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。     

方钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的非线性有限元分析

本文建立了方钢管混凝土框架结构的三维非线性有限元分析模型,用以研究方钢管混凝土框架在低周反复荷载作用下的抗震性能。该模型考虑了钢与混凝土的粘结滑移作用。通过与方钢管混凝土框架结构在低周反复荷载作用下试验所得的滞回曲线和刚度退化曲线的对比,发现该模型的计算结果较为精确,可以应用于方钢管混凝土框架的结构分析中。同时由试验和有限元分析计算的结果也可以得出结论,方钢管混凝土框架具有较好的抗震性能。     

复式钢管混凝土柱-钢梁节点的抗震性能有限元分析

复式钢管混凝土柱具有较高的抗压承载力,在强地震作用下具有很好的防倒塌能力,已广泛用于大跨度桥梁和超高层房屋建筑中。基于复式钢管混凝土柱-钢梁节点的试验研究,合理选择材料本构关系、破坏准则,采用ANSYS软件建立了有限元模型,以研究该类节点在低周往复荷载作用下的抗震力学性能。有限元模拟得到的滞回曲线及骨架曲线与试验结果吻合较好,从而验证了有限元模型的合理性。在此基础上,分析了钢梁及内外钢管在受力过程中的应力分布,探索了此类节点的传力机制及最终破坏形态;最后对该类节点进行参数分析,研究了钢梁强度等级、外方钢管柱强度等级、外方钢管柱壁厚及复式钢管混凝土柱轴压比对节点受力性能的影响,供此类新型节点的试验设计及工程应用参考。     

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。     

钢管自应力混凝土柱抗震性能试验研究

本文通过对水平反复荷载作用下4根钢管自应力混凝土柱和2根普通钢管混凝土柱的抗震性能试验研究,分析了两种钢管混凝土的荷载-挠度(P-Δ)滞回曲线和骨架曲线特点,从而进一步阐述了轴压比、自应力大小和混凝土强度等因素对钢管混凝土抗震性能的影响。试验结果表明,影响柱抗震性能的最主要因素是轴压比和自应力。随着轴压比的增加,钢管自应力混凝土位移延性系数下降;而自应力的存在不仅提高了反复荷载作用下钢管混凝土的极限水平承载力,同时也使其延性系数得到显著的增加。     

钢管再生混凝土框架的恢复力模型研究

为研究低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型,进行了1榀圆钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架和1榀方钢管再生混凝土柱-钢筋再生混凝土梁框架的拟静力试验。对实测试件的破坏机制和滞回曲线,采用位移幅值承载力突降的特殊处理方法,建立以相对屈服点、相对峰值点和相对破坏点为特征点并结合滞回曲线和刚度退化的三折线荷载-位移恢复力模型。研究结果表明:试件梁端出现弯剪破坏或弯曲破坏,梁先出铰,柱后出铰;试件的滞回曲线基本对称,呈现出比较饱满的梭形。建立的低周反复荷载作用下钢管再生混凝土框架的恢复力模型可以用于该类新型组合结构的弹塑性地震反应分析。     

GFRP套管钢筋混凝土柱恢复力模型的试验研究

GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)套管钢筋混凝土柱是一种新型的组合结构形式,为研究其抗震性能,对8根GFRP套管钢筋混凝土柱进行低周反复荷载作用下的试验研究。主要研究了轴压力大小、混凝土强度及FRP管与基础的连接方式对GFRP套管钢筋混凝土组合柱的变形能力和滞回特征的影响,根据GFRP套管钢筋混凝土组合柱在低周反复荷载作用下滞回曲线的特点,采用截面层纤维模型法对试件截面进行全过程分析获得骨架曲线。通过试验数据回归分析确定加卸载规则,提出了适合于GFRP套管钢筋混凝土组合柱的恢复力模型,并与试验结果进行了比较,计算模型与试验结果吻合良好。     

再生空心砌块砌体填充墙-钢管再生混凝土框架骨架曲线模型研究

为研究再生空心砌块砌体填充墙-钢管再生混凝土框架的骨架曲线模型,设计制作了2榀试件并对其进行低周反复加载试验,获取其滞回及骨架曲线。在此基础之上,对试件的骨架曲线模型进行相关的理论分析,建立了再生空心砌块砌体填充墙—钢管再生混凝土框架的四折线骨架曲线模型。研究表明:试件的滞回曲线呈现为饱满的梭形,表现出了良好的抗震耗能性能;通过相关理论分析建立的四折线骨架曲线模型与试验实测骨架曲线吻合良好,可为该类结构在地震作用下的弹塑性地震反应分析提供相关参考。     

两层两跨方钢管混凝土框架抗震性能试验研究

为了研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,对一榀两层两跨的方钢管混凝土柱-钢梁框架进行了竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的抗震性能试验研究,观测了框架的破坏形态,得到了框架试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线,分析了方钢管混凝土框架的破坏机制、滞回性能、延性、耗能能力、强度及刚度退化等力学性能。结果表明:框架试件基本实现了梁铰破坏机制,具有良好的变形性能和耗能能力,位移延性系数为5.86~6.42,等效黏滞阻尼系数达到0.454,均满足延性框架的抗震要求。框架试件的强度和刚度退化较为平缓,具有较强的抗侧移能力。     

隔板贯通式梁柱节点抗震性能试验研究

设计了低周反复荷载作用下3个十字形足尺隔板贯通式梁柱节点试件(其中2个节点的柱子浇筑了混凝土,1个为空钢管)的拟静力试验。通过研究拟静力试验所得的滞回曲线求得该节点的等效阻尼比,衡量它的耗能能力。从恢复力特性曲线得到了和一次加载相接近的骨架曲线,节点的初始刚度和刚度退化等参数。通过这些从强度、变形和能量等三方面判别和鉴定隔板贯通式梁柱节点的抗震性能,并得出了一些具有参考价值的结论。     

基于Reinforcing Steel本构的高强钢筋混凝土柱纤维模型研究

为了研究HTRB630E级高强钢筋的基本力学参数和疲劳性能,本文进行了应变等幅低周疲劳性能试验,并将试验结果与HRB400级钢筋的结果进行了对比分析.首先,基于应变等幅低周疲劳试验数据点,对OpenSees程序中Reinforcing Steel材料本构的疲劳参数Cf、Cd和 α进行拟合,然后采用拟合的Reinforc...     

Dynamic performance of angle-steel concrete columns under low cyclic loading-Ⅱ: parametric study

Tests of nine angle-steel concrete column (ASCC) specimens under low cyclic loading are described in acompanion paper (Zheng and Ji, 2008). In this paper, the skeleton curves from the numerical simulation are presented, andshow good agreement with the test results. Furthermore, parametric studies are conducted to explore the influence of factorssuch as the axial compression ratio, shear steel plate ratio, steel ratio, prismatic concrete compression strength, yield strengthof angle steel and shear span ratio, etc., on the monotonic load-displacement curves of the ASCCs. Based on a statisticalanalysis of the calculated results, hysteretic models for load-displacement and moment-curvature are proposed, which agreewell with the test results. Finally, some suggestions concerning the conformation of ASCCs are proposed, which could beuseful in engineering practice.     

基于Prager硬化的钢管混凝土非线性梁单元

根据三类钢管混凝土构件的荷载位移曲线论述了Prager硬化规则应用于钢管混凝土材料非线性分析的合理性,由随动硬化材料屈服面方程的全微分出发,采用塑性势理论推导了钢管混凝土梁单元的非线性刚度矩阵。建立了钢管混凝土梁单元的初始屈服面方程,由Prager硬化规则建立了后继屈服面方程,并推导了屈服面移动量的计算公式。根据钢管混凝土的特点,探讨了确定硬化参数的方法。算例的结果有良好的精度。     

钢筋混凝土箱型高墩双向拟静力试验研究

随着高墩大跨桥梁的广泛应用,其抗震问题也越来越突出。本文主要考虑轴压比、长细比的影响,进行了6个钢筋混凝土薄壁箱型高墩缩尺模型的双向拟静力试验,以及反复荷载作用下的非线性分析。研究表明：①钢筋混凝土薄壁箱型高墩柱在多维荷载共同作用下,主要发生典型的弯曲破坏,但剪切作用也不容忽视;②墩枉的破坏受到不同方向耦合作用的显著影响,尤其是抗弯刚度小的一侧受到的影响更大,较早就出现开裂,提前进入塑性发展阶段;③非线性有限元计算的滞回曲线、骨架曲线等与试验结果基本吻合;④建立了考虑轴压比、长细比影响的钢筋混凝土薄壁箱型高墩的双向荷载一位移恢复力模型,该模型基本能够反映钢筋混凝土薄壁箱型高墩的抗震性能,可供钢筋混凝土箱型高墩柱及高墩桥梁结构的抗震设计和动力计算参考。     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

Dynamic performance of angle-steel concrete columns under low cyclic loading-Ⅱ： parametric study

Tests of nine angle-steel concrete column （ASCC） specimens under low cyclic loading are described in a companion paper （Zheng and Ji, 2008）. In this paper, the skeleton curves from the numerical simulation are presented, and show good agreement with the test results. Furthermore, parametric studies are conducted to explore the influence of factors such as the axial compression ratio, shear steel plate ratio, steel ratio, prismatic concrete compression strength, yield strength of angle steel and shear span ratio, etc., on the monotonic load-displacement curves of the ASCCs. Based on a statistical analysis of the calculated results, hysteretic models for load-displacement and moment-curvature are proposed, which agree well with the test results. Finally, some suggestions concerning the conformation of ASCCs are proposed, which could be useful in engineering practice.     

反复荷载下矩形钢管混凝土柱的抗震性能Ⅱ:分析研究

文中首先提出了钢管与内填混凝土界面的粘结-滑移滞回模型，建立了考虑包兴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。对作者等完成的试件进行了滞回全过程数值模拟计算，分析与试验结果在荷载-位移和荷载-应变两种层次上进行了对比。之后，利用该分析程序对矩形钢管混凝土柱中有代表性的混凝土和钢单元应力-应变发展全过程进行了跟踪分析。最后，以典型试件为对象，分析了钢-混凝土界面切向粘结强度对柱滞回性能的影响。本文工作可为从事组合结构研究时提供参考。     

基于OpenSees的巨型SRC柱低周反复试验数值分析

为研究巨型SRC柱抗震性能的数值模拟方法,本文基于有限元分析软件OpenSees,采用纤维单元模拟5根具有不同复杂截面型钢形式的巨型SRC柱试件的低周反复加载试验,并与试验滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析。结果表明,该基于纤维单元的有限元模型能够较好模拟巨型SRC柱试件的滞回反应,具有一定的合理性和可靠性。同时采用一种新型高性能分层壳单元对其中一根巨型SRC柱试件进行精细有限元建模分析,分析结果与试验结果对比表明分层壳能够较好地模拟试件的初始刚度和峰值承载力;与纤维单元模拟结果对比表明纤维单元能够更好地模拟试件承载力的下降,结果更加精确,且计算效率更高;新型高性能壳单元DKGQ能够弥补原有壳单元的不足,更好地模拟构件因混凝土大量开裂剥落导致的承载力下降。     

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。     

高轴压比下圆钢管钢渣混凝土柱抗震性能试验研究

通过2根圆钢管普通混凝土柱与5根圆钢管钢渣混凝土柱在高轴压比下的水平低周反复加载试验,研究圆钢管钢渣混凝土柱的轴压比、钢管壁厚、钢渣砂替代率和长细比对其破坏形态、滞回耗能能力、骨架曲线、延性及耗能、刚度退化的影响规律。研究结果表明:钢渣混凝土试件破坏过程和破坏形态与普通混凝土试件基本相同,主要表现为钢管底部鼓曲的压弯破坏;所有试件滞回曲线饱满,无明显“捏缩”现象;高轴压比试件存在明显承载力突降现象,合理的径厚比（钢管直径/钢管壁厚）对高轴压比试件承载力突降有明显改善作用;低轴压比试件延性系数大于4.0,高轴压比试件延性系数介于1.57～3.76之间,轴压比增大,试件延性下降;试件破坏时等效粘滞阻尼系数ξ_eq介于0.259～0.437之间;建议采用《钢管混凝土混合结构技术标准》（GB/T51446－2021）或《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ/T13－51－2010）计算地震作用下钢管钢渣混凝土柱压弯承载力,但高轴压比钢管钢渣混凝土柱计算结果需乘以折减系数0.8。