使用损伤与高温耦合作用下钢筋混凝土梁火灾试验研究与数值分析

为研究不同裂缝宽度对钢筋混凝土梁抗火性能的影响,以混凝土裂缝最大宽度wmax为损伤指标,制作7个钢筋混凝土梁试件,加静载使其产生最大宽度为0.05 mm、0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm、0.30 mm的裂缝,模拟其正常使用时受力状态,并对其进行火灾试验。试验结果表明:不同试件相同位置测点升温大致相同,但截面历经最高温度相差较大,最大温差达到150℃;裂缝宽度越大,试件最终破坏时历经最高温度越小,挠度增长越快。采用ANSYS有限元软件分析梁截面的温度场分布,结果表明:由于初始损伤的存在,相同截面高度处,不同截面沿跨度方向的温度曲线出现波动,裂缝处尤为明显;同一截面,沿截面高度方向的温度曲线出现平台,且裂缝越宽,平台越长,使得截面高温承载力显著退化。提出了考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力简化计算模型,较未考虑裂缝影响的高温作用下混凝土梁承载力的计算精度提高显著。     

“刚性防水和混凝土结构自防水”系列报道之十六 高温损伤及冷却方式对混凝土结构渗透性影响研究

摘要：在不同温度损伤环境、不同冷却方式下,通过毛细吸收试验测定不同混凝土试件的毛细吸水量与毛细吸水系数的变化,定量地研究温度损伤与冷却方式对混凝土渗透性的影响。试验结果表明,高温损伤加速了混凝土结构的劣化速率;高温损伤后,喷水冷却混凝土试块的毛细吸收系数大于自然冷却的混凝土试块;在一定程度上。喷水冷却混凝土对距表层一定厚度范围内的混凝土造成二次劣化作用。     

冻融循环作用下饱和砂岩损伤扩展模型研究

首先分析饱和砂岩所经历的冻融作用的特点,认为冻融作用是一种低周疲劳荷载,且砂岩冻融循环作用下的受力状态可简化为单向拉伸荷载的循环作用。基于以上分析,在疲劳损伤理论的基础上,建立砂岩在冻融循环作用下的损伤演化方程。同时,通过对饱和砂岩冻融循环过程中的物理性质的观测,及对砂岩自身结构特点的分析,选取砂岩的开孔隙率作为损伤变量。之后通过试验数据对所建立的损伤模型进行验证,并探讨损伤方程中各参数的确定方法。经过验证,该损伤模型能较好地反映饱和砂岩在冻融循环作用下的损伤扩展规律,可以为相关的研究提供参考。     

地震损伤钢筋混凝土结构修复加固方法试验研究

针对地震损伤钢筋混凝土结构,采用静力加载试验的方法,对不同配筋率的钢筋混凝土梁和不同轴压比作用下的柱进行了水平低周反复荷载作用下加载试验,研究采用粘贴钢板、粘贴碳纤维布等方法加固修复损伤钢筋混凝土结构的效果。同时从安全可靠性、施工方便性和经济适用性方面对各种加固方法特点进行总结,通过对地震损伤钢筋混凝土结构采用不同的加固方法进行试验研究,为实际地震损伤建筑加固修复工程及抗震加固工程提供有价值的参考和建议,为抗震鉴定、加固修复标准修订提供理论依据。     

新型大跨度空间结构损伤动力特性数值研究

以新型空间结构为研究对象,建立了ANSYS有限元模型,对结构的模态频率、模态振型、单频激励响应及白噪声激励下的结构响应进行了较为全面的研究.研究发现:虽然损伤对结构模态频率并不敏感,但振型对损伤却有着相当高的敏感程度;同时对结构的谐响应分析和三维白噪声激励分析发现:损伤不仅仅会对已参与结构振动的模态振型产生影响,同时还会导致产生新生的模态参与到结构的振动中及消亡部分已参与到结构振动中的模态,损伤还会造成结构模态的跃迁等现象.诸多的损伤对空间结构在动力特性方面造成的影响都为其损伤识别提供了全新的参考信息和全新的思路.     

钢吊车梁加固前后受力性能试验研究

以某厂工字形带裂缝的钢吊车梁为研究对象,在对国内外开裂钢吊车梁疲劳损伤进行广泛调查研究的基础上,提出了以提高吊车梁上部区域有效面积和刚度为目的的加固方案.通过吊车梁加固前后200万次疲劳试验,对加固前后裂缝尖端主应力的大小及方向的变化规律进行了研究.研究结果表明:通过增大截面有效面积及刚度可以延长开裂钢吊车梁的疲劳剩余使用寿命,对实际工业厂房中存在开裂的钢吊车梁的加固及维护有很好的指导意义.     

应力损伤对混凝土抗碳化性能的影响

应用超声波波速来定义混凝土的损伤度,采用混凝土快速碳化试验方法研究了基准混凝土及损伤度为0.05,0.12,0.19,0.27的应力损伤混凝土的抗碳化性能.结果表明：应力损伤混凝土的碳化规律与基准混凝土相似,其碳化深度随时间的变化亦符合指数形式;混凝土的碳化深度随损伤度的增加而增大.为定量分析应力损伤的影响程度,定义损伤影响因子KD来描述应力损伤对混凝土抗碳化性能的影响,KD与损伤度D呈线性关系.通过对混凝土碳化耐久性的分析发现,应力损伤对混凝土碳化寿命影响较大,当损伤度D达到0.27时,其碳化寿命仅为基准混凝土的0.39.     

胶合木曲梁横纹应力及开裂研究

研究了胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力.结果表明：胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力与各向同性材料曲梁纯弯曲区径向应力分布规律大致相同,都是中性轴附近大,随距中性轴距离的增大而减小;胶合木曲梁纯弯曲区横纹应力以胶缝为分界线,呈锯齿状分布,层板髓心位置对应力峰值影响较大,髓心位于层板大面的胶合木其横纹应力最大,应力峰值是简化计算式的1.5倍.根据胶合木的应力特点和脆性开裂特点,建立了胶合木开裂损伤本构模型,并编制了相应的有限元软件ABAQUS用户材料子程序UMAT,成功预测了曲梁的横纹开裂及其极限承载力,与曲梁承载力试验相比,其刚度和极限承载力吻合良好.     

A probabilistic approach for economic analysis of a shopping center in seismic zone

The occurrence of an earthquake causes direct and indirect losses in economy. Performance of the built environment can determine both the magnitude of the losses and the speed of recovery from earthquakes. Earthquake losses can be minimized by the use of planning techniques. This paper presents a probabilistic approach for economic evaluation of a shopping center constructed in a seismic zone. Decision-makers can benefit from this approach, before and after an earthquake occurrence, by considering the probability distribution and variability. Life cycle cost concept is taken into account in the formulation of future worth estimation. Therefore, the approach simulates all the benefits and costs, which are prone to variation within Monte Carlo framework. The probabilistic approach can be used to assess the effects of recovery periods.     

A novel lifetime cost-benefit analysis method for seismic retrofitting of low-rise reinforced concrete buildings

This article presents a novel simplified method for assessing seismic damage to low-rise reinforced concrete (RC) buildings by using the hazard curve of response spectral acceleration. Moreover, the occurrence of an earthquake is assumed to follow a Poisson process when analysing the occurrence probability of a specified damage state in the remaining service life and expected losses induced by seismic damage. Then, a novel procedure for estimating lifetime costs and benefits of seismic retrofitting is proposed. In the case study, 16 practical design projects for seismic retrofitting of RC school buildings in Taipei are subjected to lifetime cost-benefit analysis using the proposed method. It can be found that not only lifetime cost-benefit ratios but also the financial return period for each dollar invested seismic retrofitting can be identified conveniently. Additionally, they are useful information for making decisions about whether to retrofit a building or not.