钢筋混凝土柱在长期荷载下的配筋率研究

钢筋混凝土柱在长期荷载作用下,考虑卸载影响时,柱中混凝土将会产生拉应力,配筋的多少将会直接影响到拉应力的大小,从而影响结构的安全。通过简化的分析方法推导了卸载前后柱中钢筋应力与混凝土应力的计算公式,并且在应力分析中,考虑了混凝土的徐变及弹性模量的时效性。同时,结合具体的各种相关参数,分析了柱高和配筋率对柱中最大混凝土平均应力的影响。最后,提出了最大配筋率的计算方法。     

考虑应变率效应的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型

为准确描述钢筋混凝土结构的非线性地震灾变过程,建立了一种基于显式算法可考虑地震作用应变率效应的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型,并以材料子程序(VUMAT)的形式嵌入ABAQUS有限元分析平台中。对混凝土、钢筋以及钢筋混凝土柱动态加载试验进行了数值模拟,测试并验证该模型用于钢筋混凝土材料及构件动态性能分析的准确性和有效性。研究结果表明,所提出的钢筋混凝土动态纤维梁单元模型计算精度较高,能够准确并实时反映地震作用下应变率对材料及构件动态性能的影响,可为精确计算钢筋混凝土结构在地震作用下的非线性动力反应提供理论基础。     

考虑混凝土收缩、徐变及强震中的卸载效应时钢筋混凝土柱最大配筋率的分析

从理论上探讨了综合考虑混凝土的收缩、徐变及强烈地震中的卸载效应时钢筋混凝土柱最大配筋率的工程意义,并导出了最大配筋率的估算公式,供结构设计人员参考。     

配筋率对钢筋混凝土桥面板冲切承载力的影响

为研究不同配筋率对钢筋混凝土桥面板承载力的影响,在试验的基础上通过数值模拟建立8种配筋率的钢筋混凝土桥面板模型,研究其承载力大小,变化趋势及破坏形态。发现:对于破坏形态,在配筋率低于0. 72%时发生弯曲破坏,大于0. 95%时发生冲切破坏;对于承载力,配筋率在板弹性阶段的影响并不明显,而配筋率在0. 2%～0. 72%时对承载力影响较大;基于中国标准GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》抗冲切承载力计算式,建立考虑配筋率影响的抗冲切承载力计算模型,通过线性回归的方法计算出模型的相关系数,对比欧洲标准、中国标准、美国标准及国内外研究者的试验数据,认为所提出计算式总体安全可靠。     

考虑应变率效应钢筋混凝土梁柱节点受力性能有限元分析

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应,其刚度、承载力在不同应变率水平下均有所不同。基于试验结果,考虑应变率效应对钢筋混凝土梁柱节点受力性能的影响,通过有限元分析软件ABAQUS,采用混凝土损伤塑性模型以及考虑强化的钢筋双折线模型,进行了不同加载速率下梁柱节点受力性能的有限元分析。分析结果表明:采用混凝土损伤塑性模型,可以有效地模拟钢筋混凝土梁柱节点在快速加载情况下的应变率效应,数值分析得到的梁端荷载-位移骨架曲线以及节点组合体快速加载情况下的承载力与试验结果基本吻合;快速加载下,受混凝土和钢筋率敏感性的影响,钢筋混凝土梁柱节点组合体的承载力得到提高;在屈服荷载之前,有限元分析得到的梁柱节点组合体刚度略高于试验值。     

考虑应变率效应的钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析

利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土框架结构构件中混凝土应变率进行了分析,将梁、柱的弹塑性在应力-应变层次上进行模拟;研究了多维地震输入下应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应的影响以及同一地震波不同峰值加速度下钢筋混凝土弹塑性地震反应的应变率相关性,对比分析了考虑应变率与未考虑应变率下的弹塑性地震反应的差别。研究结果表明:框架柱的应变率明显大于框架梁,并且上部构件的应变率小于下部构件,构件跨中截面的应变率小于端部截面;考虑应变率效应时结构的位移反应、基底剪力和弯矩发生改变,峰值加速度较大的地震波作用下应变率效应更为显著,应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应存在一定的影响,尤其对强震下结构进行抗震分析时应适当予以考虑。     

基于机器学习的钢筋混凝土单偏压柱纵向配筋率预测方法研究

钢筋混凝土（RC）柱纵向配筋计算方法对于保证钢筋混凝土结构安全具有重要意义,各国规范均提出了简便高效的RC柱纵向配筋计算方法。由于采用了一系列简化假定,现有规范计算方法具有一定离散性,计算准确性和精度也有待提升。本文广泛搜集了国内外RC柱试验数据,采用材料强度实测值对中国规范、美国规范和欧洲规范RC柱纵向配筋计算方法进行了校核,结果表明3种计算方法所得小偏压受力状态下RC柱纵向配筋率离散性较大。本文提出了基于机器学习的RC柱纵向配筋率计算方法,基于530个试验样本,训练了决策树、支持向量机、随机森林和极致梯度提升4个机器学习模型,以模型拟合优度、泛化性能与复杂程度为标准进行特征迭代,采用随机搜索和十折交叉验证方法进行超参数调优,通过在测试集上的综合性能评价,确定了极端梯度提升（eXtreme Gradient Boosting,下简称XGBoost）最优模型。采用沙普利加性解释（SHapley Additive exPlanations,下简称SHAP）方法与部分依赖图对XGBoost模型进行解释,对模型输出的特征参数影响进行了可视化,证明了特征参数影响的规律与力学规律相符,验证了本文机器学习模型的可靠性。相比于规范计算方法,机器学习模型显示了更高的精度和更低的离散性,可作为“物理驱动”RC柱纵向配筋率计算方法的有效补充,为更加准确高效地完成RC柱设计提供了新途径。     

应变率效应对钢筋混凝土剪力墙抗震效应的影响

利用有限元软件ABAQUS分别对不同剪跨比和不同轴压比的钢筋混凝土剪力墙在准静态和高应变率下动力加载进行数值模拟,并与考虑应变率效应后按JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》进行的计算结果进行对比,以得到应变率对钢筋混凝土剪力墙抗震承载力的影响。通过比较不同剪跨比、轴压比及应变率下剪力墙的破坏形态和承载力,可以得出结论：在同一剪跨比和轴压比下,随着应变率的增加,剪力墙的抗震承载力有一定程度的提高,故对剪力墙进行地震作用分析时,应适当考虑应变率效应。     

不同配箍率钢筋混凝土柱受力性能分析

采用大型通用有限元分析软件ANSYS,利用实体建模的方法建立不同配箍率钢筋混凝土柱的模型,对不同配箍率构件进行竖向和水平荷载共同作用下的静力分析,讨论了不同配箍率钢筋混凝土柱的裂缝开展情况和基底剪力—顶点位移曲线,得到了配箍率对于钢筋混凝土柱裂缝开展、构件承载力及构件延性的影响。     

基于OpenSees的高强钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

基于OpenSees平台,采用梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型,对循环荷载下的配置HRB500纵筋和箍筋的混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过对模拟结果和试验结果的对比分析,验证了OpenSees平台对于配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能模拟的可行性和精确性。     

钢纤维喷射混凝土支护长期效应的数值模拟

用有限元方法模拟坑道钢纤维喷射混凝土支护的长期效应,研究钢纤维喷射混凝土支护的可行性。     

加载速率对钢筋混凝土框架柱动态特性的影响

利用有限元软件ABAQUS,分别对钢筋混凝土框架柱在准静力和高应变率动态加载条件下的响应进行了数值模拟.探讨了加载速率对构件承载力、破坏形式的影响,并且对比了数值模拟结果和试验结果.通过比较高应变率与准静态加载下的分析结果,分析了应变率效应对钢筋混凝土柱的影响.研究结果表明,当考虑应变率效应时,钢筋混凝土柱的动态力学行...     

基于纤维模型的钢筋混凝土核心筒弹塑性分析

通过纤维模型模拟构件的轴力和弯矩作用,添加单轴剪切弹簧考虑构件的剪切性能,对钢筋混凝土核心筒进行了数值模拟计算分析,研究了核心筒在不同轴压比、连梁刚度、配筋率、高宽比以及加载角度下的力学性能,并与试验进行对比,结果吻合较好,表明纤维模型对核心筒分析的有效性。     

钢筋混凝土柱加固方法及设计分析

本文对钢筋混凝土柱的几种常见加固方法-增大截面法、外包钢加固法、外贴碳纤维布加固法的特点进行介绍,且重点分析了各种加固方式的设计方法,可供加固工程实践参考.最后本文对新出现的复合加固方法进行了介绍,与传统加固方法相比,复合加固方法有着更加优越的性能,可应用于工程实践.     

受弯构件钢筋应变不均匀系数的计算分析

通过对钢筋混凝土受弯构件正常使用极限状态计算公式中钢筋应变不均匀系数的分析和研究,建立了钢筋应变不均匀系数的简化计算模型,并推导出简化计算公式,其计算结果与现行规范[1]给定的经验公式的计算结果相当吻合。为现行规范的经验公式提供了一种新的理论计算方法。     

我国合成纤维混凝土研究与应用现状

综述了各类合成纤维对混凝土强度、韧性等力学性能的增强效果,以及对抗渗性、耐久性等其它物理性能的影响,讨论了各类合成纤维混凝土的优缺点及发展方向。     

钢筋混凝土联肢剪力墙弹塑性分析

利用三维非线性分析程序CANNY中的纤维模型模拟墙肢、单轴弹簧模型模拟连梁,对钢筋混凝土联肢剪力墙进行了弹塑性分析;在与试验结果进行对比分析的基础上,选取了用于钢筋混凝土剪力墙非线性分析的三线型骨架滞回模型和合适材料的应力-应变关系进行建模;通过数值计算分析了轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率、连梁纵筋配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的承载力、延性、破坏形态等的影响。结果表明:轴压比、墙体分布钢筋配筋率、边缘构件配筋率对钢筋混凝土联肢剪力墙的受力性能影响较大,连梁的纵筋配筋率影响较小;所选模型具有有效性。     

中国钢筋混凝土柱的位移角统计分析

根据收集到的80根中国的钢筋混凝土柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的延性系数和各位移角与剪跨比、轴压比、配箍特征值之间的关系.结果表明;钢筋混凝土柱的延性系数随着轴压比和剪跨比的增加而减小,随配箍特征值的增加而增加,且都近似呈线性关系;随着轴压比的增大,屈服位移角和极限位移角均增大,最大位移角则随着轴压比的增大而减小;随着剪跨比的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均增大;随着配箍特征值的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角亦相应增大.通过对试验柱位移角进行频数统计分析可知,我国建筑抗震设计安全水准偏低,现行规范的屈服位移角和极限位移角限值有提高的余地.