高强钢筋高强混凝土框架结构滞回耗能分析

本文研究配有高强钢筋的高强混凝土框架结构的耗能性能与抗震能力.对2层2榀1/2比例的模型结构进行了拟动力试验,分析了高强钢筋的高强混凝土框架结构在地震作用下的滞回反应和耗能能力,探讨了结构在地震作用下的破坏机理,滞回特性及薄弱环节或部位.结构的延性系数达到4.0以上,等效阻尼系数达到0.055以上.试验结果表明,此类结...     

高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟分析

通过对6个L形和6个一字形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙进行拟静力试验和OpenSees有限元模拟相结合的方法,研究构件的抗震性能,得到试件的破坏形态及滞回曲线,骨架曲线,承载力等性能指标,并模拟分析了同高厚比下试件的轴压比依次从0.1增加到0.6,的抗震性能。结果表明:在低周往复荷载作用下试件主要为弯剪破坏;OpenSees能较好的模拟高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的弹塑性行为,试验结果与数值模拟结果吻合较好;采用高强钢筋高强混凝土使试件承载力显著提高,极限位移增大;承载力随轴压比提高,但高轴压比下腹板受压时易造成试件的迅速破坏,承载力迅速降低,提高配箍率使试件承载力提高,且能延缓试件端部损伤,提高试件后期的塑形变形能力。     

主余震作用下高强钢筋混凝土框架的易损性分析

为研究主余震作用下配置高强钢筋的RC框架结构的抗震性能,根据相同设计指标和"等强代换"的原则,设计了三榀六层四跨的钢筋混凝土框架,纵向受力钢筋的强度等级分别为HRB400、HRB500和HRB600。通过OpenSees平台进行有限元建模,将最大层间位移角作为结构损伤指标,反应地震作用的结构响应。选取15条地震加速度时程,通过重复法构造人工主余震序列并进行IDA分析,得到结构在不同强度的主余震序列作用下的地震易损性曲线。结果表明:主震PGA越大,余震的最大层间位移角越大,结构达到各极限状态的概率越高。对比配置不同钢筋强度的三榀框架的计算结果,可知"等强代换"原则下,相同主余震序列作用时,钢筋强度的提高对结构抗倒塌性能有不利影响,但影响有限。     

高强钢筋ECC-RC复合桥梁地震易损性分析

考虑高强钢筋、ECC等高性能材料在桥梁工程中的推广应用,针对普通钢筋混凝土桥墩抗震性能相对较差的情况,研究高强钢筋ECC-RC复合桥墩的桥梁抗震性能。通过OpenSees平台建立普通RC桥墩桥梁、ECC-RC复合桥墩桥梁及高强钢筋ECC-RC复合桥墩桥梁非线性有限元模型,采用增量动力法和"能力需求比"分析方法建立桥梁各构件及系统的地震易损性曲线,探讨高强钢筋及ECC对桥梁抗震性能的影响。研究表明:ECC-RC、高强钢筋ECC-RC复合桥墩及其桥梁系统的地震易损性均有改善,且高强钢筋ECC的改善效果更显著,高强钢筋ECC-RC复合桥墩支座的地震易损性有所降低,高强钢筋及ECC的应用有助于提高桥墩和桥梁系统抗震性能和安全性,特别是在中震及大震作用下这一现象更加明显。     

应变率效应对600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能影响研究

为了更真实地进行钢筋混凝土结构抗震性能评估,应该考虑材料的应变率效应影响。600 MPa级高强钢筋作为新一代建筑钢材,尚无考虑应变率效应影响的600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能研究。首先进行了不同应变率下600 MPa级高强钢筋拉伸力学性能试验,利用试验数据拟合得到600 MPa级高强钢筋在不同应变率下的强度提高系数表达式,并利用OpenSees软件进行了配置600 MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震性能模拟分析,研究了应变率效应对框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:随着应变率的增大,钢筋的屈服强度和极限强度均得到提高,屈服强度最大提高11.5%,极限强度最大提高8.9%;随着所考虑的材料应变率增加,配置600 MPa级高强钢筋框架结构最大顶点位移总体上呈减小趋势,地震波强度越强,应变率效应影响越大,而层间位移角减小幅值相差不大。研究成果可作为600MPa级高强钢筋混凝土框架结构抗震评估的依据。     

CFRP布约束增强高强混凝土柱抗震性能数值分析

采用地震工程开源模拟软件OpenSees（Open System for Earthquake Engineering Simulation）对CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料）布加固高强钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了数值分析。采用Steel02Material和Concrete02Material材料本构模型模拟了CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能;在此基础上,进一步研究了轴压比和剪跨比这2个因素对试件抗震性能的影响。将所得数值分析结果与相同条件下的试验结果对比后发现：基于Steel02 Material和Concrete02 Material材料本构,利用OpenSees,可以较好地模拟CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能,并且与试验结果（滞回曲线、骨架曲线、水平承载力和位移延性系数）能够较好地吻合,从而说明该数值分析方法还可以准确地反映出轴压比和剪跨比对高强混凝土柱抗震性能的影响规律。     

双钢板高强混凝土组合剪力墙滞回性能模拟

以3个双钢板高强混凝土组合剪力墙的拟静力试验为依据,运用OpenSees软件,建立了双钢板组合剪力墙的纤维模型。计算结果与试验结果的对比表明:基于OpenSees的纤维模型能较好地反映双钢板组合剪力墙在往复荷载作用下的滞回性能,具有较高的计算精度和运算速度,适用于双钢板高强混凝土组合剪力墙的抗震分析以及性能设计。     

高强钢筋高延性纤维增强混凝土框架结构的屈服机制和抗震性能

为了对混凝土框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,在框架柱中配置高强钢筋,并将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位。结构柱中的高强钢筋用来减小结构的残余变形,FRC材料用来增加结构的耗能能力和损伤容限。设计了三个框架,采用动力弹塑性时程分析方法进行分析。研究结果表明,采用高强钢筋提高了结构的整体承载能力,在层间侧移角达到3%之前避免了柱铰的出现(包括底层柱底),并且减小了结构的残余变形;预期损伤部位采用FRC材料能够提高结构的塑性耗能。     

高强混凝土渡槽支架抗震性能试验研究

渡槽支架是渡槽结构中的重要组成部分、其抗震性能直接关系到渡槽结构的抗震能力。通过３个Ｃ５０级高强混凝土渡槽支架模型试件在低周反复荷载作用下的抗震性能试验。从试验现象、结构破坏特征、滞回曲线、骨架曲线以及结构延性系数等几个方面探讨了高强混凝土渡槽支架的抗震性能。结果表明,在试验条件下,高强混凝土支架具有较好的抗震性能,结构延性能够满足工程抗震要求。     

高强混凝土剪力墙地震损伤模型分析

在分析比较现有钢筋混凝土结构的地震损伤模型的基础上,根据高强混凝土剪力墙的滞回曲线特性及刚度退化规律,采用能量耗散系数和最大变位处的卸载刚度的退化为破坏参数,提出了适用于高强混凝土剪力墙构件的双参数地震损伤模型。依据已有的高强混凝土剪力墙构件试验研究结果,对损伤模型进行非线性回归分析,确定了相应的地震损伤模型参数,提出了高强混凝土剪力墙各性能水平的损伤指数以及相应于三水准抗震设防的损伤指数允许值。分析结果表明,按本文所提出的损伤模型计算得到的剪力墙构件最终破坏时对应的损伤指数,其平均值在合理范围内,标准差较小;损伤指数计算值对应的损伤程度基本符合试验结果,计算结果离散程度较低。     

Pseudo-dynamic test and numerical simulation of high-strength concrete frame structure reinforced with high-strength rebars

This paper describes an investigation of a high-strength concrete frame reinforced with high-strength rebars that was tested in the structure engineering laboratory at Shenyang Jianzhu University. The frame specimen was pseudo- dynamically loaded to indicate three earthquake ground motions of different hazard levels, after which the test specimen was subjected to a pseudo-static loading. This paper focuses on the design, construction and experiment of the test frame and validation of the simulation models. Research shows that a high-strength concrete frame reinforced with high-strength rebars is more eff icient and economical than a traditional reinforced concrete frame structure. In addition to the economies achieved by effective use of materials, research shows that the frame can provide enough strength to exceed conventional reinforced concrete frames and provide acceptable ductility. The test study provides evidence to validate the performance of a high- strength concrete frame designed according to current seismic code provisions. Based on previous test research, a nonlinear FEM analysis is completed by using OpenSees software. The dynamic responses of the frame structure are numerically analyzed. The results of the numerical simulation show that the model can calculate the seismic responses of the frame by OpenSees. At the same time, the test provides additional opportunities to validate the performance of the simulation models.     

高强混凝土剪力墙非线性有限元分析

为适应高强材料在土木工程结构中的应用发展需要,本文研究高强混凝土剪力墙在不同参数影响下的受力状态、应力分布以及承载力的变化规律,为高强混凝土剪力墙设计提出合理建议.利用有限元分析软件对高强混凝土剪力墙进行模拟分析,并将模拟结果与试验结果进行对比.在确定数值分析结果的正确性后,进行不同轴压比、剪跨比及不同配筋条件下该类构件数值模拟分析,以研究各参数对高强混凝土剪力墙延性的影响.明确各参数对高强混凝土剪力墙受力性能的影响效果,得出高强混凝土剪力墙承载力随各参数变化的规律.     

Seismic performance of steel reinforced ultra high-strength concrete composite frame joints

To investigate the seismic performance of a composite frame comprised of steel reinforced ultra high-strength concrete (SRUHSC) columns and steel reinforced concrete (SRC) beams, six interior frame joint specimens were designed and tested under low cyclically lateral load. The effects of the axial load ratio and volumetric stirrup ratio were studied on the characteristics of the frame joint performance including crack pattern, failure mode, ductility, energy dissipation capacity, strength degradation and rigidity degradation. It was found that all joint specimens behaved in a ductile manner with flexural-shear failure in the joint core region while plastic hinges appeared at the beam ends. The ductility and energy absorption capacity of joints increased as the axial load ratio decreased and the volumetric stirrup ratio increased. The displacement ductility coefficient and equivalent damping coefficient of the joints fell between the corresponding coefficients of the steel reinforced concrete (SRC) frame joint and RC frame joint. The axial load ratio and volumetric stirrup ratio have less influence on the strength degradation and more influence on the stiffness degradation. The stiffness of the joint degrades more significantly for a low volumetric stirrup ratio and high axial load ratio. The characteristics obtained from the SRUHSC composite frame joint specimens with better seismic performance may be a useful reference in future engineering applications.     

Nonlinear finite element analysis of high-strength concrete columns and experimental verification

This paper describes a nonlinear finite element （FE） analysis of high strength concrete （HSC） columns, and verifies the results through laboratory experiments. First, a cyclically lateral loading test on nine cantilever column specimens of HSC is described and a numerical simulation is presented to verify the adopted FE models. Next, based on the FE model for specimen No.6, numerical simulations for 70 cases, in which different concrete strengths, stirrup ratios and axial load ratios are considered, are presented to explore the effect of these parameters on the behavior of the HSC columns, and to check the rationality of requirements for these columns specified in the China Code for Seismic Design of Buildings （GB 50011- 2001）. In addition, three cases with different stirrup strengths are analyzed to investigate their effect on the behavior of HSC columns. Finally, based on the numerical results some conclusions are presented.     

钢纤维高强混凝土框架边节点梁的曲率延性

进行了9个钢纤维高强混凝土框架边节点的抗震试验.通过测试钢纤维高强混凝土框架边节点梁端的荷载-变形滞回曲线和梁相关截面的横向变形,研究了钢纤维体积率、掺加范围和轴压比等因素对高强混凝土框架边节点梁截面曲率延性和滞回曲线的影响.结果表明,钢纤维能改善高强混凝土框架边节点梁截面延性,显著提高高强混凝土框架节点的抗震延性和耗能能力,对解决节点箍筋密集、改善施工条件具有明显效果.     

超高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

通过对12根剪跨比λ=2．0的超高强混凝土短柱在低周反复荷载下抗震性能的试验研究,分析了其破坏形态,并研究了轴压比和配箍率对试件滞回特性和抗震延性的影响,提出了满足一定延性要求（μ△≥3．0）超高强混凝土短柱的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍特征值的建议值。该值可为现行规范的修订提供参考。     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

高强钢筋混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

通过对采用高强钢筋的6片T形混凝土短肢剪力墙和采用高强钢筋高强混凝土的6片L形短肢剪力墙进行低周往复加载试验,研究了T形和L形的破坏形态与性能差异,分析了高厚比、轴压比、配箍间距等参数对构件破坏形态、滞回耗能、骨架曲线、延性及耗能等抗震性能的影响,对比分析了构件与普通短肢剪力墙的抗震性能差异。试验结果表明:采用腹板端部箍筋加密的方式可减轻构件端部的损伤和降低正负向加载时承载力和延性的不对称性;T形构件中高厚比为5的试件表现为弯曲破坏,其他构件表现为弯剪破坏;试验中高厚比小的构件相对于高厚比大的试件延性耗能更好,轴压比增大,构件承载力提高但延性降低;与普通短肢剪力墙相比,T形短肢剪力墙承载力和变形能力提高,耗能增加,L形短肢剪力墙承载力提高较大,极限位移增大,构件后期变形能力略有降低,但可以满足抗震性能要求。