HPFL-粘钢加固RC空间框架梁对结构抗倒塌性能影响数值分析

高强钢绞线-聚合物砂浆(HPFL)-粘钢加固法能够有效改善既有结构性能,提高结构的承载力能力。结合框架抗倒塌性能试验结果,在验证了ABAQUS有限元模拟的准确性和可靠性的基础上,建立了HPFL-粘钢加固RC空间框架梁的实体有限元模型,研究了该加固方法对结构抗连续倒塌性能影响,并系统的分析了钢绞线直径、钢片强度及聚合物砂浆强度等参数对加固后框架抗倒塌性能的影响。研究表明:加固后的框架模型抗倒塌能力显著增强。同时,由于钢绞线穿过梁柱节点,有较强的锚固作用,明显影响倒塌指标和加固效果;钢片延迟了裂缝的出现和发展,在梁机制阶段起到的作用最大;聚合物砂浆增强钢绞线与原结构的粘结和传力作用。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土板的抗爆性能数值分析

为研究高强钢绞线网-聚合物砂浆加固混凝土板的抗爆能力,用混凝土HJC动力本构模型,建立了混凝土板、炸药及考虑空气介质影响的流固耦合有限元计算模型。用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,对在爆炸荷载作用下加固前、后混凝土板的破坏形态和抗爆性能进行了数值分析。研究结果表明：混凝土板用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,抗爆炸冲击能力明显提高。当小药量爆炸时,板顶、板底同时加固的效果明显优于板底单一加固;当药量较大时,板顶、板底同时加固的效果与板底单一加固相差不大。     

加固震损钢筋混凝土梁抗震性能研究

以地震损伤钢筋混凝土梁为研究对象,重点研究损伤、加固后的钢筋混凝土梁的抗弯、抗震性能及加固措施,首先对试件进行损伤试验;然后对损伤试件进行碳纤维加固和钢板加固,试验和数值分析加固试件的抗震性能。试件变化参数为纵向钢筋配筋率、加固方式等参数,对比分析加固前后试件的受力性能与变形特征,并对不同加固方案的效果进行分析比较。为我国建筑抗震设计规范和混凝土结构加固规范的修订提供试验和理论参考。     

碳纤维加固与钢板加固混凝土梁抗震性能对比

通过对地震损伤钢筋混凝土梁加固修复方法的研究,进行了不同配筋率的梁在水平低周反复荷载作用下的试验。对损伤后的梁进行了加固修复,并对加固修复梁在再次地震作用下的抗震性能进行了试验。主要研究内容:完成了6根试验梁的制作,并对其在位移控制下进行了水平低周反复荷载试验,重点研究了不同配筋率的钢筋混凝土梁碳纤维加固与钢板加固的抗震性能分析比较。     

基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法

针对当前钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估法未考虑不同建筑结构的抗灾差异,所求得的各项承载力参数不够客观,从而造成评估结果与实际检测结果差异大,评估精度低的问题,提出基于分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固性能评估方法。计算梁底初始拉应变、梁正截面极限抗弯承载力和钢筋混凝土梁正截面荷载挠度,然后设计分灾模式的钢筋混凝土梁抗弯加固,通过分析载荷与压应变、载荷与挠度以及剪力与位移变化,得到钢筋混凝土梁抗弯加固后各项承载力参数,输入各项梁承载力参数到ANSYS通用程序,利用该程序结合钢筋混凝土梁抗弯加固性能进行评估。通过进行仿真实验,结果表明加入分灾元件的钢筋混凝土梁抗弯加固性能有明显提高。将本文方法评估结果与实验实际评估结果对比可知,提出的评估方法与实际检测结果基本一致,评估精度准确性较高。     

钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁的抗震性能试验研究

通过2个钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁和1个未受火框架梁的对比试验,分析了低周反复荷载作用下钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁的加固效果,测试了各框架梁的抗震承载力、延性、破坏形态及其滞回特性。试验结果表明:(1)在反复荷载作用下,钢丝网复合砂浆加固受火后框架梁梁端顶部出现裂缝时间比未受火的框架梁早,梁端底部出现裂缝时间比未受火框架梁迟;(2)钢丝网复合砂浆加固受火1.5 h后试件的抗弯极限承载力与未受火试件基本相等,而钢丝网复合砂浆加固受火2 h后试件的极限承载力比未受火试件有所降低;(3)随着受火时间的增加,钢丝网水泥砂浆加固受火后框架梁的抗弯极限承载力下降;(4)钢丝网复合砂浆加固受火后框架梁的延性系数与受火时间关系不大,加固后的受火框架梁具有较好的抗震性能。     

CFRP加固半高填充墙短柱框架抗震性能试验研究

设置半高填充墙的钢筋混凝土框架结构在地震中极易发生短柱破坏,进而引起结构整体倒塌,为改善半高填充墙框架结构的抗震性能,制作了3组半高填充墙框架结构试验模型,采用不同方法对短柱外包(Carbon fiber reinforced polymer, CFRP)加固,分析了CFRP布条带加固模型和全包加固模型的延性系数、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力及破坏模式。试验结果显示：CFRP加固将半高填充墙框架结构的薄弱环节从短柱转移到填充墙,在填充墙完全破坏后框架结构表现为强柱弱梁型的节点破坏,外包CFRP加固将半高填充墙框架短柱破坏的脆性破坏模式转变为强柱弱梁型的框架延性破坏模式;全包加固后结构的初始刚度有所提高,条带加固可以大大提高结构的耗能能力,2种加固方法都能提高结构的延性和抗震性能。     

HPFL加固钢筋混凝土柱抗震性能影响因素分析

以加筋高性能砂浆(HPFL)加固钢筋混凝土柱水平低周反复荷载试验为基础,通过Open Sees程序建立加固柱的纤维有限元模型,并对模型的有效性和准确性进行验证。以加固柱的配箍率、配筋率、混凝土强度等级和钢绞线数量等为参数,分析了不同因素下加固柱滞回曲线、骨架曲线、承载能力及延性等的变化,系统研究了加固柱的抗震性能。结果表明:随着箍筋配箍率的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为5.4%~9.2%,延性提高幅度为10.6%~11.7%;随着纵筋配筋率的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为12%~28%,延性提高幅度为11%~15%;随着混凝土强度的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为6.3%~10.9%,延性提高幅度为13%~16%;随着钢绞线用量的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为4.4%~7.6%,延性提高幅度为2%~6%。     

横向预应力混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过4根加配横向预应力筋的钢筋混凝土梁和1根普通钢筋混凝土梁的对比试验,初步考察了横向预应力筋对提高钢筋混凝土梁抗剪性能的良好效果。研究结果表明:(1)加配横向预应力筋并施加适当预应力之后,钢筋混凝土梁的抗剪承载力提高70%以上,即使在不施加预应力的情况下,梁的抗剪承载力也约有40%的增长;(2)在横向预应力筋的总截面面积一定的情况下,采用直径较小的横向预应力筋和较小的间距,更有助于改善钢筋混凝土梁的破坏形态。     

纤维砂浆带加固砌体墙片的抗震性能研究

针对低烈度区砌体结构房屋抗震的需要,本文提出利用纤维砂浆带加固砌体墙的一种廉价抗震方案。运用有限元分析软件Ansys10.0进行数值模拟分析,探讨这种加固方案的可行性,并在此基础上进行试验研究。通过纤维砂浆带加固砌体墙片在低周反复荷载作用下的试验,对墙片的破坏特征、裂缝的发展过程、滞回特性、结构延性等技术指标进行对比分析,结果表明,采用纤维砂浆带加固砌体墙有助于提高墙体的开裂荷载,增加结构的延性,改善墙体的抗震性能。     

Seismic retrofit of reinforced concrete frames using buckling‐restrained braces with bearing block load transfer mechanism

A new method of retrofitting reinforced concrete (RC) frames with buckling‐restrained braces (BRBs) to improve frame strength, stiffness and energy dissipation is proposed. Instead of typical post‐installed anchors, load is transferred between the BRB and RC frame through compression bearing between an installed steel frame connected to the BRB, and high‐strength mortar blocks constructed at the four corners of the RC frame. This avoids complex on‐site anchor installation, and does not limit the allowable brace force by the anchor strength. Cyclic displacements of increasing amplitudes were imposed on two RC frame specimens retrofitted with different BRB strength capacities. In one of the frames, the bearing blocks were reinforced with wire mesh to mitigate cracking. A third RC frame was also tested as a benchmark to evaluate the retrofit strength and stiffness enhancements. Test results indicate that the proposed method efficiently transferred loads between the BRBs and RC frames, increasing the frame lateral strength while achieving good ductility and energy‐dissipating capacity. When the bearing block was reinforced with wire mesh, the maximum frame lateral strength and stiffness were more than 2.2 and 3.5 times the RC frame without the BRB respectively. The BRB imposes additional shear demands through the bearing blocks to both ends of the RC beam and column member discontinuity regions (D‐regions). The softened strut‐and‐tie model satisfactorily estimated the shear capacities of the D‐regions. A simplified calculation and a detailed PISA3D analysis were shown to effectively predict member demands to within 13.8% difference of the measured test results. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

水泥砂浆面层加固砌体墙抗震可靠指标研究

采用水泥砂浆面层加固方法加固砌体房屋是一种简单有效的方法。对比分析了《砌体结构加固设计规范》(GB 50702-2011)^[3]和《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116-2009)^[4]中钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的可靠性;对10片未加固低强度砖墙和20片单面钢筋网水泥砂浆面层加固低强度砖墙进行拟静力试验,分析了未加固和加固墙体的破坏模式和机理,并提出了适用于钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的抗震验算公式。研究表明：两标准的可靠水平差别较大,实际应用时,易产生矛盾;未加固墙主要发生沿阶梯形斜裂缝受剪破坏,加固墙主要发生沿通缝受剪破坏和沿阶梯形斜裂缝受剪破坏;建议公式的计算值与试验值吻合良好,未加固墙抗震可靠指标为2.2,加固墙抗震可靠指标为2.5～3.1;砂浆面层加固砌体结构可以显著提高结构的抗震性能。     

填充墙RC框架结构加固方法的研究现状及展望

综述了用于提高填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能和改善结构损伤模式的几类加固措施,从工艺、加固效果和破坏形式3个角度进行了分析。在建筑结构设计过程中,填充墙通常被视为一种典型的脆性非均质非结构构件,忽视了填充墙与RC框架之间的相互作用。地震调查报告表明,在结构遭受地震作用时,填充墙通常先于钢筋混凝土框架发生破坏,未经合理设计的填充墙RC框架结构将在地震作用下产生严重不良后果。试验结果和数值模拟分析结果证明,砌块的强度越低、砂浆的强度越高,结构的承载能力和刚度退化越慢、耗能能力越好。文中根据目前已有的建筑材料改性试验结果,从改性机理出发,分析了一系列有利于提高结构抗震性能的新型材料,并对结构的设计方案进行了探讨。     

In-plane shear behaviour of unreinforced and jacketed brick masonry walls

This paper deals with the results of cyclic load tests on masonry walls performed for the purpose of evaluation of in-plane shear behaviour and identification of shear strength, stiffness and energy dissipation. Eight walls in two series were assembled in laboratory conditions. The first series consisted of four unreinforced masonry walls constructed from solid clay bricks and lime mortar. The walls from the second series were strengthened by application of RC jackets on both sides. These were constructed of the same material and were characterized by the same geometry properties and vertical load levels as those of the walls from the first series. The main goal of the tests was to compare the behaviour of the unreinforced and strengthened walls under cyclic horizontal load. The results from the tests showed that the application of the strengthening method contributed to a significant improvement of the shear resistance of the jacketed walls. Analytical models were used to predict the shear resistance of the walls. Good agreement with the experimental results was obtained with a model based on tensile strength of masonry.     

汉中农村既有砌体房屋抗震加固技术研究

基于对汉中农村既有砌体房屋现状的调查了解,分析了汉中农村既有砌体房屋的建筑方式、建筑材料、建筑地段、灾后是否重建或修缮和房屋抗震设防状况等情况;查阅文献并检索出最新的提高农村砌体房屋抗震性能的四种抗震加固方法,比较这些加固方法的相关性能,从中优选出适合汉中农村既有砌体房屋现状、危险性等级、排危加固方法和加固目的的高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法,并对如何提高农村新建砌体房屋的抗震性能给出了建议。     

约束高强度Q460钢柱抗火性能分析

为了研究高强度约束钢柱在火灾下的反应,根据高强度结构钢Q460在高温下的力学性能参数,建立了约束高强度钢柱受火分析模型,得到了高强度约束钢柱在火灾下的轴向位移、跨中挠度、最大应力以及临界温度。采用有限元分析对理论结果进行了验证,两者吻合很好。利用验证过的该文计算方法计算了2种荷栽比、长细比和约束刚度比条件下的高强钢柱的抗火性能;采用CECS200：2006的力学性能参数计算了约束普通钢柱的抗火性能。通过对高强钢和普通钢的抗火性能分析发现,轴向约束明显降低钢柱的临界温度,长细比、荷载比越大,临界温度越低;高强钢的抗火性能要优于普通钢。     

采用非线性纤维梁单元法的钢管混凝土组合框架动力响应分析

钢管混凝土结构已经广泛应用于我国高层和超高层建筑中,为研究该类结构的抗震性能,分别采用分离模量法和统一模量法对某13层钢管混凝土框架结构进行抗震性能分析,研究不同地震波作用下组合框架的模态和多遇地震下的弹性动力时程,对比组合框架顶点位移反应、加速度反应、层间侧移及动力放大系数等。研究结果表明,分离模量法和统一模量法建模方法在分析钢管混凝土框架抗震动力特性上总体相差不大,但前者可以考虑材料弹塑性,从而对结构弹塑性进行分析,而后者在弹塑性阶段需要用全曲线表达式,尚需进一步的研究。     

Seismic strengthening of RC columns using external steel cage

Steel caging technique is commonly used for the seismic strengthening of reinforced concrete (RC) columns of rectangular cross‐section. The steel cage consists of angle sections placed at corners and held together by battens at intervals along the height. In the present study, a rational design method is developed to proportion the steel cage considering its confinement effect on the column concrete. An experimental study was carried out to verify the effectiveness of the proposed design method and detailing of steel cage battens within potential plastic hinge regions. One ordinary RC column and two strengthened columns were investigated experimentally under constant axial compressive load and gradually increasing reversed cyclic lateral displacements. Both strengthened columns showed excellent behavior in terms of flexural strength, lateral stiffness, energy dissipation and ductility due to the external confinement of the column concrete. The proposed model for confinement effect due to steel cage reasonably predicted moment capacities of the strengthened sections, which matched with the observed experimental values. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。