高强混凝土多重复合芯柱恢复力模型研究

基于8根高强混凝土多重复合芯柱在低周往复荷载作用下的试验结果，考虑轴压比、箍筋间距、配箍率等因素，提出骨架曲线特征点理论计算模型。同时，考虑加载历程对芯柱性能退化的影响，根据试验拟合结果引入刚度退化模型，以反映各试件滞回曲线卸载刚度退化规律，给出恢复力模型滞回规则，并将滞回曲线模拟值与试验值进行对比。结果表明:骨架曲线特征点计算方法具有较高精度，计算骨架曲线与试验测量骨架曲线吻合良好，可为高强混凝土多重复合芯柱非线性地震反应分析和工程设计提供参考。     

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

结构动力弹塑性与倒塌分析(Ⅱ)——SAP2ABAQUS接口技术、开发与验证

开发并实现了由大型商业软件SAP2000导入ABAQUS有限元模型的接口程序——SAP2ABAQUS,明确交代了适用于隐式算法UMAT与显式算法VUMAT的inp数据格式并给出了相应注记。SAP2ABAQUS接口程序基于Microsoft VS2008平台并采用Visual C#语言开发而成,提出并设置界面为导航方式,可自由选择生成隐式或显式格式的inp数据文件,不仅直接可转换不同截面杆系构件、壳体、组以及约束等信息,而且可将材料纤维信息直接转化为inp文件,包括难于处理的适用于隐式和显式算法的的钢材纤维、剪力墙配筋率等。可转化型钢构件包括圆形钢管、箱形钢管、工字钢与角钢,混凝土构件包括钢筋混凝土、圆钢管混凝土、方钢管混凝土、I字型以及十字形型钢混凝土。采用SAP2ABAQUS接口程序,对几种典型形式的结构模型分别转化,对比转化前后的模型信息以及模态分析结果,进一步验证了开发SAP2ABAQUS的可行性与准确性。该项工作可极大提高ABAQUS前处理的工作效率和模型转化的准确性。     

新型装配式抗震墙体恢复力模型研究

本文通过对6榀1/2比例新型装配式抗震墙体的低周反复加载试验,分析了基于不同布筋方式、竖向连接方式、水平连接方式等关键参数对各试件骨架曲线与滞回性能的影响。根据试验结果,建立统一的无量纲化骨架曲线,采用试验数据回归及理论推导相结合的方法,提出了新型装配式抗震墙体考虑刚度退化的四线型骨架曲线模型,并给出了各特征点及各阶段刚度的计算公式;通过对6榀试件各滞回环卸载刚度的回归分析,建立了墙体在不同阶段的卸载刚度计算公式,并据此给出了适用于新型装配式抗震墙体的滞回规则。试验研究及计算分析表明:本文所建议的恢复力模型与试验结果吻合较好,并能较好反映各试件滞回曲线中的"捏拢"现象,可用于新型装配式抗震墙结构体系的弹塑性地震反应分析。     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。     

预应力混凝土渡槽抗震性能的试验研究

基于预应力混凝土渡槽的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了研究与分析。试验结果表明：预应力混凝土渡槽的破坏形态为弯剪破坏,滞回曲线在加载的初期阶段表现出一定的捏拢效应,滞回曲线总体呈明显的梭形,且较为丰满,耗能能力强,抗震性能优良;配筋合适的预应力混凝土渡槽在加载初期对裂缝控制具有良好的表现,渡槽整体具有良好的延性;在整个加载过程中,渡槽试件的刚度退化明显,刚度退化主要集中在开裂后至屈服这一阶段。     

装配式钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2个新型装配式混凝土框架节点和1个现浇混凝土框架节点进行拟静力试验研究,对比分析装配式混凝土框架节点破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能能力等指标。研究结果表明:新型装配式混凝土框架节点比普通现浇混凝土框架节点具有较好的滞回性能,较高的耗能能力以及较缓的刚度退化。在满足梁筋锚固长度要求的前提下,预制梁内钢端头长度增加使框架节点抗震性能稍有提高。装配部分后浇混凝土可以提高框架节点的承载能力和刚度。采用ABAQUS有限元软件对节点进行数值模拟,发现模拟结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土结构的地震损伤分析及能量参数模型

本文简要评述了现有钢筋混凝土结构地震损伤分析的途径、方法及其合理应用。根据构件的滞回恢复力骨架曲线及卸载刚度退化规律,本文构造一个与构件地震损伤相关的能量参数,并据此提出一种构件地震损伤模型,该模型不显含组合系数α及β,计算较为简便。最后,根据Park and Ang模型导出构件滞回恢复力模型中反向加载曲线的超前指向距离,使构件的滞回恢复力变化描述与构件的地震损伤演化描述具有一致性。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

结构动力弹塑性和倒塌分析(Ⅲ)——地震差动作用下输电塔—线体系的弹塑性与倒塌分析

首先,建立SAP2000有限元模型,采用接口程序SAP2ABAQUS生成为ABAQUS有限元模型。然后,明确给出长周期显式动力加载法实现重力作用下静力效果的加载过程,以完成的重力作用下索找形和初始刚度施加,最终实现重力分析与后续地震激励下动力加载的续接。进而,分别计算四类边界条件的结构体系的动力特性,并通过对转化前后模型的构件与结构模态分别进行对比,从而考察SAP2ABAQUS接口程序的转化精度。此外,更新升级自主开发的MEMS_b V2012.8至MEMS_b V2013.5,并生成多点地震动。最后,通过ABAQUS主程序中开发的子程序进行弹塑性和倒塌分析,考虑大变形和差动输入。结果表明:(1)从实际工程角度验证了所开发接口程序SAP2ABAQUS的转化准确性与高效性;(2)从实际工程角度验证了所开发子程序的可行性与现实可靠性;(3)长周期动力加载法实现静力重力加载过程,理论严格合理、现实可行,克服了隐式静力重力方式加载与显式动力分析不续接问题;(4)从模态与理论分析两方面说明以四塔三线体系作为研究对象的必要性和可信性;(5)地震动的一致与差动输入对于构件塑性铰的出现与发展分布有显著影响,进一步说明多点地震动对于此类结构体系的地震弹塑性反应的必要性。     

免模剪力墙恢复力模型试验研究

本文通过8片免模剪力墙与1片现浇剪力墙低周反复加载试验,研究了免模墙体的抗震性能,比较了裂缝开展规律和破坏特征上与现浇墙体的异同。试验结果表明:除保温侧外,免模墙体裂缝开展与现浇墙体类似,破坏时预制模与核心现浇混凝土在塑性铰区域压溃程度有明显差别,保温墙体两侧预制模压溃程度也不一致;根据试验现象,建立了考虑不同加载阶段预制侧模参与工作程度的四折线骨架曲线特征点的计算方法,根据屈服后实测的各级滞回曲线滑移与捏拢等形状特征,建立了考虑刚度退化、强度退化及滑移的滞回规则。计算结果表明:计算特征点与实测特征点较为接近,模拟滞回曲线能很好的反映实测滞回曲线的规律。本文提出的恢复力模型作为免模剪力墙进行弹塑性动力分析的依据是合理的。     

高强轻骨料混凝土框架抗震性能试验研究与数值模拟

以一个3层高强轻骨料混凝土高铁站房框架结构的底部两层为研究对象,通过一榀1∶5比例的两层两跨高强轻骨料混凝土框架低周反复荷载试验,系统研究了框架的受力过程、破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化及耗能能力等。同时,运用有限元软件ABAQUS,建立了该框架的三维非线性有限元模型,分析了高强轻骨料混凝土框架在低周反复荷载作用下的工作性能,并与试验结果进行了对比分析。研究表明:框架破坏机制为混合机制,试件以柱脚混凝土压溃为破坏标志。有限元模拟得到的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态,与试验结果符合良好。     

震后混凝土缺陷加固修复构件性能实验分析

为避免震后建筑工程加固不合理导致再次受损,并为加固修复工程提供合理化建议,促进震后救灾工作顺利开展,提出震后建筑工程混凝土缺陷加固修复方法的研究。首先,对混凝土梁试件和混凝土柱试件进行设置,研究基于碳纤维布或外包钢套加固方法对混凝土梁和混凝土柱试件展开循环荷载试验;其次,通过混凝土梁试件滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能情况,分析不同加固修复方法的混凝土梁试件抗震性能;最后,通过混凝土柱试件延性及耗能、刚度退化和承载力退化情况,分析采用不同加固方法修复的混凝土柱试件抗震性能。试验结果显示：高配筋率可提升混凝土梁试件滞回特性,外包钢套加固混凝土梁试件滞回饱满程度较高、耗能较少,碳纤维布加固梁试件可将加载位移由10 mm延缓至30 mm,提升延性;碳纤维布加固可提升混凝土柱延性,外包钢套加固重度缺陷混凝土柱可以良好抑制其刚度和承载力退化。试验结果验证了碳纤维加固可提升震后建筑工程混凝土结构延性,外包钢套加固可抑制混凝土结构刚度、承载力退化。     

钢管混凝土桥墩抗震性能试验研究

为研究钢管混凝土桥墩的抗震性能,对钢管混凝土桥墩和钢筋混凝土桥墩进行了拟静力对比试验研究。根据试件的破坏发展过程以及各试件的滞回曲线和骨架曲线,分析了其滞回性能、耗能能力、延性、强度退化及刚度退化等抗震性能。试验结果表明,钢管混凝土桥墩的抗震性能明显好于钢筋混凝土桥墩。在含钢率和轴力相同的情况下,钢管混凝土桥墩的滞回曲线比钢筋混凝土桥墩丰满得多,前者的耗能能力约为后者的4.46倍,钢管混凝土桥墩的延性大于钢筋混凝土桥墩;随着轴压比的增大,钢管混凝土桥墩延性有所下降,强度退化加快,但对其刚度退化的影响不大。     

不同轴压比RCS梁柱组合件恢复力模型研究

以6个1/2模型RCS梁柱节点拟静力试验为基础,研究不同轴压比下RCS组合件的滞回性能。试验结果表明:梁铰破坏时试件的滞回曲线饱满,耗能能力优于构造破坏;随着轴压比的增大,试件滞回环愈加丰满,初始刚度有所增加,承载力有所增大;随着加载位移的增加,刚度退化速率变慢,且梁铰破坏时随着轴压比增大,刚度退化速率变大。基于试验结果和现有恢复力模型理论,建立的三折线骨架曲线模型与实际试验骨架曲线具有较高的吻合度,能较好的反映轴压比对其滞回特性的影响,可为该RCS梁柱组合件的弹塑性分析及工程应用提供参考。     

不同洞口位置节能砌块隐形密框复合墙体恢复力模型研究

为研究洞口位置对节能砌块隐形密框复合墙体滞回特性的影响,对6个采用低周反复加载方式的1/2缩尺试件的试验现象及数据进行分析。基于试验结果和现有恢复力模型理论,对试验数据进行拟合分析,利用退化四折线模型和回归方法,建立节能砌块隐形密框复合墙体的四折线恢复力模型。试验结果表明:当洞口位于墙体中间时,试件滞回环愈加丰满,试件初始刚度有所增加,承载力衰减速率减小,卸载刚度退化速率变慢。通过对骨架曲线特征参数的计算,并和试验骨架曲线对比,两者吻合较好,表明该恢复力模型可以较好的反映出不同洞口位置对其滞回特性的影响,可为节能砌块隐形密框复合墙体的弹塑性分析及工程应用提供参考。     

预应力混凝土空间框架节点二维拟静力试验研究

采用拟静力试验方法对预应力混凝土和普通钢筋混凝土空间框架内节点进行了不同轴压比下单、双向循环加载的试验研究,得到不同加载方式下试件的滞回曲线。分析了各个试件的破坏形式、承载力、刚度、延性及耗能能力,通过比较和对滞回曲线的分析得出：双向水平荷载作用对构件耦合作用明显,构件存在扭转效应,构件的强度退化和刚度退化比单向荷载作用严重,节点的耗能能力降低。     

隔板贯通式梁柱节点抗震性能试验研究

设计了低周反复荷载作用下3个十字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件(其中2个节点的柱子浇筑了混凝土,1个为空钢管)的拟静力试验。通过研究拟静力试验所得的滞回曲线求得该节点的等效阻尼比,衡量它的耗能能力。从恢复力特性曲线得到了和一次加载相接近的骨架曲线,节点的初始刚度和刚度退化等参数。通过这些从强度、变形和能量等三方面判别和鉴定隔板贯通式梁柱节点的抗震性能,并得出了一些具有参考价值的结论。     

形状记忆合金自复位钢框架节点抗震性能数值模拟及参数分析

基于ABAQUS二次开发平台,编制了超弹性形状记忆合金(SMA)一维分段线性本构模型子程序,并将其嵌入到ABAQUS材料库中,通过实例分析,验证了子程序的正确性。基于ABAQUS平台,建立了自复位钢框架节点分析模型,分析了钢框架节点在低周往复荷载作用下的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及残余变形等抗震性能,并和普通钢节点进行了对比。对SMA自复位钢框架节点进行了参数分析,考虑了SMA筋预应力水平、位置、配置量及角钢厚度对自复位钢框架节点抗震性能的影响。分析结果表明:与普通钢框架节点相比,SMA自复位钢框架节点承载力大大增加,卸载后有效地消除了残余变形,具有良好的自复位效果;SMA预应力大小、竖向间距、配置量和角钢厚度等参数对新型钢框架节点的承载能力和复位性能均有明显的影响。     

型钢高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

在前人研究成果的基础上,本文通过对6个型钢高性能混凝土剪力墙荷载-位移滞回曲线的分析,得出了简化的三折线型恢复力模型,并提出各个特征参数的计算公式,计算值与与试验值较为吻合。滞回规则采用考虑刚度退化和强度退化的剪切滞变模型,为型钢混凝土剪力墙的弹塑性分析提供了依据。