灌浆套筒连接装配式剪力墙爆炸响应及参数分析

为了研究采用灌浆套筒连接装配式剪力墙结构的抗爆性能,应用显式动力分析软件LS-DYNA建立了现浇剪力墙和装配式剪力墙的有限元模型,对不同爆炸荷载下剪力墙的破坏形态和动态响应进行了模拟分析;扩充影响参数范围,进一步研究了墙体厚度和混凝土强度等级等因素对装配式剪力墙结构抗爆性能的影响。数值分析表明:对于装配式剪力墙,由于坐浆层处存在新旧混凝土的薄弱粘结面,爆炸作用下首先发生破坏,爆炸应力波聚集于坐浆层周围的墙体内部,导致局部发生脆性破坏;现浇剪力墙刚度分布比较均匀,爆炸作用下背爆面的混凝土首先被拉裂,最终发生弯曲破坏;增加墙体厚度、提高混凝土强度等级和改变炸药爆炸位置均可改善装配式剪力墙的抗爆性能。     

爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应及破坏机理

方钢管混凝土柱是被广泛采用的组合构件之一。爆炸发生时产生的爆炸冲击波可能会对框架结构内部的方钢管混凝土柱造成严重破坏,然而目前对其动力响应及破坏机理的研究成果相对较少。本文采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对爆炸荷载作用下方钢管混凝土柱的动力响应和破坏机理进行了研究分析。建立了方钢管混凝土柱实体有限元模型,其中混凝土采用HJC模型,方钢管采用考虑应变率的塑性随动强化模型,爆炸荷载施加在柱子一侧表面。通过对方钢管混凝土柱的破坏过程的模拟,比较分析了其在不同＂比例距离＂下的动力响应和破坏形式,进而得出方钢管混凝土柱的破坏机理。在爆炸荷载作用下,方钢管对其核心混凝土有一定的约束作用,使其处于复杂应力状态之下,从而使混凝土强度得以提高,塑性和韧性同时得到改善;同时,由于混凝土的存在,延缓了方钢管柱底和柱顶过早地发生局部屈曲。随着＂比例距离＂的增大,柱中水平位移逐渐减小。结果表明,方钢管混凝土柱具有良好的延性、优越的抗爆性能,所提出的破坏机理可供结构抗爆设计的进一步研究参考。     

爆炸荷载作用下钢柱的动力响应与影响因素分析

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立钢柱有限元模型,模拟爆炸荷载作用下钢柱的动力响应,并对影响钢柱动力响应的主要因素进行数值分析。考虑了不同爆炸荷载、材料失效应变、单元网格密度、柱高、柱截面尺寸和柱承担的轴向压力等参数的影响。通过对钢柱动力响应时程曲线进行分析,研究爆炸荷载作用下钢柱响应特性及其破坏机理;通过分析,得到各参数对其动力响应的影响规律。分析结果表明：增大柱的截面尺寸,能够降低柱跨中水平位移;增大柱截面高度,能有效地提高钢框架柱的抗爆承载力;在钢柱抗爆设计中,应控制其所承受的轴向压力大小,轴压比值不宜超过0.3。     

外部爆炸荷载作用下网壳结构的动力响应及其影响参数分析

运用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板在内的精细化K8型单层球面网壳有限元模型,通过选择考虑材料应变率效应的钢材本构关系,采用流固耦合算法并考虑构件相互碰撞影响,对结构在外部爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,获得了TNT炸药当量、爆炸点距离、杆件截面、矢跨比、支承条件、屋面板厚度、屋面荷载及屋面板形式等参数对结构动力响应的影响规律,可为网壳抗爆防护设计提供参考。网壳结构在外部爆炸荷载作用下,随着各参数取值的变化,存在"完好无损、局部凹陷、局部破坏、整体倒塌"四种破坏类型。     

爆炸荷载下隧道口动力离心模型试验研究

城市生命线工程如地铁隧道已经成为恐怖袭击的目标,抗爆防爆问题成为热点研究问题之一。文中采用清华大学50g-t土工离心机进行了爆炸离心模型试验,研究了隧道口区域在爆炸荷载作用下土体-结构物系统的动力响应规律。通过测量和分析土体位移得到了弹坑塑性区的界限,分析结构的应变响应,得出塑性区与结构的相对位置是影响结构响应的主要因素之一。     

钢管混凝土在爆炸冲击荷载作用的研究现状

介绍了钢管混凝土的发展概况,爆炸荷载的分类以及相对应的抗爆措施,总结了现有钢管混凝土在爆炸荷载作用下试验的相关论文,对了解钢管混凝土抗爆设计的深入研究具有指导意义。另外对爆炸冲击荷载作用下钢管混凝土的性能的研究现状进行了分析。     

爆炸荷载下桩基竖向动承载力研究

针对地面抗爆工程建设中桩基设计问题,采用动三轴试验、动力有限元方法等手段,开展了爆炸作用下地基土的动力特性及桩基抗爆承载力研究,结果表明桩基竖向极限抗爆承载力为其竖向极限静承载力2倍以上,高于按照现行桩基规范得到的1.25 ～1.5倍范围值,表明将常规抗震设计的办法直接用于抗爆炸冲击荷载的桩基设计时偏保守.     

FRP约束混凝土柱抗震性能若干问题的探讨

基于实验研究和理论分析结果,对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱抗震性能研究中存在的若干关键问题进行了探讨,包括FRP约束混凝土构件在往复荷载作用下的受力特点、破坏特征、荷载-位移关系、弯矩-曲率关系、耗能及延性变化规律等,最后重点探讨了FRP约束混凝土柱在往复荷载作用下的刚度特性。     

应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响

采用有限元软件ABAQUS中的显示动力分析模块ABAQUS/Explicit,分别对钢筋混凝土剪力墙准静态和高应变率动力荷载作用下的响应进行了数值模拟;通过比较高应变率与准静态加载下的分析结果,探讨了地震作用下应变率对钢筋混凝土剪力墙动态性能的影响。研究结果表明,受应变率效应的影响,混凝土和钢筋的动态力学行为发生了变化,动力荷载作用下的钢筋混凝土剪力墙的承载能力有一定程度的提高,故在对钢筋混凝土结构进行抗震分析时,应适当考虑应变率效应。     

FRP管约束活性粉末混凝土方柱抗震性能研究

为了探究纤维增强聚合物（fiber reinforced polymers,FRP）管约束活性粉末混凝土（reactive powder concrete,RPC）方柱在低周反复荷载作用下的抗震性能,利用有限元软件ABAQUS对FRP管约束RPC方柱进行了数值模拟,并对不同轴压比、配箍率和FRP管厚度条件下约束柱的抗震性能进行了分析。结果表明:采用有限元模型对FRP管约束RPC方柱进行模拟是可靠的,有限元模拟结果和试验结果吻合较好;轴压比为0.2~0.6时,峰值荷载随轴压比的增大而增大,轴压比为0.7时的峰值荷载较0.6时反而下降;配箍率、FRP管厚度的增加可以改善约束柱的抗震性能,延缓强度和刚度的退化;FRP管厚度为0.501mm时的约束效果最好。     

Experimental study on seismic behavior of circular RC columns strengthened with pre-stressed FRP strips

Bonding fiber reinforced polymer （FRP） has been commonly used to improve the seismic behavior of circular reinforced concrete （RC） columns in engineering practice. However, FRP jackets have a significant stress hysteresis effect in this strengthening method, and pre-tensioning the FRP can overcome this problem. This paper presents test results of 25 circular RC columns strengthened with pre-stressed FRP strips under low cyclic loading. The pre-stressing of the FRP strips, types of FRP strips and longitudinal reinforcement, axial load ratio, pre-damage degree and surface treatments of the specimens are considered as the primary factors in the tests. According to the failure modes and hysteresis curves of the specimens, these factors are analyzed to investigate their effect on bearing capacity, ductility, hysteretic behavior, energy dissipation capacity and other important seismic behaviors. The results show that the initial lateral confined stress provided by pre-stressed FRP strips can effectively inhibit the emergence and development of diagonal shear cracks, and change the failure modes of specimens from brittle shear failure to bending or bending-shear failure with better ductility. As a result, the bearing capacity, ductility, energy dissipation capacity and deformation capacity of the strengthened specimens are all significantly improved.     

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的性能研究进展

纤维增强复合材料(FRP)以其高强轻质、耐腐蚀、耐疲劳、施工便捷和不增加构件尺寸等诸多优点备受土木工程界的关注。本文根据现有资料,从材料性能、截面形式、试验研究和施工工艺等几个方面,对纤维复合材料加固混凝土柱的研究现状进行了评述。最后,对实际工程应用提出了一些建议。     

Quasi-plane-hypothesis of strain coordination for RC beams seismically strengthened with externally-bonded or near-surface mounted fiber reinforced plastic

The application of fiber reinforced plastic(FRP),including carbon FRP and glass FRP,for structural repair and strengthening has grown due to their numerous advantages over conventional materials such as externally bonded reinforcement(EBR) and near-surface mounted(NSM) strengthening techniques.This paper summarizes the results from 21 reinforced concrete beams strengthened with different methods,including externally-bonded and near-surface mounted FRP,to study the strain coordination of the FRP and steel rebar of the RC beam.Since there is relative slipping between the RC beam and the FRP,the strain of the FRP and steel rebar of the RC beam satisfy the quasi-plane-hypothesis;that is,the strain of the longitudinal fiber that parallels the neutral axis of the plated beam within the scope of the effective height(h 0) of the cross section is in direct proportion to the distance from the fiber to the neutral axis.The strain of the FRP and steel rebar satisfies the equation:ε FRP =βε steel,and the value of β is equal to 1.1-1.3 according to the test results.     

基于抗震承载力和改进能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计

钢筋混凝土结构是一种广泛使用的结构形式,其耐久性设计是一个十分迫切需要解决的问题。在一般大气环境下,混凝土碳化和钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性的重要影响因素,在其作用下结构的抗震承载力发生变化,因此可将结构抗震承载力因素引入结构的耐久性设计中。采用改进能力谱法,以罕遇地震下薄弱层的弹塑性层间位移作为结构承载力指标,研究了一般大气环境下钢筋锈蚀因素对钢筋混凝土结构抗震耐久性的影响,提出了基于抗震承载力和改进的能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计方法。通过一个五层钢筋混凝土结构的算例说明了验算结构抗震性能耐久行的必要性。     

钢筋混凝土框架柱震损程度量化鉴定方法

钢筋混凝土结构震后损伤鉴定中,最常见的方式是鉴定者观察房屋破坏现象,根据经验给出震损等级。该方法直观高效,但对鉴定者的专业经验要求较高,且鉴定结果的主观差异较大。对此以RC框架柱为对象,开展了基于震损现象的震损量化鉴定方法研究:在RC框架柱震损现象量化试验基础上给出基于构件骨架曲线特征阶段的震损分级方法;对7个RC框架柱试件进行了改进Park-Ang损伤指数分析,建立了RC框架柱损伤指数-震损分级-震损现象的对应关系;基于RC框架柱的试验结果及典型震害编制了RC框架柱震损图集,并给出了使用图集进行框架柱震损鉴定的流程及方法。使用该方法对2个实际震害中的RC框架柱进行了震损鉴定,可为更加客观以及准确地开展钢筋混凝土结构的震损鉴定提供参考。     

云南地震重点监视防御区民众地震科普认知分析

云南地处云贵高原,地震活动频繁,是一个多震多灾的省份。当地民众对地震灾害的认知程度和自救互救能力,对于保护生命财产安全,减轻地震灾害损失,显得尤为重要。本文选取云南地震重点监视防御区为样本区域,对民众的地震科普知识认知情况和互联网信息智慧化推送接受程度等进行了调研。根据调查结果分析评价,10个样本区域民众的地震科普知识整体认知水平不高,“优秀”等级的州市为0,“良好”等级的州市有6个,“差”的州市有4个;对互联网智慧化推送的民众接受程度存在比较明显的群体差异。     

预应力FRP增强胶合木的预应力损失研究

研究了预应力FRP增强胶合木梁的预应力损失,其中:FRP采用先张法施加预应力,并采用胶合与机械相结合的方式锚固于胶合木梁。分析表明:先张法FRP板的预应力损失主要包括垫块变形和木材弹性变形,FRP应力松弛、季节温差引起的预应力损失和木材蠕变引起的预应力损失。该研究基于平截面假定,通过胶合木梁的受力平衡与变形协调及材料本构模型,建立了每项预应力损失的计算公式,以及预应力损失后的胶合木梁反拱挠曲线方程,确定初始预应力限值范围;计算并分析了3组预应力CFRP增强胶合木梁的预应力损失值,应用反拱挠度实测值验证该研究计算理论。研究成果可为预应力FRP增强胶合木的设计与安全性评估提供理论参考。     

Modelling damage potential of high‐frequency ground motions

Damage to building structures due to underground blast‐induced ground motions is a primary concern in the corresponding determination of the safe inhabited building distance (IBD). Because of the high‐frequency nature of this category of ground motions and especially the presence of significant vertical component, the characteristics of structural response and damage differ from those under seismic type low‐frequency ground motions. This paper presents a numerical investigation aimed at evaluating reinforced concrete (RC) structure damage generated by underground blast‐induced ground excitation. In the numerical model, two damage indices are proposed to model reinforced concrete failure. A fracture indicator is defined to track the cracking status of concrete from micro‐ to macrolevel; the development of a plastic hinge due to reinforcement yielding is monitored by a plastic indicator; while the global damage of the entire structure is correlated to structural stiffness degradation represented by its natural frequency reduction. The proposed damage indices are calibrated by a shaking table test on a 1: 5‐scale frame model. They are then applied to analyse the structural damage to typical low‐ to high‐rise RC frames under blast‐induced ground motions. Results demonstrate a distinctive pattern of structural damage and it is shown that the conventional damage assessment methods adopted in seismic analysis are not applicable here. It is also found that the existing code regulation on allowable peak particle velocity of blast‐induced ground motions concerning major structural damage is very conservative for modern RC structures. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。