媒体重头文章概览

<正>《土木建筑与环境工程》05/2015钢筋混凝土圆柱等效阻尼比及在桥梁坑震分析中的应用基于对50根弯曲破坏钢筋混凝土圆柱低周反复试验结果的分析,建立了完整滞回环的数学表达式并推导得出等效阻尼比计算模型;以双柱墩桥梁为例,说明了建立桥梁整体结构等效阻尼比与墩柱端部塑性铰等效阻尼比关系的方法。研究表明,完整滞回环数学表达式较好地反映了弯曲破坏钢筋混凝土圆柱的滞回特性,得到的等效阻尼比模型计算结果与试验结果符合较好;采用建立的桥梁整体结构等效阻尼比与墩柱端部塑性铰等效阻尼     

基于位移的钢筋混凝土框架结构整体等效阻尼比模型

现有针对钢筋混凝土框架结构的等效阻尼比公式大多使用简化的单自由度滞回模型等效推导得出,难以充分反映结构的整体非线性滞回特征。按现行抗震规范设计了66个不同层数和跨度的规则钢筋混凝土框架结构,并对其进行单向推覆分析,选出其中主要通过梁铰变形耗能的51个结构进行往复推覆分析,基于等能量耗散原则建立了适用的整体等效阻尼比模型,分析表明,基于该等效阻尼比的结构位移需求预测值总体偏低。为此,进一步通过动力时程分析对其进行修正,采用修正后的整体等效阻尼比模型进行拟静力非线性分析,所得结果与时程分析得到的平均最大位移基本一致,说明该模型具有较好的适用性,可以更好地反映结构整体耗能特性。     

铁路圆端空心墩抗震延性的拟静力试验研究#br#

为研究高烈度地区铁路圆端空心墩的延性抗震性能,对5个1：6缩尺模型进行了低周往复加载试验,分析了圆端空心墩损伤行为和塑性铰演化机理,探讨了不同设计参数桥墩的滞回性能、位移延性、强度/刚度及等效阻尼比等。结合损伤状态,基于位移延性对圆端空心墩抗震性能目标进行量化,并通过回归分析建立了强度/刚度退化与圆端空心墩性能目标的联系。鉴于已有模型不能很好估算圆端空心墩等效阻尼比,给出了基于试验数据的等效阻尼比公式。试验及分析结果表明：桥墩由于墩底倒角处混凝土压溃剥落、钢筋屈曲或拉断而发生弯曲破坏,墩身弯曲裂缝范围约占墩高的0.61~0.75;墩底实心段、倒角过渡段和墩身变截面的共同影响使得塑性铰区延长并整体上移;随着配箍率增加,桥墩延性有较大提升;在一定范围内增大轴压比可以提高桥墩抗弯能力,但过大的轴压会使墩底混凝土提前压溃而降低延性性能;在现行铁路规范允许位移延性比4.8下桥墩处于中等损伤状态,表明按规范设计的桥墩具有较好的抗震安全性。     

能力谱法中等效阻尼比的误差分析及假设检验

通过一单自由度和一多自由度算例,对考虑等效阻尼比的传统能力谱法和采用弹塑性反应谱的改进方法进行比较,并和非线性动力分析对比。为验证等效阻尼比的假定,构造了能产生完整、对称滞回环的特殊地震动。结果表明:采用等效线性体系考虑附加阻尼的传统方法低估了结构响应,有较大误差;同时说明结构的塑性滞回耗能与等效阻尼比并无直接联系,即等效阻尼比的假设并不准确;而采用弹塑性需求曲线的改进方法和真实反应吻合较好。     

HRB500钢筋混凝土框架柱塑性铰区破坏形态的试验研究

为研究HRB500钢筋混凝土框架柱塑性铰区的抗震性能,采用仿建研式加载.通过试验,分析了3种典型破坏形态的根本原因与区别.试验表明,HRB500钢筋作为框架柱的箍筋时,能够充分发挥其高强特性,有利于提高施工质量.经分析可知,只要配筋合理,柱端形成塑性铰后,滞回环才能较为丰满,耗能能力较强,刚度退化平缓,具有稳定的承载能力及变形性能,抗震性能及延性均较好.     

六层两跨现浇柱预制梁框架抗震性能试验研究

以六层现浇柱叠合梁框架实际工程为原型,通过一榀1∶4比例的六层两跨现浇柱预制梁框架的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、破坏机制、位移延性、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力以及等效黏滞阻尼系数等进行了较系统的研究。结果表明:现浇柱预制梁框架在低周反复荷载下实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标;破坏机制为混合机制,即塑性铰首先在梁端出现,在二层梁端出现塑性铰后柱端才开始出现塑性铰,试件以二层柱脚混凝土部分压碎剥落、柱内纵筋压曲外露为破坏标志,节点核心区内的箍筋在整个试验过程中处于弹性状态;框架整体及层间的滞回曲线表现出一定的捏拢现象;框架正、反向整体位移延性系数分别为3.9和5.3,表明其在低周反复荷载下具有较好的位移延性。研究成果可为预制混凝土框架在地震区的推广应用提供技术依据和基础数据。     

钢质往复弯曲耗能铰滞回性能试验研究及理论分析

提出一种销轴连接新型钢质往复弯曲耗能铰,可用于装配式结构预制梁柱连接,并实现梁端耗能和塑性铰外移。对两个该新型耗能铰进行滞回试验,试验结果表明：新型耗能铰整体绕销轴转动,试件的破坏形式为耗能元件受压翼缘屈曲或受拉翼缘断裂;其滞回曲线饱满,能量耗散系数达3.0以上,具有良好的耗能能力,无明显的刚度退化和强度退化;量测完整的耗能铰塑性转角达0.055rad,两个试件的延性系数均大于4.0,均满足规范要求。建立该类耗能铰的有限元模型,对比可得有限元模拟结果与试验结果吻合较好。基于有限元模型对钢质往复弯曲耗能铰开展机理分析和参数分析。结果表明：耗能铰达峰值荷载时,耗能元件中心可达全截面塑性,具有塑性设计要求的转动能力,且在转动过程中承载力不降低;耗能铰削弱程度、耗能铰长度对该类耗能铰的初始刚度、承载力和转动能力有较大的影响,耗能铰削弱范围对滞回曲线影响较小。基于参数分析,给出耗能铰主要构造参数的取值范围,并建议了该类耗能铰的简化滞回模型,简化计算结果和试验结果、有限元计算结果吻合较好。     

弯扭复合作用下RC圆形桥墩滞后性能及模型研究

多维地震作用下,斜交桥和曲线桥梁等非规则桥梁的钢筋混凝土(RC)桥墩受到轴压、弯曲、剪切和扭转复合作用,特别是在扭转作用,引起非规则桥梁RC桥墩弯剪失效,从而影响桥梁结构的抗震性能。为了阐明弯曲和扭转耦合作用对RC圆形桥墩滞后性能的影响,对扭弯比不同的12个RC圆形桥墩进行循环试验研究,评价弯扭相互作用对RC桥墩抗弯性能和抗扭性能的影响,并基于试件的破坏特征以及力和位移关系等试验结果,建立能够预测弯扭相互作用下RC桥墩滞后性能的恢复力模型。结果表明,弯扭相互作用降低了RC桥墩的抗弯和抗扭承载力,桥墩的变形特征和失效模式发生了改变,损伤破坏区域要高于弯曲塑性铰长度区域。提出的考虑扭弯比影响的RC桥墩的弯曲恢复力模型和扭转恢复力模型,可以较好预测弯扭相互作用下RC圆形桥墩的滞回性能。     

灌浆金属波纹管连接预制拼装立柱抗震性能试验研究北大核心

随着桥梁预制拼装施工技术的推广,预制拼装桥梁立柱的连接构造和抗震性能等相关问题的研究受到广泛关注。以实际工程为背景,针对采用灌浆金属波纹管新型联接构造的预制拼装立柱进行抗震性能拟静力试验研究,制作2个缩尺比为1:3的试验试件模型,进行了整体现浇桥墩和灌浆金属波纹管连接预制拼装桥墩拟静力循环加载试验。对试验试件的损伤状态、位移延性、残余变形和等效黏滞阻尼比等性能指标进行描述,并与整体现浇混凝土桥墩进行比较和讨论。试验研究结果表明,采用灌浆金属波纹管联接的预制拼装立柱损伤主要集中在柱底接缝处及塑性铰区域处,该类预制立柱具有与传统现浇钢筋混凝土桥墩相近的抗震性能。     

盖板加强型节点钢框架子结构抗震性能试验研究

为研究盖板加强型节点钢框架结构的抗震性能,通过3榀1∶3缩尺盖板加强型节点钢框架子结构的低周往复加载试验,分析了此类子结构的滞回性能、刚度、延性、等效黏滞阻尼比,以及此类钢框架子结构侧向倒塌时的层间位移角、层间累积延性及累积耗能系数.研究表明:薄壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部先屈曲后屈服,对应的层间最大位移角均值为3.5％,层间累积塑性位移角为45.5％,层间累积位移角延性比为43.3,层间累积塑性耗能系数为33.05;厚壁钢梁钢框架子结构试件在钢梁端部进入塑性后,其梁柱连接区域的焊缝断裂,对应的层间最大位移角均值为6.2％,层间累积塑性位移角为85.6％,层间累积位移角延性比为61.2,层间累积塑性耗能系数为72.66;厚壁钢梁钢框架子结构试件的钢梁端部形成理想塑性铰,对应的层间最大位移角可达7.2％,层间累积位移角为162.9％,层间累积位移角延性比为139.3,层间累积塑性耗能系数为117.58.     

Load-deformation relationship calculation model and seismic performance evaluation of RC columns subjected to flexural- shear failure considering influences of cycle number

为研究不同循环次数地震作用下弯剪破坏型钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能，对2组(8根)不同剪跨比的RC圆柱进行了不同循环次数的拟静力试验。研究了不同加载循环次数作用下弯剪破坏RC圆柱的变形性能和滞回特性，基于试验结果提出了不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系计算模型和等效阻尼比模型，并给出了考虑地震作用循环次数影响的弯剪破坏单柱墩结构的抗震性能分析方法。结果表明：加载循环次数越多，RC柱剪切效应越显著，水平承载能力和变形能力降低越明显，这一循环退化效应引起的RC柱抗震性能下降现象应在分析中予以考虑；提出的不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系模型和等效阻尼比模型计算值与试验值吻合较好，可用于考虑不同循环次数影响的地震作用下弯剪破坏RC圆柱荷载-变形关系建立和抗震性能评估。     

考虑加载循环次数影响的弯剪破坏RC柱荷载-变形关系计算模型及其抗震性能评估

为研究不同循环次数地震作用下弯剪破坏型钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,对2组(8根)不同剪跨比的RC圆柱进行了不同循环次数的拟静力试验。研究了不同加载循环次数作用下弯剪破坏RC圆柱的变形性能和滞回特性,基于试验结果提出了不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系计算模型和等效阻尼比模型,并给出了考虑地震作用循环次数影响的弯剪破坏单柱墩结构的抗震性能分析方法。结果表明：加载循环次数越多,RC柱剪切效应越显著,水平承载能力和变形能力降低越明显,这一循环退化效应引起的RC柱抗震性能下降现象应在分析中予以考虑;提出的不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系模型和等效阻尼比模型计算值与试验值吻合较好,可用于考虑不同循环次数影响的地震作用下弯剪破坏RC圆柱荷载-变形关系建立和抗震性能评估。     

低周反复荷载下传统风格建筑钢筋混凝土-钢管混凝土组合框架抗震性能研究

对一缩尺比为1/2的传统风格建筑钢筋混凝土(RC)-钢管混凝土(CFST)组合框架模型进行了低周反复加载试验,研究了模型结构的破坏过程、破坏特征,得到了结构的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、应变特征、延性、耗能性能、刚度退化与承载力退化。试验分析表明：乳栿为模型结构的第一道抗震防线;模型结构的滞回曲线呈现出“捏缩”效应,表现出剪切滑移特征;试件破坏时,其等效黏滞阻尼系数为0.146,小于常规现代混凝土框架结构;模型框架的位移延性系数大于3.0,极限位移角为1/27,表现出良好的变形能力及抗倒塌能力。由应变分析可知,金柱纵筋先于檐柱纵筋屈服;混凝土柱纵筋先于方钢管屈服。基于试验结果,采用ABAQUS软件对模型进行了有限元分析,计算结果与试验实测结果吻合较好。在此基础上对模型进行参数分析,结果表明：随组合柱轴压比和CFST柱与RC柱线刚度比的提高,模型框架的水平承载力增大,但延性变差;随混凝土柱纵筋配筋率的增大,模型框架的水平承载力和延性均明显提高。     

基于结构精细化模拟分析平台的弯剪纤维单元模型

为模拟钢筋混凝土柱在轴力、剪力和弯矩耦合作用下的非线性滞回特性,利用显式中心差分法,建立一种基于显式算法的弯剪纤维单元模型,并引入到结构精细化模拟分析（RSAPS）平台中。该模型基于Timoshenko梁理论,材料模型选用基于修正斜压场理论（MCFT）的二维钢筋混凝土本构模型。应用RSAPS平台分别模拟往复荷载作用下发生弯曲、弯剪和剪切破坏的钢筋混凝土柱的滞回性能,并将分析结果与试验和未考虑剪切变形的纤维单元模型模拟结果进行对比。结果表明：对于发生弯曲破坏的构件,由于剪切变形较小,未考虑剪切变形的纤维单元和弯剪纤维单元均可以较好地模拟构件的滞回性能;而对于发生弯剪破坏和剪切破坏的构件,采用未考虑剪切变形的纤维单元模型,会高估构件的初始刚度和耗能能力,也会高估其受剪承载力;而所提出的弯剪纤维单元模型能较好地模拟构件的刚度和承载力退化,同时,也能较好地模拟滞回曲线中的捏缩现象,模拟结果与试验结果吻合较好。     

传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱抗震性能试验研究

为研究传统风格建筑方形型钢混凝土(SRC)-圆形钢筋混凝土(RC)变截面组合柱的抗震性能,对2个足 尺传统风格建筑变截面组合柱进行了低周反复加载试验,得到了试件的破坏形态、滞回特性、刚度和强度退 化、延性及耗能性能。研究表明：传统风格建筑方形SRC-圆形RC变截面组合柱的破坏主要是由变截面处上柱 型钢和钢筋屈服及混凝土压碎剥落造成的;试件滞回曲线饱满,刚度和强度退化小;破坏时,试件的位移延 性系数介于3.18～3.76之间,等效黏滞阻尼系数介于0.289～0.338之间,具有良好的变形和耗能性能。在试 验基础上,利用ABAQUS建立试件三维模型,进行了混凝土强度、轴压比、型钢屈服强度、上下柱线刚度等参 数对其抗震性能影响的参数分析。试验及分析结果表明：随混凝土强度、型钢屈服强度增大,试件的水平承 载力增大,但其延性降低;增大轴压比,试件的水平承载力降低,延性系数减小;而随上、下柱线刚度比增 大,试件的水平承载力和延性增大。     

钢筋混凝土冻融损伤黏结滑移本构模型及其在构件中的应用

钢筋混凝土(RC)构件在冻融循环作用下易产生黏结性能的退化,以冻融损伤RC构件为对象,研究其纵筋的黏结滑移行为。通过分析冻融作用对混凝土与钢筋界面黏结行为的影响,将黏结性能的退化归因于混凝土强度退化和保护层约束效应退化,并以钢筋混凝土黏结滑移本构和冻融黏结滑移试验结果为基础,建立了适用于冻融损伤混凝土的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验数据,对所提模型的精度和可靠性进行验证。结合所提模型及微元算法进一步得到冻融损伤纵筋滑移模型,采用非线性梁柱单元与零长度截面单元串联的组合方式,将该纵筋滑移模型应用于零长度截面中的钢筋纤维本构,建立了可考虑黏结滑移行为的冻融损伤RC纤维模型。根据6榀冻融损伤RC框架柱拟静力试验结果对该纤维模型的准确性进行验证,并采用仅考虑冻融损伤混凝土强度退化的纤维模型进行辅助验证。结果表明：相比已有黏结滑移本构,所提模型可更为准确地反映冻融损伤混凝土与钢筋界面的黏结滑移行为全过程;相比纤维模型,所提冻融损伤RC纤维模型的标准化滞回力误差和滞回耗能误差分别降低了8.7%和37.0%,且可更为准确地计算冻融损伤RC框架柱的滞回曲线及耗能能力。     

考虑动力损伤退化的钢筋混凝土柱恢复力模型

基于16根钢筋混凝土柱的静力和动力循环往复加载试验,研究了动力效应对柱抗震性能的影响。依据修正Park-Ang损伤指标建立的静力和动力损伤指标,能够兼顾考虑最大位移与循环加载次数对柱损伤退化指标的影响。分别建立静力和动力加载下性能退化参数与相应位移比、损伤指标之间的关系,并结合建构的动力退化函数,提出能够反映滞回曲线的负刚度段、循环退化效应以及捏缩效应的钢筋混凝土柱动力恢复力模型。与试验数据对比的结果表明,提出的宏观力学模型可以有效模拟静力和动力加载情况下钢筋混凝土柱的滞回特性,且动力恢复力模型相比于静力恢复力模型能够更好地刻画钢筋混凝土柱在地震应变率作用下的力学性能。文中建立的恢复力模型及方法可为钢筋混凝土结构的抗震分析提供理论参考。     

基于阻尼的地震循环荷载作用下黏土非线性模型

提出一种基于阻尼比的黏土动应力应变模型,通过在滞回曲线中显示地引入代表阻尼比大小的形状系数,使得理论滞回曲线真实地反应土体的滞回阻尼性能。首先推导在等幅对称荷载下滞回曲线的理论方程。然后,为将该模型应用于随机地震荷载的情况,对扩展的曼辛不规则加卸载准则进行了改造,提出当沿小圈加载时,滞回曲线奔向曾经到达过的最大加卸载点。最后,介绍对一种粉质黏土进行的等幅循环荷载和不规则荷载作用下的循环单剪试验。试验结果表明,模型能够较好地模拟土在地震循环荷载作用下的滞回特性。     

变轴力下钢筋混凝土柱的抗震性能分析

准确预测地震作用下钢筋混凝土(RC)柱的受力特性,对评估混凝土结构的抗震性能具有重要意义。地震作用下,混凝土结构中的RC柱除承受水平荷载外,还由于地震作用引起的倾覆力矩影响承受变轴力作用。因此,往复荷载下RC柱受力及变形特性的研究应该考虑变轴力的影响。首先通过恒轴力和变轴力下RC柱滞回性能的模拟,验证了本研究基于纤维模型程序开发的数值分析模型的准确性。然后,利用该数值模型和分析程序,对一RC柱进行了不同变轴力模式下滞回性能的分析研究。分析结果表明,轴力的变化对RC柱的滞回性能有很大影响。由于非耦合型变轴力变化过程的随机性,为便于变轴力下RC柱的抗震性能分析和试验研究,提出了等代定轴力的概念及其确定方法。