卡扣式机械连接预应力实心方桩承台节点累积损伤研究

预应力混凝土管桩抗拔性能和抗剪性能较差,目前在高烈度抗震设防地区已禁止使用。首先介绍了一种新桩型-卡扣式机械连接预应力混凝土实心方桩,然后针对卡扣式机械连接预应力混凝土实心方桩与承台处节点进行试验研究,同时对管桩和普通方桩进行了试验研究。通过低周反复试验,结合已经成熟的累积损伤模型,对方桩-承台节点的的累积损伤进行研究,并对不同因素作用下的节点累积损伤进行分析。研究结果表明:随着位移的增加,试件的耗能几乎呈线性增加;高轴压比试件比轴压比较小的试件耗能要多,但是轴压比越大,极限位移也越小;破桩节点和未破桩节点的耗能能力大致相等;增配普通钢筋确实能够提高节点的耗能能力,改善节点的性能,方桩节点在临近破坏的时候,裂缝在不断发展,增配普通钢筋有利于预应力方桩节点损伤的发展。研究成果为卡扣式机械连接混凝土实心方桩的后期改进和应用推广提供可靠的依据。     

预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点抗震性能研究

针对采用预应力钢筋进行干式连接的预制预应力混凝土拼装框架梁柱节点进行抗震性能研究。设计制作了一组节点试件,对其进行低周往复加载试验和数值分析,观测节点变形与破坏特征,得到试件梁端力－位移滞回曲线,分析节点承载力、耗能水平与变形能力。结果表明:通过接缝开合可在较小位移下控制构件的损伤程度,破坏模式以柱端牛腿压剪破坏为主;与现浇混凝土梁柱节点相比,该节点具有良好的变形能力和自复位特征,但是节点整体耗能能力较低;采用简化的基于多折线骨架曲线的本构模型可以对节点的力学性能进行简化等效模拟。     

考虑轴压比影响的预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能试验研究

通过3个不同轴压比的预应力混凝土扁梁框架内节点试件的低周反复荷载加载试验,对节点的破坏形态、滞回曲线、延性、耗能能力以及刚度退化等抗震性能进行了初步研究,并着重探讨了轴压比对预应力混凝土扁梁框架内节点抗震性能的影响规律.     

机械连接预应力实心方桩承台节点抗震性能试验研究

预应力管桩在高烈度抗震设防地区已禁用,而普通钢筋混凝土方桩成本较高。首先针对卡扣式机械连接预应力混凝土实心方桩、PHC管桩和普通钢筋混凝土方桩与承台处的节点进行拟静力试验,并利用试验数据针对Park-Ang损伤模型进行了修正,进行了损伤指数分析。研究结果表明:预应力方桩比普通钢筋混凝土方桩的抗裂性能明显好,而预应力混凝土实心方桩承台节点耗能能力和延性低于预应力管桩和普通钢筋混凝土方桩;截桩施工导致桩端部损失部分预应力,相比较未截桩试件屈服荷载和极限荷载均减小,节点裂缝开展较早,损伤较未截桩试件严重;增配普通钢筋试件的滞回曲线比较饱满,水平承载能力和位移延性得到提升,节点抗震性能得到提升与改善;预应力混凝土实心方桩损伤前期较小,而一旦发生损伤后,损伤指数发展较快。     

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。     

钢筋混凝土核心筒水平双向抗震性能研究

本文利用ABAQUS有限元分析软件,对双向水平往复荷载作用下的钢筋混凝土核心筒进行非线性分析,将所得结果与现有试验结果对比验证,明确了其破坏形态、承载力、刚度退化和耗能能力等抗震性能。研究结果表明,两个方向受力的耦合作用会导致刚度退化的加剧,降低其抗震性能;通过分析轴压比、连梁跨高比和截面长宽比等参数,并与单向加载下的结果对比,发现轴压比和连梁跨高比均是影响筒体破坏形态的重要因素,且两个方向的刚度差异则会导致筒体变形能力与延性有较大的降低;给出了考虑加载方式、洞口大小以及混凝土强度影响的核心筒在压、弯、剪、扭复合状态下的承载力计算公式,并与现有试验结果对比,吻合较好。     

锚定式方钢管混凝土柱与钢梁节点抗震性能试验研究

通过低周反复加载试验对6个锚定式方钢管混凝土柱-H形钢梁节点进行了试验研究,研究了不同轴压比情况下节点的破坏模式、延性、耗能性能、强度及刚度退化等。试验结果表明,破坏之前节点具有良好的滞回性能、延性及耗能能力,满足现行抗震规范的要求。锚定式方钢管混凝土梁柱节点可以用于拉力较小的节点。文中提出了有关的设计建议。     

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。     

方钢管混凝土柱—钢梁节点受力性能影响因素数值分析

针对带内隔板的方钢管混凝土柱—钢梁节点的具体情况,建立同时考虑大变形的几何非线性、高强螺栓连接的面—面接触非线性、材料非线性等三重非线性因素的有限元分析模型,研究节点在单调加载和低周反复加载作用下的受力机理,着重分析了钢材强度、混凝土强度等级变化、轴压比大小等因素对节点单调加载和低周反复加载下受力性能的影响,为该节点设计提供理论依据。     

仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点抗剪承载力研究

为了研究仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点的抗震性能以及轴压比和节点约束效应对节点核心区抗剪承载力的影响,对4个全焊双梁-柱节点进行了水平低周反复加载试验。将节点域分为上、中、下3个小核心区,通过观测试件在侧向力作用下的破坏形态,研究双梁-柱节点的受力机理,得到节点域下核心区的剪力-剪切变形滞回曲线。从试验的滞回曲线可以看出,节点下核心区最先屈服且下核心区剪切角最大,上核心区次之,剪切变形发展均较为充分。试验结果表明,仿古建筑圆钢管柱-工字钢截面双梁节点破坏形式主要为沿节点下核心区对角线的剪切破坏。根据试验和理论分析结果,提出一种考虑轴压比和约束效应影响的双梁-柱节点的抗剪承载力计算公式。     

桩基瞬态动测响应的数学模型及基本特性

根据桩在瞬态激振方式下的阻尼波动方程,本文分别给出端承柱与浮承桩的振动初始条件和边界条件,并导出了两类桩瞬态动测响应的数学模型.通过与试验桩实测响应的对比,证明所建立的数学模型是正确的.文中还分析和讨论了桩的瞬态动测响应的五个基本特性,为动力测桩的参数估计提供了较严格的理论依据.     

基桩桩身完整性检测中的影响因素浅析

近年来,桩基础的广泛应用带动了检测技术的进一步发展,基桩检测技术也越来越受到人们的重视.本文从反射波理论出发介绍了反射波法的基本原理,指出了桩身完整性的判定标准,并系统的分析了基桩检测中的多种影响因素.本文通过分析和总结,指出了反射法测桩存在的不足,并提出了相应的注意事项及解决办法.     

Centrifuge modelling of raked piles

Inclined piles are prohibited by many codes in seismic areas. Nevertheless the battered effect has not yet been clarified because very few data are available. The present work is a comparison, at reduced scale in the centrifuge, of the response of two simplified pile groups: a 1 × 2 vertical piles and 1 × 2 pile group with one inclined pile. Two configurations are considered: end-bearing and floating pile group, both with pile heads rigidly fixed with a massive cap. First, repeatability tests under horizontal cyclic loading were performed on both floating pile groups. Secondly, repeated horizontal impact tests were performed on both end-bearing pile groups. These impact tests, which highlight the influence of inclined piles on the inertial response of a group, are a first step for the more complex analysis of the performance of such groups under seismic loads where inertial and kinematic interactions are combined. The first part of this work revealed the influence of sand structure around the inclined pile tip on the repeatability of the tests performed on floating pile groups. The second part highlighted differences in the dynamic response between the two end-bearing pile groups through measurements of the pile cap acceleration, the bending moment profile and the axial load in the piles.     

Investigation of a cyclic laterally loaded model pile group

In certain regions of the world, designing deep foundations to withstand seismic loading is a reality. Seismic loading of structures and foundations reaches its most critical state as a cyclic lateral force. The response of soils and foundations to repetitive lateral forces is highly complex, relegating most design methods to be based upon overly conservative rules-of-thumb. The primary objective of this research was to analyze the mechanics of seismic loading on pile groups in clay soils. To achieve this a model testing facility was constructed to house a fully instrumented 1×5 model pile group that was subjected to cyclic lateral loading. An empirically based method for pile group design is suggested based upon the results generated from model pile group testing.     

考虑强震激励的某核岛厂房非岩性地基不同处理方案的对比研究

如何选取非岩性地基的处理方案对于不满足抗震适应性要求的核岛厂房地基而言具有重要的工程实用价值。结合国内某内陆核电不符合抗震适应性要求的实际厂址条件,给出地基处理方案评价的数值计算模型及分析过程。首先针对该核电工程实际项目,提出嵌岩桩、CFG桩及水泥土搅拌桩三种地基预处理方案,并以规范法验证处理后地基的承载力要求;进而通过建立非岩性地基条件下的桩-土-结构动力相互作用计算模型来综合考虑各方案对核岛厂房的地震响应影响,其中通过引入黏性人工边界和能量传递边界模拟无限地基辐射阻尼效应,采用等效线性法描述近场地基非线性特征,并基于上述有限元模型以全耦合方式考虑群桩效应的影响;最后从满足厂址地基适应性和经济效益两方面进行综合评价,给出针对本工程的最佳设计方案。该分析方法及研究成果可为类似条件下的核岛厂房非岩性地基处理方案的比选问题提供借鉴与参考。     

桩土共同作用下桩长对结构抗震性能影响分析

桩基础是松软深厚地基上高层建筑的主要基础形式,其长度直接影响高层建筑的抗震性能。尽管桩基础有较广的应用范围,但桩长与结构整体抗震性能的相关性研究还颇为少见。根据上海某高层建筑地基基础结构数据建立软土地基上桩基础高层建筑平面动力有限元计算模型,以横观各向同性材料模拟软土地基,弹性阻尼人工边界模拟地基半无限体,薄膜单元模拟桩土间接触滑移性能,并考虑桩-土-结构共同作用,采用上海地铁某车站地震监测数据作为地震波输入,在其他条件不变的情况下选择各种桩长进行计算,根据计算结果分析讨论在该模型条件下桩长选择对上部结构以及桩基础整体抗震性能的影响,提出优化方案。     

Nonlinear analysis for dynamic lateral pile response

An analysis of pile lateral response to transient dynamic loading and to harmonic loading is presented allowing for nonlinear soil behavior, discontinuity conditions at the pile-soil interface and energy dissipation through different types of damping. Furthermore, the effect of neighbouring piles is taken into account for piles in a group. The validity of the approach was examined and a reasonable agreement with field tests and more rigorous solutions was found. Equivalent linear stiffness and damping parameters of single piles and interaction factors for approximate nonlinear analysis are presented.     

Nonlinear lateral interaction in pile dynamics

A model for pile lateral response to transient dynamic loading and to harmonic loading is presented allowing for nonlinear soil behaviour, discontinuity conditions at the pile-soil interface and energy dissipation through different types of damping. The approach is used to establish equivalent linear stiffness and damping parameters of single piles as well as dynamic interaction factors for approximate nonlinear analysis of pile groups. The applicability of these parameters to the pile-group analysis was examined, and a reasonable agreement with the direct analysis was found. The superposition technique may be used to analyze the response of small pile groups. Also, the dynamic stiffness of pile groups is greatly affected by both the nonlinear behavior of the soil and the slippage and gapping between the pile and soil. For a basic range of soil and pile parameters, equivalent linear stiffness and damping parameters of single piles and interaction factors for approximate nonlinear analysis are provided.     

高应变法检测预应力管桩接口探讨

由于施工人员没有按有关规范要求施工,预应力管桩锤击法沉桩过程中接口经常出现质量问题,导致接口处出现断桩情况,高应变法检测此类缺陷有明显优势。预应力管桩接口处断桩虽然不影响竖向承载力,但能否继续使用则要看它的用途。以一些工程检测实例,分析预应力管桩桩身与接口处断桩问题在高应变法检测中的表现。     

水平荷载作用下PCC桩群桩效应数值分析

采用三维弹塑性有限元方法,研究了PCC桩群桩在水平荷载作用下的工作性状。比较了PCC桩群桩和等截面实心圆形桩群桩的水平承载力和群桩效率,得到了PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距;分析了桩距、桩数、桩顶约束条件对PCC桩群桩效率的影响。研究表明,PCC单桩和群桩的水平承载力都较等截面实心圆桩大;PCC桩纵、横向群桩效应的临界桩距分别约为外径的7.4倍和2.8倍;桩距愈小、桩数愈多,PCC桩群桩效率愈小,当设计桩距小于临界桩距时,应考虑群桩效应;PCC桩桩顶固接或铰接时,弯矩分布和承载力差异较大,设计中可以通过改变桩顶的约束条件来协调桩身受力性状。