钢筋混凝土柱构件弹塑性位移与延性计算方法

介绍了一种通过积分计算侧移的方法,利用各截面的曲率分布,计算屈服位移和极限位移,通过计算把握钢筋混凝土柱构件的位移性能获得柱构件的弹塑性位移,并求得该状况下柱构件的位移延性,从而由曲率分布获得构件位移延性性能,该方法简单实用,便于操作,值得推广。     

双向偏压异形柱构件非线性分析方法的研究

基于双向偏压作用下钢筋混凝土异形柱的材料非线性和几何非线性,通过修正x、y方向的曲率间的关系,以x方向的曲率和截面形心应变为基本未知量,采用数值积分方法对钢筋混凝土异形柱构件进行非线性全过程分析,得到了截面的M-曲线。通过与实验结果得到的M-全曲线进行对比,两者计算结果吻合较好。此法概念清晰,理论严密,适用于截面单元划分成大单元的计算。     

纵筋布置形式对钢筋混凝土宽肢L形截面柱延性影响的研究

根据钢筋混凝土双向压弯柱的工作机理,提出了用全过程非线性分析来研究双向压弯截面柱延性的方法,并编制了相应的计算程序。通过对3种不同配筋方式的钢筋混凝土宽肢L形截面柱的电算结果分析,对不同纵筋布置形式下该柱的延性变化规律进行了讨论,提出了优化的纵筋配筋方式。     

钢筋混凝土梁和柱性能界限状态及其变形限值

根据以受弯为主的钢筋混凝土梁、柱的地震破坏过程提出了各性能水平和性能界限状态的划分标准,并建立了对应于各性能界限状态的变形计算方法。通过对梁、柱截面的弯矩-曲率分析,分别建立了梁、柱截面受压区高度的计算方法。利用对美国太平洋地震工程研究中心建立的钢筋混凝土柱试验数据库的统计分析和钢筋混凝土受弯构件的塑性铰理论,提出了柱在各性能界限状态时截面压区边缘混凝土的应变限值计算方法。通过混凝土受压应变和钢筋受拉应变的限值得到钢筋混凝土梁、柱的变形限值。研究结果可为钢筋混凝土结构基于位移的抗震设计和抗震性能评价提供依据。     

钢筋混凝土弹塑性梁单元受力分析

本文提出的由三个子单元串联组成的弹塑性梁单元 ,可根据钢筋混凝土压弯构件考虑刚度退化的三线性弯矩 曲率关系直接计算梁的弹塑性刚度 ,克服了通常层间剪切模型的限制 ,因而这种单元可适用于一般钢筋混凝土杆系结构的弹塑性动力分析。     

混凝土梁柱构件基于截面纤维模型的弹塑性分析

采用了弹塑性纤维单元模拟钢筋混凝土梁、柱杆件,通过材料应力-应变本构关系对截面动态积分,直接得到构件刚度及恢复力特性,提出了适用于该模型的计算方法和相应的钢筋和混凝土材料单轴应力-应变本构关系。并应用通用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土悬臂柱及钢筋混凝土框架进行了拟动力反复加载计算,并与试验结果进行对比分析。     

基于ADINA对钢筋混凝土构件的推倒分析研究

介绍了ADINA中模拟钢筋混凝土的弯矩曲率梁单元,并应用该弯矩曲率梁单元对某桥墩进行了推倒分析,通过比较计算结果和试验曲线,认为ADINA弯矩曲率梁单元能合理模拟和分析钢筋混凝土结构,用弯矩曲率梁单元做推倒分析,计算过程简单、结果可靠度高。     

钢筋混凝土柱极限位移的计算方法及试验研究

为了研究高轴压比下钢筋混凝土柱的变形,对4个钢筋混凝土柱分别进行低周反复和单调加载试验。通过对塑性铰区域局部变形的测量,研究了塑性铰区域的弯曲变形、剪切变形和粘结滑移变形所产生的侧移在柱中总侧移中所占的比例,结果表明:即使对于剪跨比较大的试件,其剪切变形和粘结滑移变形仍不能简单地被忽略。根据试验结果,提出了等效屈服曲率和极限曲率的计算方法,推导出了考虑弯曲变形、剪切变形和粘结滑移变形影响的极限位移计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

异形柱框架结构地震作用下弹塑性反应分析研究

利用大型通用有限元分析软件ANSYS对某一钢筋混凝土异形柱框架结构振动台实验模型弹性阶段的动力模态进行了分析,并用时程分析法进行弹塑性地震反应分析计算,计算值与实验值吻合性较好.结果表明,利用ANSYS软件建立钢筋混凝土异形柱框架结构的三维模型进行弹塑性地震反应分析是可行的,并能得到较好的精度.     

钢筋混凝土梁开裂后刚度退化研究

编制了钢筋混凝土梁截面弯矩-曲率关系计算程序.采用该程序计算了不同混凝土强度等级、不同截面尺寸和不同配筋钢筋混凝土梁截面的弯矩-曲率关系.根据弯矩-曲率关系的计算结果,研究了混凝土开裂至纵向受力钢筋屈服这一阶段梁截面抗弯刚度的变化规律,给出了估计钢筋混凝土梁开裂后截面抗弯刚度的实用方法.可供既有混凝土结构性能检测评定时应用.     

湿筛二级配大坝混凝土双轴应力下的强度特性

采用大连理工大学自行研制的电液伺服三轴试验系统,结合溪洛渡大坝实际工程,对大坝湿筛二级配混凝土进行了单轴拉、单轴压、双轴拉压、双轴压压及双轴拉拉应力状态下的强度特性试验研究.在进行双轴拉压试验时,提出了一种新的加载方式,即双钢板-塑料毛刷组合连接方式.试验结果表明:该加载方式能使试件端部拉应力传递更加均匀,有效消除了拉端粘贴钢板对试件受压变形的约束作用,提高了试验精度,同时能大大提高试验效率;根据试验结果建立的双轴应力状态下的主应力空间破坏准则可以为大体积水工混凝土结构设计及非线性分析提供参考.     

利用地震层曲率进行煤层小断层预测

 煤层中的小断层是诱发煤矿安全事故的重要因素之一,准确地预测小断层是当前煤矿安全的迫切需求。现有的地震解释方法适用于解释落差3 m以上的断层,因此对煤层中落差小于3 m的断层解释需要探索新的技术方法。地震层曲率是根据三维地震解释层位计算得到的曲率,反映解释层位上任一点的弯曲程度。地震层曲率的计算建立在解释层位网格化的基础上,通过构造曲面拟合方程系数来实现。煤层中落差小于3 m的小断层在常规地震剖面上表现为同相轴的微小变化、扭曲、振幅突然变弱等特征,这些微小的变化在地震层曲率属性上表现为线性构造,因此利用线性构造异常可进行小断层预测,异常的长度和方向分别代表着断层的延展长度和断层的走向。实例表明,利用地震层曲率进行煤层小断层预测,可以提高小断层的解释效率。     

混凝土双向受弯梁斜截面受剪承载力的计算

以32根集中荷载作用下混凝土双向受弯梁斜截面受剪性能试验为依据,将混凝土框架柱双向受剪承载力计算方法用于计算双向受弯梁斜截面受剪承载力。结果表明,该方法的计算值是试验值的偏下限,具有足够的安全度,该方法适用于混凝土双向受弯梁斜截面受剪承载力计算。     

基于强度试验的五轴水泥土搅拌桩新技术研究

针对中国国内水泥土搅拌桩施工工艺存在的问题,研究开发了五轴水泥土搅拌桩新技术。该技术在施工过程中具有机械化程度高、成本低、工期短、环境污染少等特点,为了分析五轴搅拌桩加固软土地基以及基坑围护中的处理效果,在同一场地进行了五轴水泥土搅拌桩和二轴、三轴水泥土搅拌桩取芯检测和室内无侧限抗压强度试验。试验结果表明,在各土层中,三轴水泥土搅拌桩的桩身强度值较低,且离散性较大,二轴水泥土搅拌桩的强度较好,但不同龄期的强度值离散性变化较大,而五轴水泥土搅拌桩的强度值最高,离散性也较小,具有良好的推广和应用前景。     

钢管再生混凝土柱承载力及抗火性能研究

通过试验和理论对空、实心钢管再生混凝土柱的极限承载力做了研究,研究表明,实心钢管再生混凝土短柱可以采用实心钢管普通混凝土短柱的极限承载力计算公式。空心钢管再生混凝土长柱的承载力与再生混凝土弹性模量有关。火灾试验表明,钢管再生混凝土长柱的耐火性能要优于钢管普通混凝土,根据试验提出了钢管再生混凝土柱耐火时间的计算公式。     

地震荷载作用下FRP用量对加固RC圆柱变形能力影响研究

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)圆柱可以有效提高其抗震性能。本文研究地震荷载作用下FRP用量对加固圆柱变形能力的影响。运用数值计算方法对加固柱截面曲率进行计算,发现FRP用量对屈服曲率影响很小,但对极限曲率有显著的影响。试验结果显示,加固柱顶点侧向位移角并不随FRP加固用量的增加一直增加,当FRP用量达到一定值后进一步增加会降低侧向位移角。理论分析表明,这是由于加固柱塑性铰长度也受FRP用量的影响,随着FRP用量的增加塑性铰长度变小。最后讨论了具有良好加固效果的FRP用量上限范围。     

A numerical method to design reinforced concrete sections subjected to axial forces and biaxial bending based on ultimate strain limits

A new iterative algorithm to design the steel reinforcement of concrete sections subjected to axial forces and biaxial bending is presented in this paper. The algorithm allows for the extrapolation of the ultimate strain limits, traditionally implemented in uniaxial bending theory, to biaxial bending cases. The new algorithm iterates a system of equations presenting high efficiency and becoming useful for any arbitrary-shaped cross section, including multicellular hollow sections. The new approach is compared with experimental results, obtaining good agreement.     

我国规范与CEB规范建议的本构关系对钢筋混凝土正截面分析的影响

利用双向弯压作用下钢筋混凝土任意截面分析公式 ,用我国现行规范及CEB规范建议的混凝土受压本构关系进行正截面分析。分析结果表明 ,两种混凝土本构关系表述的差异对正截面极限承载力影响不大 ,截面分析的弯矩 -曲率曲线的上升段基本重合、下降段略有差别。由两种混凝土本构关系分析的截面极限承载力与试验结果吻合均较好。     

Performance-based analysis of concrete-filled steel tubular beam-columns, Part I: Theory and algorithms

This paper presents a performance-based analysis (PBA) technique based on fiber element formulations for the nonlinear analysis and performance-based design of thin-walled concrete-filled steel tubular (CFST) beam-columns with local buckling effects. Geometric imperfections, residual stresses and strain hardening of steel tubes and confined concrete models are considered in the PBA technique. Initial local buckling and effective strength/width formulas are incorporated in the PBA program to account for local buckling effects. The progressive local buckling of a thin-walled steel tube filled with concrete is simulated by gradually redistributing normal stresses within the steel tube walls. Performance indices are proposed to quantify the section, axial ductility and curvature ductility performance of thin-walled CFST beam-columns under axial load and biaxial bending. Efficient secant algorithms are developed to iterate the depth and orientation of the neutral axis in a thin-walled CFST beam-column section to satisfy equilibrium conditions. The analysis algorithms for thin-walled CFST beam-columns under axial load and uni- and biaxial bending are presented. The PBA program can efficiently generate axial load-strain curves, moment-curvature curves and axial load-moment strength interaction diagrams for thin-walled CFST beam-columns under biaxial loads. The proposed PBA technique allows the designer to analyze and design thin-walled CFST beam-columns made of compact or non-compact steel tubes with any strength grades and normal and high-strength concrete. The verification and applications of the PBA program are given in a companion paper.     

Numerical damage localisation for building systems including dynamic soil-structure interaction

This study develops a vibration-based damage detection method for shear buildings embedded in soil by evaluating the cumulative changes on curvature of the frequency response of displacements between undamaged and damaged structures. The curvature is calculated through direct differentiation rather than finite difference approximation. The effectiveness of the proposed method is compared with two existing methods through numerical studies. The effects of the severity of damage, level of noise and soil rigidity on the localisation of the single and successive damage scenario are investigated. Observations show that the proposed method is able to correctly localise the structural damage with different severity levels under noise-free conditions and performs better than the existing methods under noise-polluted conditions. In addition, the proposed method behaves robustly in successful predictions when buildings are located at various sites with different soil rigidities. The soil rigidity is also observed to considerably influence the effectiveness of the damage localisation method due to dynamic soil-structure interaction. Therefore, the proposed method may be used to effectively predict the damage location for building structures and can be considered to have a great potential for health monitoring of the life-cycle performance of buildings.