基于OpenSEES的低配筋率板柱节点极限冲切承载力与破坏准则分析

为研究低配筋率与不同尺度钢筋混凝土板柱节点的极限冲切承载力及破坏准则,基于Open SEES计算平台对3组不同尺寸(足尺、缩尺和2倍尺寸)的低配筋率板柱节点试件进行网格梁模型建模及参数分析,计算结果和试验结果吻合较好,表明该网格梁模型对低配筋率和不同尺度的板柱节点抗冲切性能模拟的适用性。将利用Muttoni的破坏准则、中国规范的极限承载力计算结果及试验数据进行对比分析。研究表明:破坏准则和中国规范在低配筋时计算结果与试验结果均存在显著差异,但中高配筋率破坏准则表现较好的适应性,建议我国规范修订中适当参考Muttoni所提出的破坏准则。当低配筋率时,由于尺寸效应造成板柱节点的抗冲切承载力和延性随着板厚的增加而降低。     

圆钢管约束灌浆料抗局部冲切承载力影响因素分析

基于圆钢管约束灌浆料抗局部冲切试验研究,分析了约束作用下灌浆料抗冲切承载力及破坏形态的影响因素及程度。主要考察因素有灌浆料强度、冲切角、弹簧环、圆钢管高度及壁厚等因素。结果表明,冲切角和钢管高径比对抗冲切承载力及破坏形态影响显著,弹簧环数量对提高承载力影响较小,通过分析为高强灌浆料的推广应用及承载力验算提供理论参考。     

考虑不同配筋率影响的板柱节点抗冲切性能分析

冲切破坏是钢筋混凝土板柱结构的主要破坏形式。通过对ACI318-08、Eurocode 2、GB50010-2010等规范中关于板柱节点受冲切承载力计算公式的对比分析,发现对于板中配筋率的影响可否忽略以及影响程度等问题的考虑并不统一。为深入研究配筋率对板柱节点抗冲切性能的影响,在考虑材料和几何非线性的基础上,通过有限元软件OpenSEES对5个配筋率分别为0.5%(2个)、0.99%、2.0%及3.0%的板柱节点试件进行数值模拟和参数分析,对比分析各试件的承载力、刚度变化过程及破坏特征,发现模拟结果和试验结果吻合较好。研究表明:配筋率是进行板柱节点抗冲切设计不可忽略的影响因素,建议在规范修订中考虑此参数。最后还分析了其抗震性能及混凝土强度对抗冲切承载力的影响。     

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。     

钢纤维掺量对钢筋混凝土桥面板冲切性能影响

通过对钢纤维体积率为0和0.38%的双向板试件进行冲切试验,得到试件的破坏形态、钢筋和混凝土荷载-应变规律等,进而量化评估钢纤维掺量对钢筋混凝土桥面板冲切性能的影响。结果表明:钢纤维体积率为0与0.38%的试件相比,相同荷载作用下后者的钢筋、混凝土应变较小;首条裂缝的出现时间推迟;试件在冲切破坏时挠度变形较大且板底表面混凝土脱落较少。     

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。     

地震区混凝土框架柱塑性铰区剪切抗力延性设计试验研究

允许钢筋混凝土框架柱端出现塑性铰但又不形成柱铰破坏机构是一个十分现实而又未得以很好解决的课题。通过10个钢筋混凝土框架柱构件抗震剪切抗力的试验研究,明确了加载全过程框架柱构件中箍筋与混凝土的抗剪贡献及比例,并根据相关试验资料,提出了反复荷载下框架柱抗剪承载力随构件延性系数的变化关系,并提出了框架柱塑性铰区抗震剪切承载力延性计算公式,部分成果已为修订《混凝土结构设计规范》采用。     

疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁承载力理论计算方法

锈蚀钢筋混凝土的疲劳破坏是在钢筋锈蚀和疲劳荷载共同作用下造成的结构破坏,其危害巨大。准确获得锈蚀钢筋混凝土构件在经历若干次疲劳荷载作用后的实际承载能力更是具有重要的现实意义。本文在理论上对疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁承载力进行分析。首先,考虑锈蚀因素对钢筋混凝土梁承载力的影响;其次,考虑疲劳荷载作用对钢筋混凝土梁承载力的影响;最后,考虑上述两种因素的影响,修改现行规范的未锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力公式中的钢筋屈服强度及截面面积,获得若干次疲劳荷载作用后锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的理论计算公式。     

对美国桥梁抗震规范中桥墩抗剪强度计算公式的评价

按照能力设计思想，必须防止延性构件内部发生脆性剪切破坏，以确保塑性铰的转动能力。本文对美国ATC－32、Caltrans规范及Priestley建议的抗剪强度计算公式进行了比较，并结合一座在1994年Northridge地震中发生剪切破坏的桥梁，按照这三者公式分别进行了剪切强度评价。可以得出结论，ATC－32和Caltrans规范的抗剪强度计算公式相对保守，但对低延性墩的评价却偏高。Priestley等人建议的公式能较真实地反映剪切破坏机理。     

圆钢管约束高强灌浆料局部冲切性能研究

以钢管混凝土暗柱连接节点为研究对象,通过试验研究和数值分析全面考察圆钢管约束高强灌浆料在局部冲切作用下的力学性能和工作机理。在试验的基础上,应用ABAQUS有限元软件,建立分段模型(Multi-Section Model简称"MSM"),对圆钢管约束高强灌浆料的6组试件进行了数值分析。将计算结果与试验结果对比分析,观察试件的破坏形态,并研究了冲切角、钢管高度、钢管壁厚和高强灌浆料强度等因素对试件极限承载力的影响。结果表明:试件沿冲切面,呈锥形破坏;数值模拟结果与试验结果吻合较好;增大钢管壁厚、灌浆料强度、钢管高度和冲切角均可提高极限承载力,其中冲切角的影响较为显著。     

SH波在地裂缝界面处的传播规律

在弹性力学和波动理论的基础上,运用时域和频域计算方法分析出平面SH波穿越地裂缝介质时的传播规律。通过引入地裂缝界面等效切向刚度等有关参数,对出平面波传播的频域及时域分析方法进行对比验证,分析地裂缝界面的等效切向刚度、入射波频率、入射角和裂缝面剪切强度对穿越地裂缝时出平面SH波的传播规律的影响。多个参数的交叉对比分析结果表明,等效切向刚度或入射角度越小,地裂缝界面的低通滤波效应越明显。裂缝面的剪切滑移导致透射波速在达到临界值时被截止。输入实际地震波时,随着透射系数的减小,透射波幅值减小不明显但波形变化较大;反射波幅值和波形将逐渐趋近入射波,但相位相对于入射波存在一定的滞后。为得到真实有效的波动传播规律,采用线性内插对波动时程数据进行处理,结果表明本文方法不会影响计算的精度。     

装配式钢筋混凝土结构竖缝抗剪承载力研究及国内外规范的比较

分析比较了国内外建筑规范及专家学者提出的关于装配式钢筋混凝土结构竖向齿槽接缝的抗剪机理及抗剪承载力计算公式,指出各种计算公式的可取与不足之处,提出了符合我国国情的设计公式,从而加速我国建筑规范的发展,促进我国规范与国际规范的接轨。     

叠合型PBL连接件推出试验及承载力研究

PBL连接件由于其较高的承载力和刚度,良好的延性和抗疲劳性能,在组合结构中被广泛应用。为进一步研究约束强弱对叠合型PBL连接件受力性能的影响,考虑贯穿钢筋直径、开孔孔径以及约束状态3个影响因素,设计制作7组叠合型PBL连接件,进行推出试验,观察试件的破坏过程和破坏模式。基于国内外推出的试验结果,量化分析了横向钢筋约束、贯穿钢筋直径及开孔尺寸等因素对PBL连接件受剪承载力的影响,建立了抗剪承载力计算公式。结果表明：PBL连接件孔内混凝土榫发生双面剪切破坏,贯穿钢筋产生弯剪变形,且内部混凝土榫剪切面平滑度和孔中贯穿钢筋的弯剪变形程度受到横向钢筋约束强弱的影响。配有贯穿钢筋及横向钢筋试件的荷载-滑移曲线均出现了二次强化效应,横向钢筋的约束使连接件荷载-滑移曲线峰值后保持稳定的持荷能力,显著提高了连接件的承载能力。考虑了横向钢筋约束非线性影响和多孔耦合作用的PBL连接件承载力计算公式具有更好的精度,可适用于有、无贯穿钢筋的构件设计,物理意义明确,应用范围更加广泛。     

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。     

结构抗震破坏准则研究综述

详细论述了国内外现有主要的结构抗震破坏评估准则的定义、公式,分析了各结构破坏准则的适用条件、优缺点。详细介绍了结构抗震破坏准则的发展历史及研究现状。论述了破坏准则与抗震规范之间的关系,并详细介绍了基于性能的结构破坏准则在相关规范中的应用,分析了结构破坏准则的研究趋势,在此基础上提出了对结构抗震破坏准则研究的展望。     

空斗墙抗剪性能试验研究及有限元分析

通过24片1/2模型的空斗墙墙体和3片1/2模型的实砌墙体,在低周反复荷载下试验,研究3种砌筑方式的空斗墙在2种高宽比、4种砂浆强度和2种竖向压应力的影响下,墙体的抗剪承载力和破坏模式。建立有限元分析模型,分析砌筑方式、材料强度、高宽比和竖向压应力对空斗墙抗剪性能的影响。研究表明:不同砌筑方式的空斗墙极限荷载接近,约为实砌墙体的60%～85%;抗剪承载力随着砖和砂浆强度的提高而增大;抗剪承载力随着高宽比的增大而减小,破坏模式从剪切破坏转变为弯曲破坏;当N/Nu=0.6左右时,抗剪承载力最大。在此基础上提出空斗墙的抗剪强度计算公式。     

PBL剪力键破坏形态及极限承载力试验研究

根据已有试验结果,总结了有贯穿钢筋类PBL剪力键（perfobond rib shear connector）的3种破坏形态,其中充分发挥承载力的破坏形态为贯穿钢筋剪切破坏。为了研究PBL剪力键的极限承载力,对4组21个试件进行了静载破坏试验,结合文献[10]的试验结果,研究了各种因素对PBL剪力键极限承载力的影响,提出了有贯穿钢筋类PBL剪力键极限承载力计算公式。结果表明：有贯穿钢筋类PBL剪力键的极限承载力主要与贯穿钢筋面积及强度有关,与混凝土强度、混凝土榫面积无关,横向钢筋面积及强度对其的影响较以前试验所得结果小。     

夯土墙在单调和反复水平荷载下的试验研究

通过对不同类型的夯土墙在单调荷载和反复荷载作用下的试验研究,分析了不同添加材料对夯土墙抗剪性能、抗震性能的影响,得到了夯土墙的裂缝开展规律、破坏特征、承载能力、延性及滞回性能。借用砌体结构的抗震承载力计算公式,给出了夯土墙抗剪、抗震计算的简化公式。     

土坯墙体抗剪承载力的改性试验研究

通过传统和改进土坯墙在单调荷载作用下的试验,得到土坯尺寸、改性泥浆及砌筑方式对土坯墙抗剪性能的影响,以及土坯墙裂缝的开展规律、破坏特征、承载能力、延性等力学性能。并在试验基础上,给出了传统和改进土坯墙抗剪承载力的计算公式。     

钢管混凝土构件轴向受拉机理和承载力研究

采用有限元软件ABAQUS建立了钢管混凝土柱的有限元模型,对10个钢管混凝土柱试件在轴向拉力作用下的受力行为进行了数值模拟,并通过与试验结果对比验证了模型的适用性和有效性。使用经验证的模型分析了轴向拉力作用下钢管混凝土构件的受力过程、破坏机理以及钢管和混凝土之间的相互作用,并根据分析结果提出了钢管混凝土构件受拉承载力简化计算公式。研究表明:钢管混凝土柱在轴向拉力作用下,钢管承担大部分拉力,最终的破坏形态为构件端部或者中部的钢管破坏;含钢率和钢材强度对钢管混凝土柱的抗拉承载力影响较大,而核心混凝土强度对抗拉承载力影响很小。