考虑冻融损伤的钢筋混凝土框架节点恢复力模型研究

为了研究冻融环境下钢筋混凝土框架节点的抗震性能,对6个经受不同冻融循环次数作用后的钢筋混凝土框架节点进行低周反复加载试验,分析框架节点的滞回曲线特性。基于试验结果,得到了简化三折线型骨架曲线模型,并给出了相应的确定方法。采用回归分析方法,得到考虑冻融损伤的钢筋混凝土框架节点的极限功比系数I数学表达式,进而确定基于循环耗能的循环退化指数,通过对构件在反复荷载作用下的屈服荷载、硬化刚度、卸载刚度以及承载力等各项力学性能的退化机理进行了描述,进一步建立适应于冻融损伤的钢筋混凝土框架节点的恢复力模型,并给出了具体的滞回曲线规则。研究表明:冻融作用使得节点梁纵筋粘结性能劣化明显,累积耗能随着冻融循环次数的增加而降低;通过考虑刚度、强度的循环退化规律能更好的反应冻融节点“捏缩”效应,更与实际吻合;建议的恢复力模型与试验结果想接近,可为该类结构的弹塑性时程分析提供理论参考。     

钢筋混凝土变梁中节点的简化分析模型

根据10个梁高不等钢筋混凝土框架中节点试件在低周反复荷载作用下的试验结果,重点分析了该类框架中节点的破坏过程和破坏特点。在试验研究的基础上,通过建立平衡方程、运动方程和物理方程对框架节点进行受力分析,建议了考虑梁高不等特性的中节点等效核心区的简化计算模型,并应用该模型对变梁中节点进行受力分析。研究结果表明:该文建议模型计算得到的剪应力与剪切变形的关系曲线与试验结果吻合较好。     

近爆作用下钢筋混凝土π梁防护性能的数值模拟

为研究钢筋混凝土π截面梁在近场爆炸荷载作用下的防护方法,采用ANSYS/LS-DYNA建立π梁爆炸数值模型,结合现场爆炸试验结果,对π梁在爆炸荷载作用下的破坏形态进行对比分析,验证数值模型的准确性.通过π梁在近爆荷载下采用不同防护层进行模拟分析,对π梁在不同防护工况下冲击波超压峰值分布规律、结构耗能规律、防护后π梁的破...     

梁高不等的钢筋混凝土中节点抗剪性能研究

进行了6个1/3比例梁高不等的钢筋混凝土中节点试件的低周反复荷载试验,分析了该类中节点的破坏特点和骨架曲线等力学性能;在试验研究的基础上,建立了考虑梁高不等特性的中节点的等效核心区在压剪复合作用下的计算模型,应用改进斜压场理论(MCFT)对等效核心区进行了受力分析。研究表明:该类节点通裂荷载与极限荷载比较接近,初裂出现在小梁上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁下柱组成的大核心区;作为梁柱组合体而言,该类非常规节点抗震耗能能力较差;该文建议模型计算得到的剪应力与剪切变形的关系曲线与试验结果吻合较好。     

爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的宏观模型

目前常用于爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的精细化模型,建模复杂、计算效率低,难以在大规模计算中应用。该文研究了纤维模型在模拟爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应和破坏的缺陷,针对该缺陷在纤维模型的基础上引入弹簧单元,建立了爆炸荷载下钢筋混凝土柱动态响应分析的宏观模型,并给出了模型参数的确定方法。最后以某典型钢筋混凝土柱为例,分别通过精细化模型和宏观模型对其在不同爆炸工况下的动态响应和破坏进行对比分析,结果表明,提出的宏观模型在计算效率高的同时,能够明显弥补纤维模型的缺陷,达到和精细化模型相近的分析结果。     

钢筋混凝土框架节点抗裂承载力研究

根据10个钢筋混凝土框架变梁中节点试件低周反复荷载试验,重点分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对该类非常规节点抗裂性能的影响.结果表明:该类节点左梁、右梁刚度不同,反复荷载下柱端轴压力发生波动,理论分析时可用系数α来表征轴压力对节点区抗裂性能的影响.在以往试验研究的基础上提出包含系数α的框架节点(如常规中节点、边节点、...     

基于软化拉-压杆模型方法的钢筋混凝土变梁中节点抗剪承载力研究

根据10个梁高不等钢筋混凝土框架中节点试件在低周反复荷载作用下的试验结果,重点分析了该类框架节点的破坏过程和破坏特点。在试验研究的基础上,建立了框架中节点等效核心区在剪、压复合作用下的计算模型,应用软化拉-压杆模型方法(简称SSTM)对等效核心区进行了受力分析。研究表明:软化拉-压杆模型理论计算值与试验结果接近,与现行规范建议方法计算结果相当,但软化拉-压杆模型方法有明确的力学计算模型,能较为合理地反映框架节点的受力机理。     

基于构件的钢筋混凝土核心筒结构地震损伤分析

为了研究地震作用下钢筋混凝土核心筒结构的损伤,基于低周反复荷载作用下钢筋混凝土剪力墙及连梁的损伤模型,通过加权系数法合理地考虑局部损伤向整体损伤迁移转化的多尺度效应,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的钢筋混凝土核心筒地震损伤模型。结合试验结果,对损伤模型的有效性进行了验证,并给出了钢筋混凝土核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围。结果表明,该损伤模型能够较好地描述钢筋混凝土核心筒结构的地震损伤发展过程与程度,研究结果可为该类结构的地震损伤评估以及基于损伤的抗震设计方法的建立提供理论依据。     

钢管混凝土柱-RC梁平面框架耐火性能分析

建立了外荷载和升、降温火灾共同作用下钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架结构的有限元分析模型,用已有试验数据对模型进行了验证。在有限元模型基础上,对钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁平面框架在ISO-834标准升、降温火灾下的力学性能进行了分析,研究了梁荷载比、柱荷载比和升温时间比等参数的影响规律。分析结果表明该组合框架不仅会在升温过程中破坏,也会在降温过程中破坏。该组合框架是否会在降温段发生破坏,跟梁荷载比、柱荷载比和升温时间比有关。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括:局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种:撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

钢筋混凝土框架短柱恢复力特性的研究

本文通过十八根钢筋混凝土框架短柱的周期反复荷载作用下的试验，研究了轴夺比，配箍型式和配箍率对滞回性能的影响。根据试验结果，文中提出了钢筋混凝土框架短柱的恢复力模型，并对构件的 荷载－位移滞回曲线进行了理论计算。理论计算与试验结果吻合较好，可供结构非弹性地震反应分析采用。     

火灾后钢筋混凝土柱的剩余承载力研究

对ISO834标准火灾作用后钢筋混凝土柱的剩余承载性能及方形柱剩余承载力的实用计算方法进行了研究。结合高温后混凝土和钢筋的本构模型及虚梁法,建立了火灾作用后钢筋混凝土柱剩余承载力的数值分析模型,并编制了相应的程序CAFIRE,程序考虑了轴力的二阶效应。利用程序分析了相关参数对标准火灾作用后钢筋混凝土方形柱剩余承载力的影响规律。针对不同受火时间、计算长度、截面尺寸、荷载偏心率、配筋率和荷载角等情况,共进行了2700种工况下钢筋混凝土方形柱剩余承载力分析。在计算结果的基础上,定量给出了标准火灾作用后钢筋混凝土方形柱剩余承载力的实用计算方法。最后利用程序比较了不同受火时间后相同横截面面积、相同配筋率、不同截面形状混凝土柱的剩余承载力。     

地震作用下钢筋混凝土柱受力性能研究

采用多弹簧模型对钢筋混凝土柱在水平反复荷载作用下的受力过程进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果对比表明,所建多弹簧计算模型较好地反映了钢筋混凝土柱的受力性能。针对目前钢筋混凝土柱试验研究的不足,选取轴压比、加载路径、加载幅值、荷载循环次数、变轴力等进行参数研究。研究发现:地震作用下大轴压比柱延性较小,对抗震不利;双向加载时,随两方向幅值比减小,矩形和菱形加载路径下柱的延性显著减小;加载幅值增量及荷载循环次数的变化对柱骨架曲线形状影响不明显;变轴力加载下柱的滞回性能表现出明显的不对称性,但柱滞回耗能和极限位移与定轴力加载情况基本一致。     

钢筋混凝土隔离墙抗爆性能数值模拟研究

为了研究钢筋混凝土隔离墙在爆炸荷载作用下的动态响应和抗爆性能,采用LS-DYNA有限元软件建立9 m跨度隔离墙结构简化模型,模拟了不同药量和爆炸距离下隔离墙的动态响应。将模拟结果与经验超压公式计算结果和已有试验结果对比,验证了爆炸荷载和材料参数选取的合理性,分析了结构的破坏过程、冲击波作用规律、墙面荷载分布规律和结构变形情况。结果表明:建立的数值模拟可以较好地模拟爆炸冲击波与结构的相互作用;墙面冲击波压力衰减速率与药量和爆炸距离密切相关,墙面压力衰减幅度可达97.8%。在相同药量时,随着爆炸距离增加,墙体底部压力减小,顶部冲量增加;墙体结构由小变形转变为结构整体的较大变形;比例距离小于0.376■时,墙体底部容易发生剪切破坏。模拟结果可以为抗爆隔离墙的设计提供依据。     

地震作用下钢筋混凝土桥墩残余位移研究

为更深入了解地震作用下钢筋混凝土桥墩墩顶残余位移与最大位移关系,提出精度更高的残余位移估算方法。首先利用OpenSees地震仿真软件中的纤维梁柱单元建立了钢筋混凝土桥墩的动力计算模型,通过与已有钢筋混凝土桥墩振动台试验结果的对比,验证了计算模型的可靠性;其次通过研究桥墩轴压比、长细比、纵筋配筋率、体积配箍率、纵筋强度硬化系数、纵筋与混凝土强度比等参数对钢筋混凝土桥墩墩顶残余位移延性指标的影响规律;最后通过回归分析建立了残余位移影响系数随以上参数变化的预测公式,并通过已有振动台试验数据验证了计算公式的合理性。研究结果表明:与日本规范相比,推荐公式对残余位移的估算值与试验值更接近,可用于基于性能抗震设计时初步估算地震作用下钢筋混凝土桥墩的残余位移值。     

一种摇摆式钢筋混凝土框架节点刚度取值研究

研究一种摇摆式钢筋混凝土框架节点刚度的取值方法。首先,建立了摇摆式钢筋混凝土框架的有限元模型并进行了地震模拟振动台试验验证;其次,选择10条地震动曲线,研究9种不同节点相对刚度比情况下结构的动力时程响应分析;最后,利用层间位移放大系数、基底减震系数比较不同地震动作用下结构的峰值层间位移、层间剪力响应。结果表明:节点相对刚度比S取0.01~0.25为宜。     

钢筋混凝土剪力墙在冲击荷载作用下的数值模拟分析

为了研究钢筋混凝土墙在冲击荷载作用下的性能,首先利用LS-DYNA软件建立有限元模型对已有的试验进行了模拟,模拟结果和试验数据吻合良好证明了模型的正确性。在此基础上建立了7组28个钢筋混凝土墙在冲击荷载作用下的LS-DYNA有限元模型,分析冲击能量、冲击质量、轴压比和配筋率等因素对钢筋混凝土墙体抗冲击性能的影响;结果表明:冲击质量相同时,冲击能量和墙中部最大位移成线性增长的关系;而冲击能量相同时,冲击质量的改变将影响冲击过程中能量在钢筋和混凝土中的分配;随着冲击质量减小冲击速度增大,混凝土局部损伤加重,钢筋吸收能量减小,变形消耗的能量减小导致位移减小;轴压比小于0.3时,轴力对抗冲击能力有利,小轴压比的情况下可以不考虑轴力进行设计,结果偏于安全。通过对基于能量的设计方法进行讨论,提出了利用墙板塑性铰线法的静力设计方法来抵抗对应冲击能量作用下的设计思路,并总结了设计流程且对公式中的参数给出了建议取值。     

撞击荷载下钢筋混凝土柱动力响应的数值研究EI北大核心CSCD

为了研究撞击荷载下钢筋混凝土柱的动力响应,该文基于有限元软件LS-DYNA建立了钢筋混凝土构件碰撞模拟分析的数值模型。对经典钢筋混凝土梁落锤试验进行数值模拟,分析表明该数值模型能够较好的模拟钢筋混凝土构件碰撞过程中的撞击力和变形发展。基于该模型该文研究了不同因素对刚体碰撞钢筋混凝土柱动力变形和撞击力的影响,包括撞击体速度、质量和形状,钢筋混凝土柱纵向配筋率、配箍率和混凝土轴心抗压强度以及材料应变率。分析表明钢筋混凝土柱在撞击作用下的破坏模式主要包括:局部损伤型、整体破坏型和局部破坏型。影响撞击力曲线变化的因素可分为三种:撞击体自身的因素,影响柱体刚度的因素和影响柱体材料强度的因素。各种因素对撞击力峰值、撞击力平台值和撞击持时分别具有不同的影响规律。这些规律将为建立建筑结构倒塌分析的简化撞击力模型提供参考。     

钢筋混凝土梁抗冲击性能研究的细观数值模拟方法

为更真实地描述钢筋混凝土梁在冲击荷载作用下复杂的破坏过程,结合混凝土细观结构非均质性,假定混凝土是由骨料颗粒、砂浆基质以及界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,考虑混凝土细观组分的率效应,将钢筋网嵌入至素混凝土梁,建立了钢筋混凝土梁抗冲击力学行为研究的三维细观尺度数值模型。基于该数值分析模型与方法,研究了落锤速度对钢筋混凝土梁抗冲击性能的影响规律。将细观数值模拟结果与宏观模型结果以及已有试验结果进行了对比分析,包括破坏模式、冲击力、跨中位移以及支座反力等,发现模拟结果与试验结果吻合良好,验证了细观数值分析模型在钢筋混凝土梁抗冲击性能模拟中运用的可行性。     

不同参数钢筋混凝土核心筒抗震性能研究

为了研究钢筋混凝土核心筒的破坏机理和在不同参数下的抗震性能,该文采用基于性能结构分析软件PERFORM-3D,对钢筋混凝土核心筒在静力水平荷载作用下的受力性能进行了三维非线性数值模拟,通过与模型试验结果的对比,验证了所选弹塑性模型分析钢筋混凝土核心筒抗震性能的有效性和准确性。在此基础上,对混凝土核心筒进行参数分析,系统分析了轴压比、连梁跨高比、连梁纵筋配筋率、试件高宽比等不同参数对钢筋混凝土核心筒抗震性能的影响规律。计算结果表明,混凝土核心筒承载力随着轴压比的增大而提高,但当试验轴压比达到0.4后,承载力出现降低,变形能力随轴压比增大而降低;随着高宽比的增大,核心筒承载力降低,变形能力提高,同时,试件破坏模式也发生变化;增大连梁刚度较大地提高了试件承载力,但也严重降低了试件的延性变形性能。此外,通过核心筒试件的弹塑性损伤分析,得到核心筒试件损伤发展顺序以及各构件屈服情况。