方钢管再生混凝土柱滞回性能试验与影响因素分析

为研究方钢管再生混凝土柱的滞回性能,以再生粗骨料取代率和轴压比为设计参数,开展6个方钢管再生混凝土柱试件的拟静力试验。观察试件的破坏形态,实测试件的滞回曲线,探讨设计参数对位移延性系数、强度、刚度和耗能系数等滞回性能指标的影响规律。研究结果表明:试件破坏形态与方钢管普通混凝土柱相似,方钢管底部鼓曲破坏,再生混凝土底部被压碎;试件的滞回曲线比较饱满,滞回曲线的形状从梭形发展到弓形;基于滞回性能指标需求,方钢管再生混凝土构件应用于工程承重结构之中是可行的;除刚度随轴压比的减小而减小外,其他滞回性能指标对现有的轴压比变化范围并不敏感。     

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。     

薄壁波纹钢管混凝土柱滞回性能试验研究

近年来,薄壁钢管混凝土柱由于其良好的力学性能和施工性能在各类建筑结构和桥梁上得到了广泛应用,但震害表明,普通薄壁钢管混凝土柱抗局部屈曲能力和屈曲后抗震性能较差。提出了一种薄壁波纹钢管混凝土柱,为了初步探索其抗震性能,以轴压比和截面形式为主要参数,进行了2根薄壁波纹钢管混凝土柱和2根普通薄壁钢管混凝土柱低周反复加载试验研究。主要结论如下:在轴压比相同的情况下,薄壁波纹钢管混凝土柱的滞回曲线明显要比其它两种截面形式的饱满;在相同位移时,薄壁波纹钢管混凝土柱的耗能能力明显好于方形和圆形的。三种截面形式的延性较接近且延性系数均超过3,且强度退化和刚度退化趋势和程度基本一致。综合分析,薄壁波纹钢管混凝土柱抗震性能较之圆、方形薄壁钢管混凝土柱的相当或稍好。研究结果可供城市高架桥的分析与设计参考。     

双钢板高强混凝土组合剪力墙滞回性能模拟

以3个双钢板高强混凝土组合剪力墙的拟静力试验为依据,运用OpenSees软件,建立了双钢板组合剪力墙的纤维模型。计算结果与试验结果的对比表明:基于OpenSees的纤维模型能较好地反映双钢板组合剪力墙在往复荷载作用下的滞回性能,具有较高的计算精度和运算速度,适用于双钢板高强混凝土组合剪力墙的抗震分析以及性能设计。     

再生混凝土组合砌体非线性有限元分析

为研究再生混凝土组合砌体这一新型结构的抗震性能,在水平低周反复荷载试验基础上,利用ANSYS有限元分析软件建立再生混凝土组合砌体的有限元计算模型,并进行低周反复荷载下抗震性能有限元分析。分析结果表明:与普通砖砌墙体相比,再生混凝土组合砌体的抗震性能明显提高,且随着再生混凝土墙体比例的增加,再生混凝土组合砌体的抗震性能随之增加。并且分析结果还验证了ANSYS有限元分析软件对再生混凝土组合砌体分析的可行性。     

加劲T形钢管约束混凝土柱滞回性能研究

异形柱框架结构较传统框架结构能有效地改善建筑内部的使用空间,但目前应用较多的钢筋混凝土异形柱结构在抗震性能方面限制较严,制约了其进一步的推广和应用。加劲钢管约束混凝土异形柱可有效提高核心混凝土的约束作用,改善其滞回性能。为研究加劲T形钢管约束混凝土柱的滞回性能,进行了2个T形组合柱的压弯滞回性能试验研究。试验结果表明:外包钢管越长,试件的承载力和延性也相应越高;相比T形钢筋混凝土柱,T形钢管约束混凝土柱的刚度、承载力以及耗能性能均明显提高;对拉钢筋加劲肋能有效限制钢管局部屈曲和阴角处钢管与混凝土脱开。提出了适合T形钢管约束混凝土柱的数值分析程序并将数值程序计算所得的水平荷载-位移曲线与试验曲线对比,吻合较好。     

圆钢管再生混凝土柱抗震性能影响因素有限元分析

为深入而全面地研究圆钢管再生混凝土柱的抗震性能,在试验研究和有限元分析的基础上,改变构件的设计参数,进行了27个足尺构件的有限元拓展分析。获取了滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能性能等抗震性能指标,揭示了设计参数对抗震性能指标的影响规律。结果表明:基于抗震性能指标需求,圆钢管再生混凝土应用于实际工程承重结构中是可行的。随着含钢率的增大,滞回曲线越来越饱满,峰值承载力和位移延性系数越来越大。随着钢材牌号的增大,滞回曲线越来越饱满,构件的峰值承载力增大,位移延性系数变化幅度远远小于5%,同级循环位移下构件的耗能系数逐渐减小。随着轴压比的增大,峰值承载力和延性减小,同级循环位移下各构件的耗能系数逐渐增大。     

钢骨及纤维增强混凝土异形柱中节点滞回性能

通过进行往复荷载作用下的T形钢骨、槽型钢骨、聚丙烯纤维、钢纤维增强的混凝土异形柱中节点试验研究,分析不同改善措施对混凝土异形柱中节点滞回性能影响。研究结果表明:在混凝土异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或掺入聚丙烯纤维、钢纤维均能使混凝土异形柱中节点的承载能力得到提高,使中节点的滞回特性得到改善。四种改善措施均能提高混凝土异形柱中节点受剪承载力,其中加入钢骨对提高混凝土异形柱节点的受剪承载力效果优于加入纤维的。     

冷弯薄壁型钢方钢管混凝土梁的滞回性能试验研究

进行了六片方形冷弯型钢钢管混凝土梁在反复荷载作用下的试验研究和非线性有限元分析,研究不同跨高比和截面宽厚比对冷弯型钢钢管混凝土梁的滞回性能、延性和耗能能力等的影响。结果表明:(1)方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;(2)跨高比和宽厚比会严重影响方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的滞回性能和延性;(3)建立的非线性有限元模型能够预测冷弯薄壁钢管混凝土梁的弹塑性行为和抗震性能,计算结果与实测结果基本吻合,可以进一步应用方型冷弯薄壁钢管混凝土梁的参数影响分析计算。     

反复荷载作用下矩形钢管混凝土柱的滞回性能研究

文中首先建立了钢管与核心混凝土界面的粘结-滑移滞回模型、考虑包辛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.考虑轴压比和截面高宽比两个因素,对19个矩形钢管混凝土试件进行了数值模拟计算,并对荷载-位移滞回关系进行了初步的理论分析.     

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。     

不同剪跨比下型钢再生混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢再生混凝土柱的破坏形态和抗震性能,进行了4个不同剪跨比的型钢再生混凝土柱低周反复荷载试验,观察了其受力过程及破坏形态,分析了剪跨比对柱的滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性、耗能及刚度退化等力学性能的影响.研究结果表明:根据剪跨比的不同,型钢再生混凝土柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、弯剪破坏以及弯曲破坏.随着剪跨比的增大,试件水平承载力降低,但滞回曲线愈加饱满,承载力下降越缓慢,刚度退化速率越慢,延性及耗能越好.总体上看,剪跨比较大试件的抗震性能较好,可以用于实际工程.     

防屈曲支撑的有限元模拟及滞回性能分析

结合防屈曲支撑拟静力实验的研究成果,本文采用有限元软件ABAQU S对其进行了数值模拟分析。在模拟过程中,应用金属Com b ine本构模型设置内芯钢板材料属性。该模型是对传统双线性本构模型的改进,模拟结果很好地符合了实验结果,同时验证了防屈曲支撑具有良好的减震耗能性能,其在轴向加载达到7倍屈服位移时,依然能保持良好的滞回特性。通过对模型中橡胶无粘结层的合理设置,研究了内芯钢板在失稳变形中无摩擦滑移与能量缓冲转化的形变特点。分析表明,当外包约束强度和刚度足够时,内芯钢板在受轴向压力时只发生多波微幅弯曲失稳;随着内芯钢材与外包有效约束间隙的增大,支撑的失稳波幅也随之增大,支撑承载力与耗能能力显著降低。     

外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的滞回性能研究

为研究外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,基于外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点低周反复荷载作用下的试验结果和有限元的模拟,分析了两类试验节点的滞回特性,提出外包钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的三折线恢复力模型及其特征参数的取值范围,并给出恢复力模型表达式。结果表明,试件具有良好的耗能能力,建立的恢复力模型骨架曲线与试验值接近;有限元与试验所得的滞回曲线及骨架曲线在弹性阶段吻合较好,随着荷载的反复,两者之间的差异逐渐增大。     

钢骨混凝土框架滞回分析研究

根据非线性有限元原理，编制了基于恢复力模型的钢骨混凝土框架滞回全过程分析程序。程序设计中考虑了材料非线性、几何非线性、预应力作用、轴力二次矩等因素的影响，并考虑了钢骨的特点。通过与已有钢骨混凝土框架试验结果的对比，验证了该程序的合理性。在此基础上，应用该程序对八榀钢骨混凝土框架进行了滞回分析，分析表明钢骨混凝土框架具有良好的抗震性能。     

钢管混凝土叠合转换柱抗震性能有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不同参数的108根钢管混凝土叠合转换柱(STRC-RC)试件进行了低周反复加载模拟分析。结果表明,钢管延伸高度对转换柱承载力影响不大,但对转换柱延性影响较大;随着轴压比的增大,转换柱承载力先增大后减小,同时,较大的轴压比限制了弯曲变形的发展,导致试件延性和变形能力更差;随着含钢率的增大,转换柱承载力不断增大,位移延性系数则先增大后减少,因此需要保证转换柱合理的含钢率;增大配筋率可以显著提高STRC-RC转换柱的承载力,但对STRC-RC转换柱的延性影响较小;改变配箍方式对转换柱承载力和位移延性系数影响都较小。转换柱破坏形态主要有剪切破坏和弯曲破坏两种。钢管延伸高度越小、轴压比越大、含钢率越大的转换柱越容易发生剪切破坏;钢管截断位置箍筋加密能有效控制剪切裂缝的发展。     

火灾后方钢管混凝土压弯构件滞回性能理论分析

采用数值计算方法,对ISO-834标准火灾作用后方钢管混凝土压弯构件荷载-位移滞回关系曲线进行理论分析,计算结果与实验结果吻合较好,并比较规程BS5400(1979)、LRFD-AISC(1999)、AU(1997)、EC4(1994)、GJB4142-2000(2001)、DBJ13-51(2003)在进行火灾后方钢管混凝土压弯构件往复荷载作用下极限承载力计算时的差异。在此基础上,对该类构件荷载-位移关系骨架线进行了参数分析,选用的参数包括含钢率、钢材屈服极限、混凝土抗压强度、轴压比、长细比、受火时间。     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

锈蚀钢筋混凝土框架柱滞回性能的数值模拟研究

以某钢筋混凝土框架柱为例,采用非线性有限元分析软件ABAQUS研究了框架柱在4种不同锈蚀程度(未锈蚀、轻微锈蚀、中等锈蚀和严重锈蚀)下的滞回性能,并与文献中描述的试验结果和框架柱的实际震害进行了对比。研究表明:钢筋锈蚀将导致框架柱的滞回承载力大幅度降低,而且随着锈蚀率的增大,这种承载力降低效应逐渐增强,其中锈蚀引起的钢筋与混凝土之间的粘结性能退化在这种滞回承载力削弱过程中起着重要的作用。就滞回曲线的特点来看,随着钢筋锈蚀程度的增大,框架柱滞回环的饱满程度降低、内缩增加,滞回曲线由弓形逐渐变成反S形,滞回环的包络面积变小,说明框架柱抗震耗能能力降低。     

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。