T形型钢混凝土剪力墙抗震性能研究

设计并制作了3片T形型钢混凝土剪力墙试验模型,沿腹板方向进行水平低周反复加载。采用ANSYS有限元软件建立了T形型钢混凝土剪力墙模型进行非线性分析,并验证其合理性;同时,探讨了不同荷载施加部位以及轴压比对结构受力性能的影响。结果表明:试件滞回曲线均比较饱满,延性系数均大于3.0,说明该结构有较强的塑性变形能力和耗能能力。在相同轴压比条件下(轴压比为0.4),沿腹板受压方向加载,仅有翼缘承受竖向荷载的T形剪力墙模型的屈服荷载和极限承载力,均大于全截面受压的剪力墙,而沿腹板受拉方向加载时,翼缘承受竖向力的剪力墙的屈服荷载和极限承载力均小于全截面受压的剪力墙。随着轴压比的增大,承载力沿腹板受压方向提升较为明显,而沿腹板受拉方向提升幅度很小。在试验中后期,腹板部分产生由剪力墙腹板顶部与翼缘交接处的斜裂缝,应对剪力墙腹板顶部与翼缘交接部分进行加强,将该部位分布钢筋加密布置。     

预应力型钢超高强混凝土梁抗弯延性试验

为研究预应力型钢超高强混凝土梁的抗弯延性性能,进行了15根预应力型钢超高强混凝土梁和3根预应力超高强混凝土梁在静力荷载作用下的受弯性能试验.结果表明:内置型钢提高了试验梁承载力的同时,提高了试验梁峰值荷载后的持载能力;试件的位移延性系数随着有效预加力、型钢含钢率、普通纵筋和预应力筋配筋率的增大而降低,随着钢绞线和型钢在截面内位置高度的降低而降低.分析了考虑截面整体配筋情况的综合配筋指数ωc与位移延性系数的关系,通过数据线性回归,给出以综合配筋指数ωc作为单一变量的位移延性系数简化计算公式.     

空腹箱形型钢混凝土梁试验研究

对型钢翼缘外伸的空腹箱形型钢混凝土梁进行了竖向荷载作用下的试验研究,变换纵筋配筋率、腰筋配筋率、配箍率等参数,分析空腹箱形型钢混凝土梁的承载能力、破坏形态、箱形型钢与混凝土的共同工作效应。试验研究表明型钢翼缘外伸的空腹箱形型钢混凝土梁的整体性能好,具有较高承载力、良好的延性,外伸翼缘箱形型钢和外包钢筋混凝土梁协同工作能力强,空腹箱形型钢设置可以有效地降低构件的自重,提高结构的经济性能。实际工程应用中,注意型钢外伸翼缘处混凝土的施工质量,保证型钢与混凝土粘结良好。     

T形截面RC剪力墙双向抗震性能对比分析

针对T形截面带翼缘剪力墙在单、双向反复荷载作用下的抗震性能进行了数值模拟,通过与试验结果比对,验证了有限元模型的适用性;进一步研究了双向荷载作用下双向加载路径、轴压比、边缘构件箍筋对T形截面剪力墙抗震性能的影响.结果表明:除个别情况外,双向加载较单向加载均表现出明显的双向耦合效应,承载力和延性降低,强度和刚度退化加剧,且加载路径对抗震性能影响显著;随着轴压比的增大,在两个加载方向上的屈服荷载和屈服位移增大,强度和刚度退化加剧,位移延性降低,除腹板端部受压外,其余方向的峰值荷载均有提高;减小约束边缘构件箍筋间距使得各项性能指标均有提高,但在翼缘受压方向影响较小.     

翼缘削弱的型钢混凝土节点试验与有限元分析

通过对1个足尺寸节点试件的低周反复荷载试验和分析,研究了翼缘削弱的型钢混凝土节点的抗震性能.试件按“强节点”设计且对节点核心区附近梁端工字形型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱并适当增加梁端根部到型钢翼缘最大削弱部位纵向钢筋的配筋量.试验结果表明:节点试件的位移延性系数为5.88,符合抗震设计的延性要求;在最大荷载时,试件的等效粘滞阻尼系数为0.34,耗能能力强.有限元分析表明:在型钢混凝土节点中采用这种构造措施,能够把塑性铰控制在梁型钢翼缘削弱的位置,从而降低节点核心区所受的剪力以及梁柱连接焊缝的应力.翼缘削弱的型钢混凝土节点数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明所建立的型钢混凝土节点数值模拟技术合理,可用于对型钢混凝土节点受力性能进行深入研究.     

高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱延性分析

目的研究高强度螺旋箍筋约束下的高强混凝土圆柱的延性性能与其影响参数之间的关系．方法利用“截面条带法”，编制了配有高强钢筋的高强混凝土圆柱延性性能的非线性分析程序。对影响其延性的主要参数——轴压比、体积配箍率、箍筋强度、纵筋配筋率等参数的影响规律进行数值分析，揭示该类构件的位移延性系数与其影响参数之间的关系．结果通过大量的数值计算，得到了高强度螺旋箍筋约束下高强混凝土柱的位移延性系数同轴压比、体积配箍率、箍筋强度和纵向钢筋配筋率之间的关系曲线．结论数值计算表明高强混凝土圆柱的延性性能随轴压比的减小、箍筋强度的提高、体积配箍率的加大而增大；部分配置高强度纵向钢筋可明显改善高强混凝土柱的延性；通过对数值计算结果的回归分析并结合试验结果提出了配有高强钢筋的高强混凝土柱的位移延性经验计算公式．     

钢筋钢纤维混凝土T形截面梁受剪裂缝控制试验研究

为了研究钢筋钢纤维混凝土T形截面梁的受剪裂缝控制问题,设计了高度为700 mm的钢筋钢纤维混凝土T形截面试验梁,考虑钢纤维体积率变化(0.8%～1.6%)的影响,开展了对称集中荷载作用下的试验研究。主要介绍了试验梁的斜裂缝开展形态和斜裂缝宽度的计算公式,同时检测了试验梁剪压区的混凝土应变、箍筋应变、跨中挠度、斜截面开裂荷载等成果,分析了钢纤维体积率对斜截面开裂荷载和斜裂缝宽度的影响规律,提出了斜截面开裂荷载和裂缝宽度计算公式。研究发现,钢纤维有效提高了低配箍率试验梁的抗裂性能,改善了裂缝分布,T形截面梁的翼缘对腹板斜裂缝宽度的影响不大,与矩形梁的裂缝宽度计算公式基本一致。     

预应力钢骨混凝土梁动力性能参数

为促进预应力钢骨混凝土梁这一新型结构型式在地震区的推广应用,对7根跨度为3800mm、2根跨度为4500mm的预应力钢骨混凝土简支梁的骨架曲线进行了仿真分析,仿真分析结果与试验结果吻合较好.利用仿真分析方法,探索了截面型钢抗力与截面总抗力之比(α)与截面预应力筋抗力与截面总抗力之比(r)两个参数对截面单调弯矩-曲率曲线和构件单调荷载-位移曲线的影响,统计回归了预应力钢骨混凝土梁曲率延性和位移延性的计算公式.最后建立了与试验结果吻合较好的预应力钢骨混凝土梁荷载-位移恢复力模型和弯矩-曲率恢复力模型.     

预应力混凝土梁受力全过程有限元分析

采用考虑材料非线性的有限元方法,选取适当的混凝土、普通钢筋和预应力筋的本构关系和单元类型,对6根预应力混凝土梁的受力全过程变形性能进行了非线性有限元分析,获得了梁的跨中弯矩-挠度曲线,受压边缘混凝土和预应力筋的荷载-应变曲线以及屈服位移、极限位移和位移延性系数等计算成果,与试验成果对比符合良好表明,基于ANSYS程序建立的有限元数值模型用于研究预应力混凝土受弯构件的变形性能是可行的.     

开洞大小对短肢剪力墙抗震性能影响的试验研究

通过对1个未开洞的短肢剪力墙和2个开洞直径分别为120,160 mm的短肢剪力墙的低周反复荷载试验,研究洞口大小对短肢剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:随着洞口尺寸的增大,试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载有所下降,但延性提高,滞回环更加饱满,耗能能力增强,试件越来越接近框架特性;试件的破坏形式均为弯曲破坏,破坏时,腹板端纵筋屈服,翼缘端纵筋偶有屈服,腹板端、翼缘端箍筋均未屈服,腹板端混凝土压碎。     

配置HRBF500钢筋的无粘结预应力梁受弯性能试验研究

进行了10根简支梁的受弯性能试验,研究了以HRBF500钢筋作为纵向受拉钢筋的无粘结预应力混凝土梁的破坏特征、预应力增量、受弯承载力以及位移延性。试验研究表明：在达到极限状态之前,试验梁中受拉的HRBF500钢筋均已屈服;梁破坏时,受压区混凝土压碎,破坏较为突然;无粘结预应力筋的实测极限预应力增量与综合配筋指标仍基本成线性关系,但较规范GB 50010-2010中公式的计算值明显偏大,计算值与试验值比值平均为0.35;梁跨中的屈服位移较大,但位移延性较差,位移延性系数平均为1.67,且随综合配筋指标增大,位移延性系数减小。根据笔者及相关文献中的试验结果,分析得到了无粘结预应力筋的极限预应力增量计算的建议公式,当极限预应力增量试验值〈450MPa时,该式的计算值与试验值符合较好。     

负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能

为了研究负弯矩作用下预应力钢-混凝土组合梁的受力性能,对3根组合梁试件进行了单调静力试验,其中包括非预应力组合梁、体内预应力组合梁和体外预应力组合梁各1根.试验结果表明:负弯矩作用下,3根试件的破坏均始于钢梁的受压屈服,在达到极限承载力时钢梁均发生了屈曲;与非预应力试件相比,体内预应力试件的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载分别提高了120％、35.1％和18.7％;体外预应力试件的开裂荷载较非预应力试件提高了24％,但屈服荷载和极限荷载略有降低;施加体内预应力可以有效地提高组合梁的极限变形能力,但对延性不利;施加体外预应力对组合梁的延性有一定的提高作用.     

集中荷载作用下弹性支撑矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能研究

为研究弹性支撑刚度对矩形钢管混凝土翼缘工字形梁稳定性能的影响,开展了集中荷载作用下3根带有不同弹性支撑刚度的矩形钢管混凝土翼缘工字形梁的稳定性能试验,研究试验梁的位移及应变的变化规律,获得梁的失稳形式和稳定承载力。试验结果表明,整个加载破坏过程分为三个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段,3根试验梁均发生整体弯扭屈曲失稳。随着弹性支撑刚度增加,梁稳定承载力增大,验证了设置弹性支撑可有效地提高该梁的稳定承载力。在试验基础上,利用ANSYS有限元软件对该梁进行非线性屈曲分析,将获得的稳定承载力与试验结果进行对比,误差均小于5%,从而验证有限元分析方法的正确性。最后,研究了混凝土强度、上翼缘含钢率和腹板高厚比等参数对该类梁稳定性能的影响规律。研究表明,增大上翼缘钢管含钢率和减小腹板高厚比均可明显提高该类梁的稳定承载力,而增强混凝土强度对梁的稳定承载力提高较小。     

FRP加固型钢混凝土梁正截面受弯承载力计算

为提出FRP(纤维增强复合材料)加固型钢混凝土梁正截面受弯承载力的计算公式,根据中和轴和型钢的截面位置不同,FRP加固型钢混凝土梁可以分为中和轴在型钢腹板中通过、中和轴不通过型钢及中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过3种情况,分别针对这3种情况进行受力分析,得到了相应的正截面受弯承载力计算公式.     

预应力钢筋混凝土轻轨桥梁的有限元分析

建立了武汉轻轨桥梁的三维有限元模型,对普通钢筋采用一种分层的等效方法,对预应力钢筋采用修正的等效载荷法.将结构要素都纳入到有限元模型中,计算了几种典型工况作用下轻轨桥梁的应力和变形,并对计算结果进行了详细的分析和对比.验证了该桥梁的安全性,提出了对于该桥梁设计及三维有限元方法应用于轻轨桥梁设计的一些建议.     

爆炸荷载作用下焊接工字钢梁的动力响应及破坏模式分析

目的分析焊接工字形钢梁在爆炸荷载作用下破坏模式及影响动力响应的主要因素,为钢梁抗爆设计提供建议．方法采用有限元软件ANSYS／LS—DYNA,基于流固耦合的方法对钢梁的动力响应及破坏进行数值分析．结果在不同的爆炸荷载作用下,钢梁可能发生剪切破坏、弯剪联合破坏和翼缘屈曲破坏3种破坏模式;增高腹板高度可以有效地控制钢梁在爆炸荷载作用下的跨中最大位移,效果次之的是增加翼缘板厚度和腹板厚度,效果最差的是增加翼缘板宽度．结论钢梁的破坏模式与比例距离有关．随着比例距离增大,钢梁的破坏模式由剪切破坏模式转变为翼缘屈曲破坏模式．增大梁截面高度,能有效地提高钢梁的抗爆承载力．     

Nonlinear behavior of concrete beams with hybrid FRP and stainless steel reinforcements

The full-range behavior of partially bonded, together with partially prestressed concrete beams containing fiber reinforced polymer (FRP) tendons and stainless steel reinforcing bars was simulated using a simplified theoretical model. The model assumes that a section in the beam has a trilinear moment—curvature relationship characterized by three particular points, initial cracking of concrete, yielding of non-prestressed steel, and crushing of concrete or rupturing of prestressing tendons. Predictions from the model were compared with the limited available test data, and a reasonable agreement was obtained. A detailed parametric study of the behavior of the prestressed concrete beams with hybrid FRP and stainless steel reinforcements was conducted. It can be concluded that the deformability of the beam can be enhanced by increasing the ultimate compressive strain of concrete, unbonded length of tendon, percentage of compressive reinforcement and partial prestress ratio, and decreasing the effective prestress in tendons, and increasing in ultimate compressive strain of concrete is the most efficient one. The deformability of the beam is almost directly proportional to the concrete ultimate strain provided the failure mode is concrete crushing, even though the concrete ultimate strain has less influence on the load-carrying capacity. Foundation item: Project (50478502) supported by the National Natural Science Foundation of China     

型钢混凝土保护层弹塑性屈曲分析

根据型钢混凝土构件的受力性能及典型破坏形态,从力的传递和扩散角度对型钢混凝土构件的横向配箍率、纵向钢筋的最小直径进行了定量分析,并根据板的弹塑性稳定理论,对型钢混凝土构件受压区混凝土保护层最小厚度进行了理论分析和公式推导,同时从混凝土保护层开裂的角度,根据力扩散原理,建立了型钢混凝土临界保护层厚度的计算方法,并对两种计算方法的计算结果进行了分析比较。本文所得结论可为型钢混凝土结构的试验研究和设计提供参考和依据。     

Experimental investigation and analysis on flexural performance of functionally graded composite beam crack-controlled by ultrahigh toughness cementitious composites

Based on the concept of functionally graded concrete, UHTCC (ultrahigh toughness cementitious composites) material with excellent crack-controlling ability is strategically substituted for part of the concrete, which surrounds the main longitudinal reinforcement in a reinforced concrete member. Investigations on bending behavior of such a functionally graded composite beam crack-controlled by UHTCC (abbreviated as UHTCC-FGC beam) have been carried out. After establishing a theoretical calculation model, the paper discusses the results of four-point bending experiment on long composite beams without web reinforcement, and validates the theoretical formulae through experimental results of UHTCC-FGC beams with different thicknesses of UHTCC layer. Besides improving bearing capacity and saving steel reinforcements, the results indicate that UHTCC-FGC beams can also effectively control the deformation and enhance the ductility of members. At last, the optimal thickness of UHTCC layer in UHTCC-FGC beams has been confirmed, which can not only save materials and improve mechanical performance of members, but also be very effective in preventing corrosion-induced damage and enhancing the durability of members by controlling crack width below 0.05 mm under service conditions. Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50438010) and the Research and Application Programs of Key Technologies for Major Constructions in the South-North Water Transfer Project Construction in China (Grant No. JGZXJJ2006-13)     

内置高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能

为研究内置FRP约束UHPC高强芯柱的方钢管混凝土柱-钢梁端板-螺栓连接节点的抗震性能,基于“强柱弱梁”目标设计制作5个端板-螺栓连接节点试件,通过拟静力试验研究节点的破坏机理,并分析柱轴压比、FRP管厚度和有无芯柱对节点抗震性能的影响,对比钢梁更换前后节点的性能。试验结果表明：所有试件均在梁端形成塑性铰破坏;该破坏模式下,节点具有较高的承载力、耗能能力和较好的延性;内置芯柱时,试件承载力提高但延性降低;随着FRP管厚度增加,节点初始刚度和耗能能力均得到提升;相比原试件,更换梁试件的耗能能力、延性和初始刚度均有所降低。变形分析结果表明：节点域组合柱以受弯变形为主,两侧钢梁主要承担节点域的剪切变形。依据初始刚度判定该节点属于刚性节点。