预应力FRP在混凝土结构中的应用研究与发展

介绍了国内外预应力FRP技术的研究现状,主要涉及了FRP材料的物理性能及预应力FRP筋作为结构受力筋和预应力FRP片材加固技术的国内外研究成果,最后对预应力FRP技术在国内的研究与应用提出了建议。     

预应力拱架结构地震响应的动力时程分析

以预应力拱架结构为研究对象,运用反应谱法和时程分析法计算了结构在地震作用下的响应,并与相应的静内力作了比较。结果表明,在预应力拱架结构的抗震研究中,需同时考虑水平和竖向地震作用。总结了结构地震响应的规律,为抗震设计提供有利依据。     

预应力锚杆(索)框架梁加固边坡的仿真试验分析

采用数值仿真试验方法研究了预应力锚杆框架梁支护体系中框架梁和锚杆的受力特点,为地震引发滑坡灾害的防治提供依据.研究结果表明:框架梁的弯矩在锚头处取得最大值, 且随锚固预应力的增加而增大,但并不呈线性关系;即使在相同土质条件和同一锚固预应力作用下,坡脚处框架梁的弯矩要高于坡顶;此外,锚杆的预应力均存在一定的损失,施加的预应力值越高,预应力损失越大,且坡脚锚杆的预应力损失比坡顶小.     

底部开缝预应力剪力墙结构力学性能的有限元分析

根据现浇混凝土结构与装配混凝土结构的耗能特点,建立了底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构模型,并采用数值模拟方法研究其抗震耗能性能,分析分布钢筋、预应力水平、轴压力等参数对其力学性能的影响,并与同类型整体现浇剪力墙进行了对比分析。结果表明：底部开缝后张拉预应力摇摆剪力墙结构具有一定的耗能能力,虽然相对于现浇剪力墙结构,其承载力较低,但变形能力较强,墙体损伤和残余变形较小,并且具有较好的自复位能力。     

预应力混凝土结构非线性地震反应分析

本文针对预应力混凝土与普通混凝土不同的受力特点,提出了适合于分析预应力混凝土结构抗震性能的非线性有限元模型。模型首先将混凝土结构离散为杆单元,然后对各杆单元按分层组合原理分成许多混凝土层、预应力钢筋层和普通钢筋层,计算混凝土分层单元、预应力钢筋和普通钢筋的应力和应变,最后,根据钢筋与混凝土之间的粘结－滑移关系高速钢筋变形,根据混凝土弹性模量调整结构及杆单元变形,通过对普通混凝土构件和三个预应力混凝     

后张无粘结预应力混凝土简支板抗火分析

预应力混凝土板因具备自重轻、跨度大等特点,广泛应用于建筑结构和桥梁结构中。但是,当这种结构受到火灾荷载作用时,其承栽能力就会大幅下降。在高温下,混凝土和预应力筋的力学性能都会劣化,进而造成板的大挠度变形甚至破坏。本文对后张无粘结简支预应力板建立了数值分析模型,其中混凝土和预应力筋采用实体单元模拟,受力筋和分布钢筋采用桁架单元模拟。模型中材料的力学特性和热工特性参数取自文献[15]。采用文献中的试验结果验证了该数值模型的可靠性,并进一步研究了混凝土受热膨胀系数、板的不同区域受火和不同的火灾场景等因素对火灾荷载作用下后张无粘结预应力混凝土简支板的挠度以及预应力的影响,得出了初步结论。     

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。     

部分无黏结预制预应力混凝土框架及其节点抗震能力研究

首先介绍了采用后张预应力筋将预制梁和柱构件拼装在一起组成的框架结构的基本形式及特点，接下来对两榀预制框架中节点进行了低周反复加载试验研究，并对一榀三层两跨框架结构进行了弹塑性静力分析，试验和理论分析结果表明经过合理设计的部分无黏结预制预应力混凝土框架结构能够满足抗震设防的要求，且卸载后残余变形较小，具有较强的恢复性能。     

预应力混凝土圆形储煤筒仓地震反应分析

使用ANSYS软件对一大直径预应力混凝土圆形储煤筒仓结构建立了有限元模型,以储料质量沿高度分布不变为原则,采用施加质量单元的方法模拟储料的分布,通过对预应力混凝土筒仓进行地震作用下的受力、变形分析,研究了预应力混凝土筒仓结构的受力性能及整体抗震性能,同时分析了筒仓结构地震作用简化计算方法的可行性.分析结果表明,水平地震作用对筒仓预应力结构部分的环向力无显著影响,预应力筒仓结构具有良好的抗侧力性能;同时,在结构基本振型指数选取合理时,采用底部剪力法估算筒仓水平地震作用是可行的.所得结果可为同类筒仓结构的地震反应分析提供参考.     

对角预应力拉索重组竹框架地震易损性分析

传统的竹（木）框架结构因其抗侧力性能差,导致地震灾害下损失较大。在竹（木）框架中增设对角预应力拉索,可以有效地提高其抗侧刚度。为研究重组竹框架结构中对角预应力拉索对结构抗震失效概率,采用增量动力分析（IDA）对其易损性进行分析。通过定义3个性能水平,以地震峰值加速度作为地震强度指标,结构的层间位移角作为结构响应参数,分析得到无对角预应力拉索的重组竹框架的地震易损性曲线。最后分析对角预应力拉索对重组竹框架,得到2种预应力水平下的地震易损性曲线,并与无对角预应力拉索的重组竹框架的地震易损性曲线进行了对比,研究对角预应力拉索对重组竹框架地震易损性的影响。     

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。     

横向预应力约束加固混凝土结构抗震性能研究进展

本文阐述了横向预应力约束加固技术在混凝土结构加固领域应用中的重要意义,并介绍了预应力钢板箍加固技术、预应力纤维片材加固技术、预应力钢绞线（钢丝绳）加固技术、形状记忆合金加固技术等横向约束加固方法在提高混凝土构件抗震性能方面的研究进展,为混凝土结构加固设计、施工和实际加固改造提供应用参考。     

设计变截面交叉柔性力学的模型在装配式钢构建筑梁柱预应力中的分析

为了提高装配式钢构建筑梁柱的抗震性能,设计一种变截面交叉柔性力学模型进行截面抗震性的预应力评估。方法中采用极限承载力约束进行抗震性分析,引入抗弯刚度软化系数进行误差修正,求出钢构建筑梁柱的荷载作用力矩,通过应力评估和结构解耦性设计,实现钢构建筑梁柱的抗震性评估。构建以钢材强度、延性指标和钢框架地震易损特征为约束参量的抗震性能分析函数,建立装配式钢构建筑梁柱开裂初始预应力预测方法,实现装配式钢构建筑梁柱预应力的准确评估。试验结果表明,所提模型能够对装配式钢构建筑梁柱的应力应变关系、屈服强度以及极限承载力进行准确计算,提高配式钢构建筑梁柱的抗震性能。     

Modeling cyclic loading behavior of jointed precast concrete connections including effects of friction,tendon yielding and dampers

Reversed cyclic loading behavior of jointed precast prestressed concrete beam‐to‐column connections are computationally modeled and validated against full‐scale experimental results. Response simulations are performed with and without supplemental high force‐to‐volume (HF2V) energy dissipation devices. The experimental specimen is a three‐dimensional corner connection of a jointed precast concrete frame structure, utilizing unbonded post‐tensioned tendons consisting of high‐alloy, high‐strength thread‐bars. The joint region is armored, to avoid damage, by providing steel plates at the beam–column (rocking) contact points. The analytical model of the connection is developed to include modifications for the effects of changing connection behavior. These effects are friction within the prestressing system, yielding of the prestressing tendons, reduction or elimination of prestress attributable to prior tendon yield, and directional dependence caused by an asymmetrical prestress system. Particular attention is given to developing a robust model that can accommodate small reversals in the displacement loading. The model is extended to incorporate the effects of the HF2V energy dissipation devices and the associated flexibility from the elements that connect the devices to the structure. Although the model is applied to the use of HF2V (lead extrusion) energy dissipation devices, it is general and can accommodate any non‐linear rate‐dependent damper. The computational model is based almost entirely on rational mechanics and shows good agreement with the full‐scale experimental observations. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

预应力混凝土冠梁计算模型

提出了一种基于预应力混凝土的基坑冠梁的计算模型,其基本原理是利用预应力的等效荷载作用,在基坑支护结构冠梁中采用预应力混凝土,对基坑支护结构提供主动支护作用。结果表明：采用预应力混凝土冠梁可以提高基坑支护体系坑顶的刚度,改善深基坑支护结构的受力,降低工程成本;计算模型简单,具有内撑和拉锚的功效,施工更方便,质量容易控制;预应力混凝土冠梁能够充分发挥预应力钢筋的抗拉作用,减小支护结构的顶部位移和增加悬臂式支护结构的支护深度;冠梁中的预应力钢筋能够回收和重复利用,经济环保。因此,预应力混凝土冠梁在基坑支护中具有很好的推广和应用价值。     

新型预制预应力混凝土框架结构有限元分析

为了研究新型预制预应力混凝土框架结构的抗震性能,本文采用ABAQUS软件对试验节点进行有限元分析,验证了建模方法的正确性,并以试验节点为原型,建立相应的两层两跨的新型预制预应力混凝土平面框架模型。采用低周往复加载方式分析了新型预制预应力混凝土框架结构和现浇框架结构的滞回性能,并模拟了新型预制预应力混凝土框架结构在不同的初始荷载、预应力筋数量及控制应力和U形筋配筋率下的滞回性能。结果表明,新型预制预应力混凝土框架和现浇框架的滞回性能非常接近;框架轴压比、预应力筋数量和U形筋配筋率对新型预制预应力混凝土框架的滞回性能有影响,而梁上荷载和预应力筋控制应力的影响较小。     

Experimental study on hysteretic behavior of prestressed truss concrete composite beams

<正>This paper describes an experimental study of the hysteretic behavior of prestressed truss concrete composite beams(PTCCBs) under cyclic loading.Five beam models were designed and tested,in which the testing parameters include the global reinforcement index β_0,the prestress levelλand the ratio of stirrupρ P_ss in the potential plastic hinge zones.Based on the test results,the failure mode and hysteretic behavior of the tested models are obtained.In addition,the P-△and sectional M- hysteretic models for the PTCCBs at the midspan are established.The P-△hysteretic model shows good agreement with the test results.     

爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究现状

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称"FRP"）具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳和低导热系数等优点,现已广泛应用于土木工程各领域。针对FRP约束钢筋混凝土结构的抗爆性能,通过综述近年来国内外爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应的研究现状及进展,表明FRP材料的约束对钢筋混凝土结构的抗爆性能有显著的提高作用。此外,从相关理论研究、试验研究和数值模拟3个方面介绍了主要成果。针对现有成果,对爆炸荷载下FRP约束钢筋混凝土结构动力响应研究提出了需要进一步研究和解决的问题,可为后续研究提供一定的参考。     

火灾作用下预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究

进行了两根足尺预应力型钢混凝土简支梁在火灾高温和竖向恒定加载耦合作用下的耐火性能试验,分析了试验梁的温度场分布规律、竖向变形特点和承载性能劣化过程。通过在试验梁端部预设压力传感器,实测了升温过程中梁端部预压力与升温时间的关系曲线。试验结果表明,预压力对火灾高温作用较为敏感,当标准升温100 min时预压力已降至初始预压力的一半,试验中一根梁出现了侧向弯曲变形。因此,对于预应力混凝土结构,火灾高温作用下应考虑构件可能的侧向变形影响。     

剪力墙的等效周期和等效阻尼比研究

结构弹塑性反应可用等效线性化方法中的等效刚度和等效阻尼比进行计算。为研究钢筋混凝土剪力墙的等效刚度和等效阻尼比,通过分析剪力墙的力-位移简化四折线滞回模型,推导了其屈服点和峰值点的等效刚度、等效周期和等效阻尼比的计算公式。为验证其准确性和适用性,采用提出的峰值点等效刚度、等效阻尼比公式和FEMA 440建议的公式,分别计算了42片钢筋混凝土剪力墙试件的等效刚度和等效阻尼比,并进行了对比分析。结果表明:提出的计算公式和FEMA 440建议的公式所得到的等效周期和等效阻尼比值与试验值比较吻合,因此,所提出的计算剪力墙的等效周期和等效阻尼比的公式较为合理。