基于梁式试验的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型研究

设计了CFRP布-混凝土界面粘结性能的梁式试验方案,考虑高强混凝土和CFRP布加固量对粘结滑移关系的影响,设计制作5个试件,进行了静载作用下的试验。试验结果显示,试件均发生混凝土内聚破坏的剥离破坏,拉下约1-5mm混凝土层。绘出了CFRP布表面应变的分布曲线和粘结滑移曲线。曲线显示,荷载较小时,随着距加载端距离的增加,CFRP布表面应变明显降低;开始剥离后,最大应变即剥离向自由端发展;粘结滑移曲线分上升段、下降段。基于试验数据,给出了最大粘结剪应力τmax和界面破坏能Gf的表达式,在已有模型的基础上,提出了适用于高强混凝土的CFRP布-混凝土界面粘结滑移模型。     

考虑钢板与混凝土间粘结滑移的组合剪力墙模型化分析

应用ABAQUS对内置钢板的RC剪力墙在单调荷载作用下的荷载-位移特性进行了模拟分析;分析了轴压比、混凝土强度等级、高宽比和混凝土墙厚等参数对钢板与混凝土粘结性能的影响,发现了高宽比对粘结滑移影响最大,高宽比越大粘结滑移越明显,并降低了构件的抗剪承载力;混凝土强度等级对粘结滑移影响次之,混凝土强度的增加对钢板与混凝土间粘结性能略有提高。对比数值模拟结果与试验实测结果可知:ABAQUS仿真模拟与试验结果吻合较好。根据钢板与混凝土的粘结滑移模拟计算数据,修正了剪力墙抗剪承载力公式。     

反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅱ:分析研究

文中首先提出了钢管与内填混凝土界面的粘结-滑移滞回模型，建立了考虑包兴格效应的钢材单轴滞回模型和考虑矩形钢管约束效应后内填混凝土的单轴应力-应变滞回模型。在截面纤维模型的基础上，建立了考虑界面粘结-滑移的矩形钢管混凝土柱分析模型，用Fortran语言编制了相应的全过程分析程序。对作者等完成的试件进行了滞回全过程数值模拟计算，分析与试验结果在荷载-位移和荷载-应变两种层次上进行了对比。之后，利用该分析程序对矩形钢管混凝土柱中有代表性的混凝土和钢单元应力-应变发展全过程进行了跟踪分析。最后，以典型试件为对象，分析了钢-混凝土界面切向粘结强度对柱滞回性能的影响。本文工作可为从事组合结构研究时提供参考。     

混凝土结构CFRP加固界面粘接质量DSSPI无损检测研究

本文将数字错位散斑技术引入CFRP加固混凝土界面粘接质量的检测。对预制缺陷模型检测的结果表明,该方法能够迅速准确地对CFRP加固粘接质量作出检测和评价,为混凝土结构加固界面粘接质量无损诊断提供一种新思路。     

CFRP加固混凝土框架结构非线性有限元动力分析

对碳纤维布(CFRP)抗震加固混凝土框架结构进行了非线性有限元动力分析。分析中考虑了CFRP约束混凝土后，混凝土物理特性的变化。建立了CFRP约束混凝土框架结构地震反应时程分析的方法；最后，应用本方法，对CFRP约束的钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震作用下的时程分析，并根据计算结果进行了分析讨论。     

损伤钢筋混凝土框架抗震加固Pushover分析

基于钢筋混凝土框架模拟地震作用下的试验及有限元分析,对整体损伤钢筋混凝土框架结构采用CFRP布、角钢、钢支撑加固方法进行了推覆(Pushover)分析,对比分析加固前后钢筋混凝土框架结构屈服荷载与位移、极限荷载与位移、延性系数的变化,综合分析损伤程度及加固方法对钢筋混凝土框架加固后抗震性能的影响。结果表明,模型的塑性铰位置与试验结果基本相同;损伤的混凝土框架CFRP布加固与未损伤CFRP布加固框架相比,极限荷载、屈服位移、延性系数和试验结果基本一致;对于已经明显损伤的钢筋混凝土框架,先进行梁柱局部损伤修复加固,再采用人字形角钢进行支撑加固,效果更好。     

形状记忆合金线材与混凝土的粘结滑移性能试验研究

为了研究SMA线材与混凝土之间的粘结性能,将SMA绞线和光滑SMA丝分别埋入到混凝土立方体中,制成两类SMA线材拉拔试件。采用轴心拉拔试验对两类拉拔试件的力学性能进行测试,分析了两类试件的破坏模式和受力过程,并考虑了混凝土强度对试件粘结性能的影响。此外,还对两类试件的粘结强度和滑移值进行了对比。结果表明:光滑SMA丝拉拔试件的粘结强度非常低,且混凝土强度对该类拉拔试件的粘结性能几乎没有影响。而SMA绞线拉拔试件的粘结强度要远高于光滑SMA丝拉拔试件的粘结强度;随着混凝土强度的增大,此类试件所能承受的拉拔力和滑移值均增大。因此,光滑SMA丝不适合与混凝土共同工作;在混凝土结构中使用SMA线材时,宜采用SMA绞线。     

桩土界面力学行为对桩基动力特性的影响

结合构建的饱和土结构性动力本构模型以及通用有限元程序,以城市高架桥梁建设中常采用的单柱墩基础为原型,建立了摩擦桩-土-结构体系、端承桩-土-结构体系的有限元-无限元计算模型。分完全粘结、滑移无开裂、开裂无滑移、开裂滑移四种情况考察了桩土界面力学行为对两种系统动力反应特性的影响,得出如下结论:无论是端承桩还是摩擦桩,界面力学行为对桩截面的剪应力和桩身水平位移分布形态影响均不大。四种情况中,完全粘结时,摩擦桩在近地表处桩截面剪应力值最大,开裂滑移时最小,而端承桩则刚好相反。水平位移分布均可分为线性增大和加速非线性增大两个阶段,以近地表处为分界点,且均以开裂滑移时最大,完全粘结时最小。界面力学行为极大地改变了端承桩桩身加速度时程的分布形态,但对摩擦桩则几乎没有改变;对于不同界面力学行为,两种桩型在近地表处均出现加速度峰值,完全粘结时值最大,开裂滑移时最小。相比摩擦桩而言,界面力学行为对端承桩的影响要大的多,研究分析时应引起足够的重视。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

基于OpenSees的CFRP加固RC短柱抗震性能数值模拟

采用地震工程开源模拟软件OpenSees对CFRP加固RC短柱进行了静力Push over分析和低周往复加载分析,并与通用有限元软件ANSYS模拟结果进行对比研究.研究结果表明:利用CFRP进行加固,不仅阻止了RC短柱的脆性剪切破坏,而且使破坏模式转化为延性弯曲破坏,增强了结构延性,进而有效地提高其抗震性能;同ANSYS相比,OpenSees可以宏观的反映CFRP与混凝土共同作用的非线性力学特征,有效地对构件和结构进行加固后的承载力及抗震性能分析.     

高强度螺栓摩擦型连接火灾后抗剪试验研究

建筑火灾发生频繁且对钢结构危害严重,但总体而言绝大多数火灾并未造成钢结构的根本性破坏,尽快鉴定其火灾后安全性并进行加固修复,对于减小灾后间接经济损失意义重大。高强度螺栓摩擦型连接是钢结构最常用的连接方式之一,其火灾后受力性能对整个结构灾后承载的安全至关重要。但目前国内外对高强度螺栓连接高温过火冷却后的受力性能研究极少。本文对高强度螺栓摩擦型连接进行了火灾后抗剪试验研究,得到了连接的抗滑移承载力、极限承载力以及荷载—变形曲线,研究了过火温度、冷却方式对连接受力性能的影响。为模拟火灾中的可能情况,试验考虑了自然冷却、泼水冷却两种冷却方式。试验表明,当高强度螺栓连接的过火温度不超过400°C时,连接的抗滑移承载力、极限承载力下降小,可判定连接仍能承受外部设计荷载,不需要对连接进行加固或替换螺栓;当过火温度超过400°C时,连接的抗滑移承载力、极限承载力开始显著下降,需连接更进一步的检测并进行仔细的结构分析,以确定连接能否继续承受外部设计荷载,以及是否需要采取必要的加固与修复措施。     

火灾下型钢混凝土异形柱温度场分析

为了分析型钢混凝土异形柱的耐火极限及火灾后的力学性能,为试验研究做好充分的前期准备,本文采用有限元分析软件ANSYS对型钢混凝土异形柱截面温度场进行数值模拟,得出了柱截面在不均匀受火情况下的温度场分布规律。结果表明,在两面受火的情况下,L形柱的凹角处的温升低于其它部位;由于型钢的存在,加快了柱截面内部温度的热传导;距离受火面相同的深度处的混凝土与型钢的温度不同,因此有必要研究损伤差异对承载力和两者粘结滑移造成的影响。     

受火钢筋混凝土柱三维温度场的数值模拟

受火构件内部温度场随时间和空间的变化规律对结构和构件的高温响应和抗火性能是至关重要的。应用通用有限元分析程序ABAQUS,对火灾下钢筋混凝土柱的二维温度场和三维温度场进行了有限元分析计算。所得计算结果与相关试验数据吻合,证明了通过通用有限元软件对钢筋混凝土结构进行三维温度场分析的可行性,也为混凝土结构在高温下以及高温后的三维响应分析提供了理论依据。     

方钢管混凝土柱-钢梁平面框架耐火性能研究

建立了局部火灾下多层多跨矩形钢管混凝土柱-钢梁平面框架温度场和力学性能分析的有限元模型。在考虑楼板影响的基础上,研究了保护层厚度不同时钢管混凝土框架结构的温度场分布规律。研究了不同受火工况条件下钢管混凝土框架结构的变形和破坏规律、耐火极限状态、受火梁的内力状态以及结构耐火极限的规律。分析表明,梁保护层厚度影响钢梁温度分布形式;火灾下,框架结构发生了受火梁的整体屈曲破坏。     

多高层钢结构耐火性能的子结构分析模型与分析方法

基于整体钢结构在局部火灾下的反应规律,将高层钢结构的初始倒塌破坏类型进行了分类(中间柱初始倒塌、边柱初始倒塌以及梁柱同时倒塌),根据整体结构约束影响和荷载影响,提出局部火灾下多高层钢结构耐火性能分析的相应子结构分析模型及其分析方法。子结构模型的边界充分考虑周围约束的影响,尤其是周围梁和上层柱构件以及层数的影响。针对不同类型的子结构模型,通过建立相应的具体子结构有限元模型,合理考虑边界条件的影响。最后基于建立的数值模型,研究了子结构的火灾反应规律与破坏机理,并与整体结构的分析结果进行了比较,结果表明:子结构分析模型与分析方法可以合理准确地分析整体结构的耐火性能。     

基于数值模拟的多高层钢结构火灾反应规律与破坏机理

为了分析火灾下多高层钢结构的破坏机理,考察多高层钢结构在火灾下的反应规律,基于ABAQUS建立了整体钢结构的火灾反应数值模型,对不同层数的钢结构以及相同结构不同火场位置的钢结构进行了数值模拟分析,计算了局部火灾条件下钢结构的变形与破坏过程,分析了钢结构在火灾和荷载共同作用下的破坏机理,探讨了局部火灾对整体结构的影响范围与因素,给出了钢结构在高度和荷载变化时的破坏规律并分析了引起这种破坏规律的原因。     

火灾下空心混凝土楼板内温度场分析模型及算法

计算火灾下空心混凝土楼板内温度场的关键是计算空腔内的热量传递。假设火灾过程中空腔内气体压力为常数,空气流动引起的热量损失忽略不计,空腔内的热量传递通过壁面辐射和空气传导实现。基于奥本海姆网络法,本文提出了计算空心混凝土楼板空腔内辐射热流的算法,推导了矩阵形式的空腔内有效辐射方程,考虑到系数矩阵的对称性,采用LDLT分解法求解有效辐射方程。利用空腔边界上的有效辐射热流,计算空腔边界上单元的温度节点荷载。这种方法已经嵌入作者开发的温度场分析软件TFIELD之中,用TFIELD对底面按ISO834曲线进行加热的空心混凝土楼板进行计算,结果表明,本文算法十分有效,对研究空心混凝土楼板的抗火性能具有积极意义。     

两种不同的恒载升温方式下的钢材破坏机理分析

通过对我国建筑结构用钢在拉伸和压缩两种方式下的恒载升温试验,进行了5次受拉试件和2次受压试件的对比研究,根据试验中材料的各自变形规律,对其破坏机理进行了理论分析;从材料屈服的定义出发,给出了恒载升温拉伸试验中的参数(对应温度下的临界荷载水平),并与恒载升温压缩试验中的参数项进行了对比,指出受压构件和受拉构件的高温屈服强度是不同的,因此在钢结构建筑的耐火设计中应分别取不同的安全系数。     

高强度Q460钢材高温力学性能试验研究

采用恒温拉伸法和振动法分别对国产高强度Q460钢材在高温下的强度和弹性模量进行了试验研究。根据试验结果对屈服强度、极限强度和弹性模量进行了拟合,得到了Q460钢材的力学性能指标随温度变化的函数表达式。将Q460钢的高温力学性能指标和普通结构钢进行了对比。研究结果表明:高强度Q460钢材的强度和弹性模量随温度的升高而降低;Q460钢材高温下的强度折减系数比普通钢低,同等条件下,Q460钢结构比普通钢结构具有较好的抗火性能。     

隧道结构抗火研究进展及趋势

火灾引起的高温对隧道结构有着显著的影响,会导致其不同程度的破坏甚至坍塌。在大量阅读相关中外文献的基础上,通过实例分析了隧道结构在火灾高温中受到的影响,介绍了隧道结构火灾的国内外研究现状,指出了其中存在的一些问题,并对隧道结构抗火研究进行了总结和展望。