高强高性能混凝土损伤的细观数值演化

在细观层次上,混凝土可以被看作由水泥基、分散粒子和界面过渡层组成的三相复合材料。首先,基于骨料分布和形态的随机特性,将瓦拉文公式推广应用于确定二维混凝土试件截面凸多边形骨料分布,提出圆形骨料模型中以圆骨料的面积为控制参数,以圆内接多边形为基架的凸多边形随机骨料算法。进而以C80高强高性能混凝土为例,对数值试样进行单轴受压的数值模拟,得到相应的应力-应变曲线和损伤演化图。数值模拟结果与物理试验结果对比表明本文提出的数值模型合理可行。     

高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究与数值模拟分析

通过对6个L形和6个一字形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙进行拟静力试验和OpenSees有限元模拟相结合的方法,研究构件的抗震性能,得到试件的破坏形态及滞回曲线,骨架曲线,承载力等性能指标,并模拟分析了同高厚比下试件的轴压比依次从0.1增加到0.6,的抗震性能。结果表明:在低周往复荷载作用下试件主要为弯剪破坏;OpenSees能较好的模拟高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙的弹塑性行为,试验结果与数值模拟结果吻合较好;采用高强钢筋高强混凝土使试件承载力显著提高,极限位移增大;承载力随轴压比提高,但高轴压比下腹板受压时易造成试件的迅速破坏,承载力迅速降低,提高配箍率使试件承载力提高,且能延缓试件端部损伤,提高试件后期的塑形变形能力。     

钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

本文设计了1片普通混凝土剪力墙试件和5片混杂纤维混凝土剪力墙试件,进行低周往复加载试验,研究混杂纤维混凝土分布位置和高度对剪力墙抗震性能的影响。根据拟静力试验数据,分析了墙体试件的滞回曲线、骨架曲线及关键点、位移延性、刚度退化性能、耗能能力以及关键位置钢筋应力应变分布情况。结果表明:（1）剪力墙试件中采用混杂纤维混凝土的区域以均匀的水平裂缝为主,有效控制了剪力墙的斜裂缝的产生,最终表现出弯曲破坏模式。（2）相比混杂纤维混凝土分布在约束边缘区域,混杂纤维混凝土分布在底部的试件滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。（3）混杂纤维混凝土分布高度越高,滞回曲线越饱满。当分布高度大于0.3h （h为全长）时,混杂纤维混凝土分布高度的提升对承载能力和变形能力的影响较小。（4）混杂纤维混凝土的掺入提高了剪力墙的抗剪性能,在一定程度上可替代水平分布筋。     

CFRP布约束增强高强混凝土柱抗震性能数值分析

采用地震工程开源模拟软件OpenSees（Open System for Earthquake Engineering Simulation）对CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料）布加固高强钢筋混凝土方柱的抗震性能进行了数值分析。采用Steel02Material和Concrete02Material材料本构模型模拟了CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能;在此基础上,进一步研究了轴压比和剪跨比这2个因素对试件抗震性能的影响。将所得数值分析结果与相同条件下的试验结果对比后发现：基于Steel02 Material和Concrete02 Material材料本构,利用OpenSees,可以较好地模拟CFRP布加固高强混凝土方柱的抗震性能,并且与试验结果（滞回曲线、骨架曲线、水平承载力和位移延性系数）能够较好地吻合,从而说明该数值分析方法还可以准确地反映出轴压比和剪跨比对高强混凝土柱抗震性能的影响规律。     

高强箍筋高强混凝土墩柱弯剪数值分析模型

在高强混凝土墩柱中配置高强度约束箍筋可有效提高其抗震能力,本文发展了适用于高强箍筋高强混凝土墩柱滞回性能模拟的弯剪数值分析模型。在普通钢筋混凝土墩柱弯剪数值分析模型的基础上,对22个具有典型弯剪破坏特征的高强箍筋高强混凝土柱试验结果进行分析,验证了Elwood剪切破坏面对高强箍筋高强混凝土墩柱的适用性。基于Open Sees数值分析平台建立了墩柱的弯剪数值分析模型,使用Elwood剪切破坏面监测墩柱的剪切破坏时刻。模拟了6个发生弯剪破坏的高强箍筋高强混凝土墩柱滞回曲线,并与试验结果进行对比。结果表明,模拟滞回曲线与试验结果吻合良好,数值模型对高强箍筋高强混凝土墩柱的强度、变形能力、残余位移等具有较好的模拟精度。模拟得到的弯曲、剪切及纵筋拔出等各变形成分也与试件的弯剪破坏特征吻合。     

高强钢筋高延性纤维增强混凝土框架结构的屈服机制和抗震性能

为了对混凝土框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,在框架柱中配置高强钢筋,并将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位。结构柱中的高强钢筋用来减小结构的残余变形,FRC材料用来增加结构的耗能能力和损伤容限。设计了三个框架,采用动力弹塑性时程分析方法进行分析。研究结果表明,采用高强钢筋提高了结构的整体承载能力,在层间侧移角达到3%之前避免了柱铰的出现(包括底层柱底),并且减小了结构的残余变形;预期损伤部位采用FRC材料能够提高结构的塑性耗能。     

钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框组合剪力墙是一种新型组合剪力墙。本文进行了2个1/4缩尺的高强混凝土剪力墙模型的低周反复荷载试验,模型1为普通钢筋混凝土剪力墙,模型2为钢管混凝土边框组合剪力墙。在试验研究基础上,对比分析它们的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。研究表明,钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高。     

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。     

活性粉末混凝土板抗冲击性能试验研究

为了研究常温养护条件下活性粉末混凝土(RPC)板的抗冲击性能,对3块RPC板和3块普通钢筋混凝土(RC)板进行14 m高度下的落锤冲击试验,利用高速动态采集系统对落锤冲击过程中动态加速度和动态支座反力、混凝土板的应变进行采集,通过记录数据并对比分析了RPC板和RC板抗冲击性能的差异。试验结果表明:与普通RC板相比,RPC板的落锤冲击持续时间明显延长,冲击速度增大,冲量明显增加;冲击加速度峰值、平均冲击力及最大冲击力均减小;RPC板四角所承受的动态反力幅值明显大于RC板;RPC板的最大应变均大于RC板。分析混凝土板的破坏情况,发现RPC板正面接触冲击部位只出现较小的冲击坑,未出现RC板的穿透性破坏,且RPC板背面的裂缝数量均少于RC板,宽度也明显小于RC板。试验结果,表明常温养护条件下RPC板的抗冲击性能明显高于RC板,且随着钢纤维掺量的增加,RPC板的抗冲击性能逐渐增强,相比较于普通混凝土,RPC材料更加适用于受落石冲击危害的地区。     

L形高强钢筋高强混凝土短肢剪力墙抗震性能试验研究

L形短肢剪力墙由于其肢短的特点,已经广泛应用于民用建筑的外围结构。为研究使用高性能材料加强后的新型L形短肢剪力墙的抗震性能,本文基于不同轴压比、高宽比和配箍率,设计制作了六片短肢剪力墙试验模型,对其进行了低周往复荷载试验,根据试验结果,对试件的滞回性能、刚度退化、破坏形态、耗能能力等抗震性能指标进行分析与研究。结果表明:高强材料的使用提高了试件的整体承载能力;在满足最小配箍率的前提下适当增大配箍率有利于提高试件的承载力和延性;轴压比大小是影响试件破坏形态的主要因素,随着轴压比逐渐增大,试件趋于脆性破坏;高厚比大小是影响试件抗震性能的次要因素,其影响程度主要根据工程实际情况来确定,但可以肯定的是,较大高厚比有利于提升墙体的稳定性和承载能力。     

高强高性能混凝土剪力墙的研究现状及展望

对国内外高强高性能混凝土剪力墙的研究现状进行了综述与分析,内容涉及高强高性能混凝土剪力墙的抗震性能试验、有限元分析理论、抗震设计方法和抗火研究等方面.重点阐述了轴压比、剪跨比、配筋率、混凝土强度等级等因素对高强高性能混凝土剪力墙力学性能的影响;同时,结合高强高性能混凝土剪力墙在实际工程中的应用情况,提出了一些亟待解决的问题.     

高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙抗震性能试验研究

对6片配置HRB500高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙进行低周反复荷载试验,通过改变试件的轴压比、截面高厚比和墙肢端部箍筋间距,研究其破坏模式、承载力,变形能力、延性、滞回性能和耗能能力.试验结果表明:高强钢筋高强混凝土一字形截面短肢剪力墙的破坏模式为弯曲破坏为主的弯剪破坏;墙肢端部密配高强箍筋可以对短肢剪力墙提...     

型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

通过20个型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验对其受力性能进行了研究，分析了剪跨比、轴压比、配箍率以及混凝土强度对型钢高强混凝土柱延性的影响，提出了不同剪跨比、不同配箍率的型钢高强混凝土柱的轴压比限值。其中，剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值由大、小偏心界限破坏时力的平衡条件并结合试验结果确定，而剪跨比小于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值则通过与剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的延性对比加以确定。     

三级配混凝土梁在动荷载作用下的数值模拟

从三级配混凝土的细观层次出发,将梁的纯弯段视为由水泥砂浆,粗骨料及两者间的粘结带所组成的复合材料.采用既考虑应变率强化效应又计及损伤弱化效应的动力本构模型反映细观单元的损伤退化.通过自编的以位移控制的有限元程序对三级配混凝土梁在冲击荷载和三角形循环荷载作用下的破坏机制进行了数值模拟,给出了相应的应力-应变曲线和动弯拉强度.研究结果表明数值模拟所得的结果与实验结果吻合较好.     

钢管高强混凝土柱抗震性能的试验研究

本文对钢管高强混凝土柱进行低周反复水平荷载作用的试验,得到了不同轴压比情况下的滞回曲线及骨架曲线,讨论了钢管高强混凝土柱压弯承载力计算公式的适用性。结果表明,钢管高强混凝土柱具有很高的承载力及良好的抗震性能。     

超高强混凝土短柱抗震性能的试验研究

通过对12根剪跨比λ=2．0的超高强混凝土短柱在低周反复荷载下抗震性能的试验研究,分析了其破坏形态,并研究了轴压比和配箍率对试件滞回特性和抗震延性的影响,提出了满足一定延性要求（μ△≥3．0）超高强混凝土短柱的轴压比限值和箍筋加密区的最小配箍特征值的建议值。该值可为现行规范的修订提供参考。     

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。     

型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点抗震性能试验研究

通过4个型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件和1个高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点试件的低周反复荷载试验,主要研究配钢形式、轴压比和连梁结构类型对节点的滞回特性、变形能力及耗能能力等性能的影响。结果表明:型钢高强混凝土短肢剪力墙-连梁节点的滞回曲线饱满,承载力、刚度以及抗震性能较高强混凝土短肢剪力墙节点均有所改善,所有试件的延性均小于3,极限层间位移角均小于1/100,等效黏滞阻尼系数在0.17～0.24之间,表现出其延性和抗倒塌能力较差,耗能能力较好。     

装配式双钢套管内置高强混凝土组合剪力墙及其试验验证

提出一种适用于高层建筑的新型装配式双钢套管内置高强混凝土(FDSHC)组合剪力墙,并通过试验验证其抗震性能.通过6个两层 FDSHC组合剪力墙试件的压G弯G剪滞回试验和6个单层FDSHC组合剪力墙试件的拉G弯G剪滞回试验,分析试件的破坏特征和滞回性能,研究轴力、钢管混凝土截面含量比、偏心距、外钢管是否焊接对新型墙体抗震性能的影响.结果表明,FDSHC 组合剪力墙试件的破坏形态为弯剪复合破坏,其在压(拉)-弯-剪复合受力作用下具有较高的承载能力,滞回曲线饱满,耗能能力和整体装配性能良好.轴压比越大(轴拉比越小),峰值强度越高;偏心距越大,耗能能力越弱;钢管混凝土截面含量比和外钢管是否焊接的影响不明显.相对于传统装配式混凝土剪力墙,FDSHC组合剪力墙具有“易装配、高承载、低成本”的优点和优越的抗震性能,有望在装配式高层建筑中推广应用.     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。