局部火灾场钢框架结构等效楼面活荷载分析

通过对火灾场钢结构框架梁极限抗弯、抗剪承载力的分析，提出采用等效楼面活荷载来描述火灾场对结构极限承载力的削弱，建立了火灾场等效楼面活荷载的计算公式，通过具体算例分析了厚涂型不同保护层厚度的框架钢梁极限抗弯、抗剪承载力及等效楼面活荷载的变化规律。分析结果表明，采用等效楼面活荷载可以直观地描述火灾场对结构构件极限承载能力的削弱，使火灾场钢结构受力分析变得简单、清晰。     

碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究及抗弯承载力计算

进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响.试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力.无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同.梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显.根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式.     

锈蚀钢筋混凝土梁动态抗弯性能细观数值研究EI北大核心CSCD

为研究锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁动态力学性能的影响,考虑钢筋锈蚀和应变率效应及混凝土内部结构的非均质性,建立锈蚀钢筋混凝土梁两阶段三维细观尺度数值模型。钢筋的非均匀锈蚀膨胀以施加非均匀径向位移的方式模拟,并以保护层开裂“最终状态”作为之后混凝土梁动载模拟的“初始输入条件”,获得锈蚀后的动态力学行为。在验证了数值模型合理性的基础上,分析了钢筋锈蚀引起的保护层锈胀开裂行为及不同应变率下构件力学性能的变化。结果表明:钢筋锈蚀使混凝土梁产生了明显的纵向裂缝,梁的承载力随钢筋锈蚀率增加而降低;高应变率下,混凝土梁发生冲切破坏,梁的承载力显著提高;锈蚀混凝土梁承载力损失与锈蚀后梁频率降低系数(反映刚度损失)近似呈线性规律,且低应变率下的承载力对频率变化更加敏感。最后,基于模拟结果回归分析,发展建立了考虑锈蚀及应变率耦合影响的混凝土梁动态抗弯承载力预测公式。     

孔边设置加强钢环的腹部开设圆孔的钢筋混凝土简支梁的力学性能

孔洞周过配置加强箍筋和斜筋对腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的力学性能影响明显。本文通过试验,研究了采用在圆孔周边设置加强钢环的腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的破坏特点、加强环筋的应变特点、挠度、裂缝宽度及承载力等力学特性,批出该形式的加强筋对改善开孔梁的受力性能效果不大。     

不同粘结情况下钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

通过对钢筋与混凝土界面粘结方式的改变,设计了钢筋表面刷胶粘结、钢筋表面缠薄膜粘结与常规粘结三种钢筋混凝土梁,并对三种试验梁进行了试验研究和对比分析。试验表明:钢筋与混凝土界面粘结强度越高,梁的刚度越大,梁的开裂荷载和极限荷载越高,梁的力学性能也越优越。同时还证明了钢筋与混凝土界面的粘结强度越高,同等荷载下钢筋应变越低、破坏前梁的裂缝条数越多、裂缝间距越小。     

火灾后钢筋混凝土框架结构的二阶分析

本文利用火灾后钢筋混凝土构件的截面变矩－曲率恢复力骨架曲线特征参数的统计，采用结构工程分析中常见的杆系模型，对火灾后钢筋混凝土框架结构进行二阶分析，可为灾后结构的整体强度诊断和加固分析奠定基础。     

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。     

火灾后钢筋混凝土框架结构的受力性能分析

本文利用火灾后钢筋混凝土构件的截面弯矩－曲率恢复力骨架曲线特征参数的统计公式，采用结构工程分析中常见的杆系模型，对火灾后钢筋混凝土框架结构进行受力分析，可为灾后结构的整体强度诊断和加固分析奠定基础。     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析方法

针对钢筋混凝土结构有限元分析中,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述混凝土截面和钢筋应力状态的问题,提出了基于柔度法和分布式塑性理论的钢筋混凝土梁单元材料非线性方法——网格截面法。这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的混凝土应力描述单元截面应力分布,同时考虑钢筋对刚度的贡献,并通过对截面网格材料的积分计算积分点位置的截面刚度矩阵,再利用力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆计算单元刚度矩阵。通过算例验证该方法在钢筋混凝土承载力分析时的准确性。     

火灾后钢筋混凝土受压构件的承载力性能分析

分析了火灾后钢筋混凝土构件的物理力学性能,并讨论了受火后矩形截面轴心受压构件截面承载力计算方法,最后探讨了该计算方法的局限性。     

钢筋混凝土结构的温度场

火灾会导致钢筋混凝土性能退化,该文基于元胞自动机(Cellular Automata,CA)与纤维模型提出了一种用于火灾下钢筋混凝土梁非线性分析的方法。建立CA模型模拟了火灾中梁截面温度扩散演化过程,得到不同升温时间下截面各处的温度;引入损伤模型得到钢筋损伤因子-升温时间变化关系;将元胞自动机模型与纤维模型结合,对火灾下钢筋混凝土连续梁进行时变非线性分析。结果表明：CA模型能够有效模拟钢筋混凝土梁截面的温度扩散过程;引入的损伤模型可有效将钢筋损伤进行量化;编制的MATLAB计算程序可有效用于高温损伤后钢筋混凝土梁的非线性分析;CA模型与纤维模型的有效结合可分析钢筋混凝土梁的变形与承载力时变演化过程,并对其耐火寿命进行评估。该方法可为火灾下钢筋混凝土结构的耐火寿命预测与评估提供理论工具。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点模型化方法研究

为研究钢筋钢纤维混凝土梁柱节点抗震性能数值模拟方法,基于OpenSEES有限元平台中的梁柱节点单元(beam-column joint element, BCJE)模型,通过修正模型中剪切块和钢筋滑移弹簧的参数修正方法,提出适用于钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的数值模型,并基于6个梁柱节点的拟静力试验结果进行模型验证分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好,提出的数值模型能够较精确地反映节点滞回行为。在此基础上,分析了轴压比、钢纤维体积率和配箍量对梁柱节点抗震性能的影响规律,建立了节点受剪承载力的计算公式。结果表明:掺入钢纤维和增加配箍可明显改善梁柱节点的抗震性能,钢纤维体积率从0.5%增加到2.0%,极限荷载提高了18%;箍筋从1Φ8增加到3Φ8时,极限荷载提高了19.7%。     

不同位移边界条件下钢筋混凝土深梁拓扑优化

为了探讨位移边界条件对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响，同时为深梁设计提供有效的力学理论依据，以ANSYS有限元分析软件为平台，利用其参数化设计语言的二次开发功能，并借助具有直观高效拓扑寻优能力的渐进演化类算法，分别对4根支座约束条件不同的双侧开洞深梁、4根开洞情形不同的两端固定铰支深梁以及3根支座约束与开洞情形均有一定差别的连续深梁进行拓扑优化，并对不同拓扑解进行对比分析。结果表明：集中力作用下深梁的拓扑解均近似为杆系结构，提高支座约束程度可以使传力路径增加，传力方式更直接；当深梁因工程原因或功能需求而不得不设置洞口时，洞口位置离原传力路径越远则越有利于结构内部的传力；连续深梁与单跨深梁的拓扑解的主要差别体现在中支座处的梁顶拉杆上，这些拉杆能够提高结构的整体刚度。因此，在工程设计中，针对不同位移边界条件下的钢筋混凝土深梁，可以根据它们拓扑解的差异以及造成这些差异的力学机理，采取不同的设计方案，包括支座约束、开洞情形以及配筋方式等的选取。研究结果可为深梁这类复杂受力构件的设计提供力学理论依据。     

钢筋混凝土复合防护梁的抗撞性能研究

传统结构构件设计较少考虑碰撞效应,因此有可能因碰撞荷载而引起严重的冲击破坏。鉴于此,在前期提出的刚柔复合防护结构体系的基础上,针对钢筋混凝土复合防护梁的抗撞性能进行了分析研究。在数值模拟的过程中,分别考虑了无防护、刚性防护、柔性防护和刚柔复合防护四种不同的措施以及两端固支、两端铰支和一端固支一端铰支三种不同的梁端约束形式。通过观测钢筋混凝土梁的应变、位移、加速度和冲击力等参数,可评价相应的抗撞效果。数值结果表明,提议的复合防护体系效果最好,可以有效抑制受撞构件的冲击响应;同时,构件约束形式对抗撞性能的影响也是不容忽视的。     

低配网率纤维编织网增强混凝土轴拉力学性能

通过单束纤维与纤维编织网增强混凝土(Textile reinforced concrete, TRC)薄板的单轴拉伸试验, 研究了纤维编织网增强混凝土这种新型材料的受力特征和影响其极限承载力的主要因素, 提出临界配网率的概念。以配网率为变化参数, 讨论了在低配网率(配网率小于1%)时材料的力学性能。当配网率大于临界配网率时, 纤维编织网增强混凝土薄板的极限承载力大于其开裂荷载, 加载过程中没有承载力突降; 随着配网率增加, 纤维的利用率随着配网率增加呈线性降低, 即纤维丝的强度并不能完全发挥。低配网率时, 随着配网率增加, 薄板的裂缝间距减小, 裂缝宽度下降。根据混合定律和ACK模型把TRC薄板的拉伸应力-应变曲线简化成三线型模型, 从宏观上提出了考虑配网率影响的极限承载力计算公式。      

Mechanical damage of ordinary or prestressed reinforced concrete beams under cyclic bending

The behaviour of metallic materials under repeated loading has been examined since the 19th century, but extended studies are more and more needed especially for reinforced concrete structures such as bridges, where high-cycle fatigue phenomena can be significant. In the present paper, a theoretical model based on fracture mechanics concepts is proposed in order to analyse the mechanical damage of ordinary or prestressed reinforced concrete beams with a rectangular or a T cross-section subjected to cyclic bending. Local phenomena, such as fracturing or crushing of concrete and yielding or slippage of the longitudinal steel reinforcement, are examined. Further, fatigue life is predicted by applying a crack growth law, and the energy dissipated during the plastic shake-down phenomenon is evaluated.     

钢筋混凝土梁冲击试验数值模拟研究

摘要: 采用弹塑性损伤帽盖模型对筋混凝土梁冲击试验进行了数值模拟,数值模拟得到的碰撞力、梁体跨中挠度以及梁体破坏状况与实验情况吻合较好。在此基础上讨论了混凝土材料应变软化段、描述塑性体积的帽盖面、强度准则子午线形状、偏平面形状以及钢筋混凝土结构建模方式对冲击数值模拟的影响。     

FRP-OFBG智能复合筋及其在加筋混凝土梁中的应用

结合纤维增强聚合物(FRP)的强度特性和光纤光栅(OFBG)的感知特性,研制开发出了FRP-OFBG智能复合筋,研究了它的力学、微观结构、感知等特性。通过FRP-OF-BG加筋混凝土梁静载试验,监测了FRP筋的应变和混凝土开裂,研究了FRP筋与混凝土的滑移和混凝土梁的应变分布。结果表明,FRP-OFBG智能复合筋克服了光纤光栅在混凝土中埋设的工艺难题,是集感知和受力、功能材料和结构材料于一体的新型土木工程材料,既可以方便地作为混凝土结构的内部传感元件,也可以作为结构受力筋,具有很好的应用前景。     

配筋聚乙烯醇纤维增强水泥复合材料梁的曲率延性

聚乙烯醇纤维增强水泥（Polyvinyl alcohol fiber reinforced cement,PVA/C）复合材料具有优越的受拉应变硬化特性,可显著提高结构的变形能力。本文以PVA纤维体积分数和受拉钢筋配筋率为研究参数,对6根配筋PVA/C梁和2根普通混凝土梁（RC）进行四点弯曲试验,并对其曲率延性进行了试验研究和理论分析。试验研究表明:配筋PVA/C梁的荷载-挠度（P-δ）关系曲线所包围的面积是C梁的1.64~2.43倍,证明配筋PVA/C梁有较好的持荷变形能力;在PVA纤维体积分数一定的情况下,试验梁的曲率延性系数随受拉钢筋配筋率的增大而减小;在受拉钢筋配筋率一定的情况下,配筋PVA/C梁的曲率延性系数是C梁的1.56~2.02倍,证明掺入PVA纤维显著提高了试验梁的延性。建立了配筋PVA/C梁曲率延性系数的计算公式,并分析了PVA纤维体积分数对受压区高度系数和曲率延性系数的影响,试验结果与计算结果吻合较好。