锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪性能研究

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪性能是迫切需要研究的问题,本文通过18根锈蚀钢筋混凝土简支梁和3根无锈蚀的普通钢筋混凝土对比梁的斜截面抗剪试验研究及理论分析,研究了不同剪跨比下箍筋锈蚀程度对钢筋混凝土简支梁斜截面变形、裂缝形成和开展、承载能力、破坏机理等方面的影响。试验结果表明:箍筋锈蚀使箍筋对混凝土的约束降低,斜面裂缝发展较快,从而削弱了斜裂缝两侧骨料之间的咬合作用;剪压区箍筋锈蚀所产生的锈胀裂缝对试验构件抗剪强度的影响很大;剪跨比决定了试验构件的破坏形态,箍筋锈蚀对破坏形态影响较小;箍筋锈蚀对试验构件斜截面承载能力有较大影响。本文在试验研究基础上,运用根据极限平衡理论,建立了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面承载力计算模型。     

钢筋混凝土连续梁火灾下抗剪性能的试验研究

对8根足尺钢筋混凝土两跨连续梁和4根足尺钢筋混凝土简支梁进行了标准火灾试验,研究了钢筋混凝土连续梁高温下的抗剪性能,并与简支梁进行了对比,得到了连续梁混凝土及钢筋的温度变化、竖向挠度、轴向变形及最终破坏形态,分析了不同荷载比、剪跨比、混凝土保护层厚度、配箍率及受火工况对连续梁耐火极限的影响.结果 表明:火灾下荷载比和混...     

横向预应力混凝土梁抗剪研究

横向预应力混凝土梁是在普通钢筋混凝土梁中施加横向预应力形成的一种新型结构。本文分析了横向预应力混凝土梁斜截面的破坏形态,进而探讨了预应力钢筋混凝土梁斜截面抗剪机理,提出了横向预应力钢筋混凝土的简支梁斜截面具有的抗剪承载力和抗裂强度的设计计算方法。本文的研究表明,横向预应力钢筋混凝土简支梁斜截面承载力及抗裂强度比普通混凝土简支梁斜截面承载力及抗裂强度有明显提高。     

钢-混凝土组合梁纵向抗剪的试验研究

本文结合国家某重点建设项目工程对钢一混凝土组合梁混凝土翼缘板的纵向抗剪进行了试验研究。根据8根两点对称集中加载试验架在静载作用下的试验结果，分析了组合梁纵向开裂的原因及主要影响因素，建立了组合梁纵向抗剪计算模型和计算公式，对于组合梁纵向抗剪计算和横向钢筋设计具有实用参考价值。     

钢板混凝土简支梁抗剪承载模式及承载力分析

以8根钢板混凝土组合简支梁的弯剪试验为基础,对构件的受剪破坏过程和破坏模式进行分析,基于试验中观测到的剪切破坏形态,以及测得的钢板受拉应变发展情况,建立钢板混凝土组合简支梁的抗剪承载力计算模型。模型根据构件临界开裂荷载与临界开裂后的抗剪承载力的相对大小,将剪切破坏模式分为混凝土开裂引起的脆性破坏和下部钢板拉剪屈服引起的延性破坏两类,模型计算承载力与试验结果相符。分别对ACI 349规程(针对钢筋混凝土结构)和JEAC 4618—2009规程(针对钢板混凝土结构)中建议的构件抗剪承载力的计算方法进行分析,通过与试验实测承载力的对比,得出各规程用于钢板混凝土构件时的适用程度和安全裕度。分析表明,导致计算值偏差的根本原因在于钢筋混凝土构件与钢板混凝土构件在破坏模式上的区别。     

间接加载钢筋混凝土梁的抗剪强度

本文通过41根直接加载和间接加载钢筋混凝土简支梁抗剪对比试验及对现有资料的分析,说明了间接加载梁的抗剪强度比直接加载梁降低0～63.4%,降低的幅度主要随剪跨比、间接荷载沿梁高作用的位置以及配箍率而变化,提出了计算间接加载梁抗剪强度的经验公式。本文对现行设计规范(TJ10-74)关于附加横向钢筋的规定作了分析,即:在一般情况下附加横向钢筋能够完全补偿抗剪强度的降低,在小剪跨时附加吊筋梁尚降低11.8～17.3%,且吊筋对于控制裂缝的开展不能充分发挥作用;在部分情况下还有潜力。此外,本文还提出了改进设计方法的意见。     

集中荷载作用下钢筋混凝土连续梁抗剪强度的试验研究

鉴于制订我国“钢筋混凝土超静定结构考虑内力重分布计算规程”的需要,对集中荷载作用下的钢筋混凝土连续梁的抗剪强度进行了试验研究。本文介绍连续梁、约束梁抗剪强度的研究概况,并对各国设计规范中的抗剪计算公式作了比较,描述了八根钢筋混凝土两跨连续梁的试验和破坏情况,证实我国规范(TJ10—74)中的抗剪计算公式不适用于连续梁,证实连续梁的抗剪能力低于简支梁,并根据搜集到的187根连续梁、约束梁的试验数据,提出两个计算连续梁、约束梁抗剪强度的公式。     

钢筋混凝土箱型构件的统一破坏模型

在较为成熟的钢筋混凝土破坏模型——Nielsen模型基础上,根据von Mises屈服准则引入了钢筋的销栓作用,建立起钢筋均匀分布的混凝土构件在拉、压、弯、剪、扭复合作用下的破坏统一模型,并推导出箱形截面下的破坏统一表达式。该模型由于考虑了钢筋销栓作用,使得计算结果更为接近实际情况。针对钢筋混凝土箱形截面的抗剪承载力,将该模型的理论计算结果与原Nielsen模型、国内外规范计算方法和综合应力合成简化法(Simplified Method for Combined Stress-Resultants,SMCS)的抗剪承载力进行比较,验证了该模型有更好的精度。     

矩形开孔钢筋混凝土伸臂梁受剪性能试验研究

为方便设备管线通过,采用腹部开孔梁可有效降低楼层高度,但开孔会削弱梁的整体刚度,导致孔洞附近的应力及内力重分布十分复杂。为研究腹部矩形开孔的钢筋混凝土伸臂梁的受力性能,以正反弯矩比、孔洞位置、剪跨比及孔侧斜筋作为主要变量,对12根钢筋混凝土开孔伸臂梁和1根钢筋混凝土实腹伸臂梁试件进行了两点加载下的受剪性能试验。研究了各种参数对开孔伸臂梁的裂缝开展及破坏形态、应变分布、变形和受剪承载力等受力性能的影响。试验结果表明：正反弯矩比和孔心剪跨比改变了伸臂梁在孔洞附近的受力状态,导致破坏时孔侧呈现出不同的裂缝形态。配置孔侧斜筋后,孔侧混凝土和箍筋更好地发挥协同抗剪作用,试件的受剪承载力显著提高,裂缝开展和变形均得到有效的控制。利用混凝土开孔简支梁发生孔侧剪压破坏的受剪承载力公式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,并和试验数据进行对比可知,按开孔简支梁的算式对开孔伸臂梁的受剪承载力进行计算,计算结果与试验结果的平均比值为0.96,方差为0.07,结果偏于安全。     

集中荷载下钢筋混凝土约束梁抗剪强度的试验研究

本文通过9根无腹筋钢混凝土约束梁、18根有腹筋钢筋混凝土约束梁和9根无腹筋钢筋混凝土简支梁的抗剪强度试验,研究了钢筋混凝土约束梁抗剪强度随剪跨比m、纵向配筋率p和配箍率μκ变化的规律。提出了适用于钢筋混凝土约束梁的抗剪强度计算公式。     

复杂应力状态下抗剪连接件应力在组合梁桥的实验研究

为了研究组合梁在复杂应力状态下抗剪连接件的力学性能,进行了两个布置有不同类型的抗剪连接件的小规模模型测试。这些模型的设计都是基于广州的一座组合梁桥。详细地研究了在相同边界条件下的刚性抗剪连接件模型和弹性抗剪连接件模型的钢筋混凝土交界面的相对滑移的比较分析。在三种不同类型的荷载形式作用下的两种抗剪连接件的反应也进行了比较。模型测试结果表明混凝土的极限承载能力是决定钢筋混凝土交界面上的相对滑移的关键因素而且刚性抗剪连接件和弹性抗剪连接件的区别是非常明显的。这份报告对于组合梁的抗剪连接件的未来研究和设计很有参考价值。     

十字形截面配筋砌体墙片的非线性有限元抗剪分析

用ANSYS有限元分析软件建立了2个十字形截面配筋砌体墙片的模型,模拟了相关的抗剪试验研究,计算结果与试验值有较好的吻合.在此基础上进一步分析了多种工况下墙片的抗剪性能,对影响十字形截面配筋砌体剪力墙抗剪承载力的相关因素做了初步的分析.同时还分析了翼缘对墙片的抗剪承载力的贡献.     

外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点受力性能有限元分析

在外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点抗震性能试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了考虑不同参数影响的三维实体模型并进行了非线性有限元分析。三维实体模型分析得到的有限元结果与试验结果吻合良好,有限元模型能够较高精度地模拟节点的受力行为。研究表明：节点的破坏形式分为整体节点域剪切破坏和局部节点域剪切破坏两种;节点单侧框架柱端部弯矩增大系数是节点域形成不同破坏模式的重要控制参数,两种破坏模式的分界线是节点单侧框架柱端部弯矩增大系数约为0.92;方钢管柱的宽厚比是影响节点域屈服剪力和塑性剪力的主要因素,梁截面高度比对节点域受剪承载力影响较大,而节点域高宽比对节点域屈服剪力和塑性剪力影响并不明显。     

自密实混凝土无腹筋梁抗剪性能

为研究自密实混凝土无腹筋梁的抗剪性能和裂缝开展形态,进行了集中荷载作用下12根无腹筋钢筋混凝土简支梁(8根自密实混凝土和4根普通混凝土)的剪切破坏试验,变量为混凝土强度和剪跨比。探讨了《混凝土结构设计规范》(GB 50010―2010)、Zsutty拟合公式、美国规范(ACI318-11)抗剪承载力计算公式对自密实混凝土无腹筋梁抗剪承载力计算的适用性和准确性。收集了在集中荷载作用下的130根自密实混凝土和798根普通混凝土矩形截面无腹筋梁剪切破坏试验数据,将自密实混凝土和普通混凝土无腹筋梁抗剪承载力进行了对比。结果表明:自密实混凝土梁和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态大致相同,自密实混凝土梁斜裂缝断面更为光滑;Zsutty拟合式计算结果与本文试验结果最接近;GB 50010—2010计算结果与本文试验结果也比较吻合,但偏于不安全;美国规范ACI 318-11计算公式偏差较大;自密实混凝土梁受剪承载力略低于普通混凝土梁。     

工字形、T形钢筋混凝土剪力墙抗震抗剪试验

鉴于带翼缘的剪力墙在我国高层建筑中占有极大的比重,而我国设计规范中的剪力墙抗震抗剪承载力公式缺乏国内试验依据,国外已有试验结果又缺少有轴压力带翼缘剪力墙抗震抗剪试验的事实,介绍了作者完成的尺寸较大的一个工字形截面和两个T形截面剪力墙试件的有轴压力的低周交变屈服后抗剪性能试验的主要结果。文中还专门讨论了高长比大的高层建筑中的抗震剪力墙剪跨比不大的理由;并以国内外已有的试验结果为依据对我国现行规范剪力墙抗震抗剪承载力公式进行了分析评价。     

Seismic behavior of tall buildings using steel–concrete composite columns and shear walls

For the seismic design of tall building structures, the behavior under severe earthquakes should be carefully considered and the upper limit of inter‐story deformations are often defined by the design codes. To improve the performance of structures under severe earthquakes, composite structural members, including steel reinforced column and steel plate reinforced shear wall, are often adopted. In the present work, the seismic behavior of tall buildings using steel–concrete composite columns and shear walls is investigated numerically. Fiber beam–column element models and multilayer shell models are adopted to establish the finite element model of structure, and the material nonlinearities are described by the plasticity and damage models. The accuracy of the developed models is verified by the experimental results of a single shear wall. Systematic numerical simulations are performed for the tall building structures subjected to different earthquakes. The comparative study indicates that the nonlinear redistribution of internal forces plays a very important role for the performance of tall buildings under severe earthquakes.     

Practical moment–rotation relations of steel shear tab connections

An analytical model for shear tab connections in modern steel buildings is proposed. This connection model includes the concrete slab effects and has unsymmetrical behaviors under positive and negative moments. Under positive moment, the flexural strengths are determined by two stress patterns: linear triangular tensile stress along shear tab combined with uniform compressive stress of 0.30f_c′ on slab at yielding state; uniform yielding stress along shear tab combined with uniform compressive stress of 0.85f_c′ on slab at ultimate state. Under negative moment, shear tab plate is the contributor to the flexural strength and the concrete slabs are neglected. Comparisons between experimental and analytical results indicate that the proposed steel shear tab models are able to capture major behaviors with a compatible effort often made in a typical structural design office. Seismic studies of one three-story non-ductile braced frame including proposed models demonstrate the capabilities and simplicities for practical structural engineering application.     

岩石节理剪切过程中应力与渗流特性的数值模拟

 岩石节理剪切过程中应力与渗流特性受节理法向条件的影响很大。在岩石节理表面形状三维数值化表达的基础上,首先建立岩石节理剪切过程中力学与渗流的计算模型;接着,应用GIS技术,模拟分析不同法向条件(固定应力、固定刚度)下节理的剪切过程,获得节理剪切过程中应力与渗流特性的变化规律。结果表明,法向应力、裂隙张开度、渗透系数均随着剪切位移的增加而逐渐增加,整个剪切过程渗透系数增加了两个量级左右;而剪应力的变化却受法向条件的影响,剪应力在出现峰值后快速下降,而后固定应力条件下剪应力很快趋于一个稳定的值,而固定刚度条件下剪应力却又缓慢上升。     

最小地震剪力系数对隔震结构抗震性能的影响

最小地震剪力系数是隔震结构设计的关键控制因素之一。对等效周期为2~6s的单质点隔震体系在远场地震动（FF地震动）、近场含脉冲地震动（NFWP地震动）和近场不含脉冲地震动（NFWNP地震动）作用下的剪力系数分布特点进行分析,并将其与规程中有关最小地震剪力系数的相关规定进行对比,探寻在不同抗震设防烈度下,不能满足最小地震剪力系数的隔震结构的等效周期范围。以位于我国抗震设防烈度8度区的某隔震结构为例,采用三种不同的设计地震剪力取值方法,设计了6种不同的结构模型。通过模型的弹塑性时程分析,比较了地震动的近远场特性对各模型抗震性能的影响,及其在罕遇地震作用下的性能差异。分析结果表明：地震动的近远场特性对隔震结构的楼层设计剪力影响较大;对不满足最小地震剪力系数要求的隔震结构,采用放大设计地震剪力使其承载力满足最小地震剪力系数的方法,能够有效提高其抗震能力;不考虑最小地震剪力系数对结构设计地震剪力的限制,采用结构的实际地震剪力需求进行设计的隔震结构能够满足地震作用下的承载力和层间位移限值要求。     

不同轴压比钢板-混凝土组合剪力墙的有限元分析

钢板-混凝土组合剪力墙是一种适用于高层建筑结构的新型抗侧力体系.选择合适的混凝土和钢材本构模型,利用ABAQUS有限元软件对单调荷载作用下的钢板-混凝土组合剪力墙进行有限元模拟.模拟结果表明墙体所受的竖向轴压力有利于提高其水平抗剪承载力;轴压比较小时,墙体水平抗剪承载力随轴压比增大而有所提高,但轴压比过大时,水平抗剪承载力又随之降低,轴压比在0.3～0.5之间时,墙体的水平抗剪承载力最大;竖向轴压力对墙体水平抗剪承载力的提高幅度最大为（fcAc＋fyAs）的4％左右.另外,轴压比越大,墙体的变形能力、延性都越差.