,但延性有所降低;提高钢材强度和增大含钢率均可以提高柱的承载力;设置工字形CFRP型材可以提高柱的承载力和变形能力。     

装配式人工消能塑性铰节点抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,降低梁、柱构件震后损伤程度,提出了人工消能塑性铰(artificial dissipated plastic hinge,ADPH)节点,即在梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能。试验中设计并制作了2个不同形式的ADPH节点和1个现浇RC节点,对3个节点进行了低周往复荷载试验,分析其破坏特征,并通过滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化及应变等研究其抗震性能。结果表明：ADPH节点的破坏模式为附加耗能钢板中部的屈曲及轻微撕裂;相较现浇RC节点,ADPH节点的承载能力更高、延性更好、耗能能力增强,刚度退化较慢,抗震性能明显提高;而附加钢板过早屈曲易导致出现两侧附加钢板均受弯的状态,导致滑移段出现,降低耗能效率,应对附加钢板平面外变形加以控制;所建立的有限元模型可以较好地模拟ADPH节点的滞回行为。     

异形钢管混凝土组合柱的抗震性能

对轴向恒荷载和循环弯曲荷载作用下异形钢管混凝土异形组合柱(SCFST柱)的性能进行了试验研究。研究SCFST柱的轴压比和长宽比对其性能(刚度、强度、延性以及能量耗散)的影响,并对组合柱的不对称性进行了研究。连接板是传递剪力的主要构件。SCFST组合柱的各构件协同工作,具有较好的抗震性能。随着轴压比的增加,SCFST组合柱的刚度增大,耗能能力、延性和承载能力降低;另一方面,随着长宽比的增加,其耗能能力和延性增加,刚度和承载能力降低。此外,对SCFST柱的性能进行了有限元模拟,其结果与试验结果相吻合。     

薄壁方钢管再生混合柱抗震性能试验研究

通过15根薄壁方钢管再生混合柱在定常轴力和水平往复荷载作用下的拟静力试验,研究了废弃混凝土取代率、钢管壁厚、轴压比等参数对试件抗震性能的影响。基于新、旧混凝土的组合强度,根据国内外钢管混凝土结构的设计标准以及基于ABAQUS的纤维梁单元模型,对试件的水平承载力进行了计算分析。研究表明：废弃混凝土取代率在0~40%之间变化对试件的初始抗侧刚度、钢管局部屈曲、破坏位移、负刚度段行为、等效黏滞阻尼系数、滞回曲线形状影响有限,但再生混合柱的水平承载力总体上比全现浇柱有所降低;当钢管壁厚在1.78~5.50mm之间变化时,随钢管壁厚增加试件并未表现出更好的变形能力;在钢管壁厚仅1.78 mm（宽厚比168.5）的情况下,轴压比0.4的再生混合柱的破坏位移角可达1/35,满足我国现行抗震规范的层间位移角限值要求;采用5部现行标准计算薄壁方钢管再生混合柱的水平承载力可获得与同条件全现浇柱相当的安全性;横截面积和用钢量相同时,薄壁方钢管再生混合柱的抗震性能优于钢筋混凝土柱。研究发现,薄壁方钢管再生混合柱应用于中、低轴压比（实际轴压比小于0.4）的情况是可行的。