基于OpenSEES的FRP加固装配式梁柱节点抗震性能研究

为研究FRP加固对装配式梁柱节点及整体框架结构抗震性能的影响,本文基于OpenSEES有限元程序,建立了某装配式梁柱节点的有限元计算模型,以相关试验为基础,比较验证了所建有限元模型的可靠性。同时选用合适的FRP约束混凝土本构关系来表征FRP对混凝土性能的提升作用,设计3种装配式梁柱节点FRP加固方案,并通过有限元数值模拟,分析比较了节点承载力、滞回曲线和位移延性的差异,考察了FRP包裹层数等因素对节点承载力的影响。随后对装配式框架结构设计了3种FRP加固方式,并选取3条地震波进行结构动力时程分析以考察结构抗震性能。结果表明：FRP环向包裹加固及纵向加固能分别有效提高节点的延性能力和承载能力;FRP加固的装配式框架结构具有更好的延性及耗能能力,能有效增强结构的整体抗震性能,为装配式结构FRP加固设计提供参考。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱破坏模式及纤维应变特性研究

大量试验验证了FRP约束混凝土圆柱能显著提高其抗震性能,但对FRP加固柱的破坏模式以及FRP应变发展规律还没有进行系统研究,而FRP加固混凝土圆柱破坏模式的预测与对其抗震性能的评估直接相关.试验表明,当FRP加固混凝土圆柱从弯剪破坏向弯曲破坏过渡时,FRP应变发展规律会发生显著变化.控制FRP有效极限应变就可以对加固柱的破坏模式进行控制,并且FRP加固柱受剪承载力的计算也和FRP有效极限应变密切相关.建议了FRP加固混凝土圆柱有效极限应变值,给出了判别FRP加固混凝土圆柱破坏模式的方法,与试验结果比较表明该判别方法简单有效.     

碳纤维加固混凝土结构抗震性能的初步研究和应用

简要介绍了纤维聚合材料（FRP）的发展和在建筑结构加固方面的应用情况,探讨了碳纤维加固技术的优点和待解决的问题,为混凝土结构碳纤维抗震加固的试验研究提出了可行性方案。     

高墩大跨度刚构桥抗震加固有限元分析

大跨刚构桥结构桥跨较长和受力复杂。为提高抗震性能,需要对加固前后的桥梁进行抗震性能研究。以某双肢薄壁型高墩大跨度刚构桥为背景,采用ANSYS程序APDL语言,对结构进行合理的参数选取、网格划分和边界约束,结合抗震等级和桥梁规范等有关规定,研究整体结构在地震作用下的变化规律。通过沿墩高方向获取节点的方法,确定在地震作用下,各节点的最大位移从下到上逐渐增大。选取桥墩双肢相同部位各节点进行横向比较,总结得出双肢薄壁桥墩具有平分荷载和延长寿命的特点。为提高桥梁整体抗震性能,采取联结桥墩增大截面的方式进行加固,对比加固前后两模型在同一地震作用下的结构响应,得出该方法在提高结构整体刚度方面,效果显著。     

混凝土重力坝FRP片材表面加固抗震性能研究

如何提高混凝土重力坝薄弱位置的抗震性能是国内外大坝抗震研究的热点问题。本文基于等价静力非线性方法,采用考虑混凝土细观非均匀特性的混凝土损伤模型,研究FRP片材表面加固大坝薄弱位置的抗震有效性。以2座不同形态的混凝土重力坝A、B为例,分别进行坝踵FRP片材表面加固研究和折坡处FRP片材表面加固研究,分析加固前后坝体的应力状态、裂缝扩展情况和破坏形态。数值模拟结果表明：坝踵处采用FRP片材加固可以很好地增强坝体的抗震性能,有效地抑制裂缝的产生和发展;折坡处采用FRP片材加固在一定程度上可以提高坝体的抗震性能,下游坝身加固与否对提高大坝的抗震性能影响不大。     

维修加固桥梁的抗震韧性评价方法

以《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21—2011)中的跨中挠度限度为损伤指标来进行主梁的易损性分析,提出了一种针对维修加固桥梁的抗震韧性评价方法。以一座在多年运营发生破坏后进行过主梁维修加固的五跨连续梁桥为例,采用有限元建模和模型修正的方法,利用增量动力分析,研究了维修加固前后桥梁的主梁构件在不同强度地震作用下易损性的变化;利用经验统计方法探讨了既有桥梁弹性模量与跨中挠度的关系,提出了基于跨中挠度的功能损失函数;结合案例桥梁具体维修加固工法,初步建立了恢复函数曲线,计算了维修加固前后桥梁的抗震韧性指标。分析结果表明:针对维修加固桥梁,利用跨中挠度作为损伤指标进行抗震韧性评估是可行的,从易损性曲线可以得到维修加固对于抗震性能的提升是较为明显的;维修加固对于韧性提升是随着破坏等级的提升递减的,对轻微破坏较为明显,至结构失效时则差异较小。     

碳纤维布增强混凝土框架抗震性能的有限元分析

利用碳纤维布（CFS）对一个9层钢筋混凝土框架的底层柱进行了加固,运用有限元程序对加固前后结构的整体抗震性能进行了动力分析.分析结果表明,利用碳纤维布加固底部框架柱有助于提高框架的整体抗震性能,从而减少框架在地震作用下的最大侧移和各层间位移.     

纤维塑料约束混凝土柱抗震性能研究综述

作为一种新型建筑结构材料，纤维塑料（Fiber Reinforced plastic,简称FRP）在某些特定的条件下可替代传统的木、钢和钢筋材料，具有高强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳，温度作用下稳定性好等特点，因而受到土木工程界的关注。本文简要从结构试验、计算理论和计算方法三个方面阐述了国内外研究者对FRP约束混凝土抗震性能的研究现状，并分析了研究中存在的不足。在比较了大量的研究成果之后，基于组成FRP约束混凝土的FRP及其核心混凝土之间组合作用的特点，探讨了FRP约束混凝土抗震性能研究中的若干关键问题。最后，展望了FRP约束混凝土结构抗震性能研究的发展前景。     

混凝土板墙加固后墙片与剪力墙性能的对比研究

首先通过3个墙片的水平低周反复伪动力试验,对比研究了混凝土板墙加固后墙片与剪力墙的承载力、耗能能力等各项抗震性能。由于试验条件的限制,试验仅对比研究了120mm混凝土剪力墙与双面60mm混凝土板墙加固后墙片的抗震性能。在试验基础上,利用有限元软件建立合理的计算模型,将计算结果与试验结果进行了对比分析;利用该计算模型模拟了用不同厚度的混凝土板墙加固墙片和混凝土剪力墙,系统分析了混凝土板墙加固后墙片与剪力墙的极限承载力,分析了将加固后墙片看作抗震墙的可行性。通过有限元的分析,弥补了试件不足的缺陷,完善了研究方法。     

桥梁震害的历史回顾(下)

震害是桥梁抗震研究的第一手资料,值得认真学习及反复思考桥梁抗震发展历史与趋势。文中梳理了21世纪以来桥梁震害情况,它们大多依现代结构分析理论及抗震规范设计,以期能对桥梁震害在整体上获得更客观和深刻的认识,甚至发现新的研究问题以供讨论。以美国地震工程研究学会(earthquake engineering research institute, EERI)的(learning from earthquake, LFE)项目地震资料为主,展示了近20年出现的桥梁典型性震害并进行初步的评价。最后得出结论和建议:隔震桥梁宜增强其位移控制能力;建议将液化和地质次生灾害融入地震烈度区划图;发展指导新桥设计与旧桥加固相统一的基于性能设计方法;增强对近(跨)断层与桥梁基础抗震相关问题的研究。     

纤维砂浆带加固砌体墙片的抗震性能研究

针对低烈度区砌体结构房屋抗震的需要,本文提出利用纤维砂浆带加固砌体墙的一种廉价抗震方案。运用有限元分析软件Ansys10.0进行数值模拟分析,探讨这种加固方案的可行性,并在此基础上进行试验研究。通过纤维砂浆带加固砌体墙片在低周反复荷载作用下的试验,对墙片的破坏特征、裂缝的发展过程、滞回特性、结构延性等技术指标进行对比分析,结果表明,采用纤维砂浆带加固砌体墙有助于提高墙体的开裂荷载,增加结构的延性,改善墙体的抗震性能。     

在役基础设施网络系统抗震加固优化策略

本文从系统全局出发,以单元动态可靠度作为控制多数,通过补强加固与拆除重建两种方案提高在役土木基础设施网络系统的抗震可靠性,在近期投资与长远效益间作出协调,选择单元加固方案及加固水平,从而给出在役系统的抗震加固优化策略。     

基于性能的砌体结构加固与修复研究

我国现存着大量的未经抗震设防或按老旧规范抗震设防的砌体建筑,为了避免这些建筑在地震作用下的严重破坏,需要对其进行加固。近年来发生的汶川地震和芦山地震中,很多砌体结构损伤严重,但尚未倒塌,这些砌体结构是否可以修复,如何修复,修复后抗震性能有什么变化,目前还没有系统的研究可以借鉴。本文在基于性能的地震工程框架下,对砌体结构进行抗震加固与震后修复,并通过足尺结构试验评估其性能。本文主要工作如下:(1)对某老旧砌体结构采用后张预应力技术进行抗震加固,并对加固后砌体结构进行了双向拟静力试验。附加预应力水平采用砌体结构抗压强度设计值的20%,在提高承载力的同时避免剪压破坏。本文详细介绍了后张预应力加固二层砌体结构模型的加固流程,拟静力试验的加载和测量方案,并对砌体结构的损伤程度进行了分析和评估。(2)对采用后张预应力技术加固的砌体结构进行数值模拟。分别采用MSC.Marc和OpenSEES软件建立了加固砌体结构的精细化有限元模型和宏观力学模型。精细化有限元模型采用连续化方法和弹塑性损伤模型模拟砌体的破坏过程;而宏观力学模型采用剪切弹簧模拟墙片的宏观力学行为,通过分析50个后张预应力加固砌体墙片的试验数据,回归了加固墙片的开裂荷载计算公式。通过精细化有限元模型和宏观力学模型得到的滞回曲线与试验曲线的对比可知,这两种建模方法与试验吻合的较好,可以为该种结构的抗震性能研究提供一定的参考。(3)未加固砌体结构拟静力试验。预应力加固结构拟静力试验后结构的第二层破坏较轻,刚度损伤较小。为了对比加固效果,本文将第一层用钢梁固定,而将预应力筋值调整为结构第二层自重对第一层的压应力,对第二层结构进行加载,模拟未加固结构的首层力学性能。通过对比可知,预应力加固可使结构的峰值承载力提高至未加固结构的2倍左右,且结构的耗能能力也大幅度增加。(4)基于性能的砌体结构修复研究。对上述试验过后的损伤结构进行损伤评估后,综合考虑费用、工期和修复后承载力三方面的因素确定修复目标,根据修复目标选择增设构造柱和水泥砂浆钢筋网面层两种加固方法对损伤结构进行修复,通过修复过程中对工期和费用的量化可知,修复结构与新建结构相比可大大减少费用、缩短工期。通过修复结构的拟静力试验可知,修复结构的峰值承载力分别是未加固结构的2.84倍,预应力加固结构的1.32倍,满足修复目标的要求。     

FRP复合锚固技术试验研究

经外粘纤维增强聚合物（FRP）片材进行抗弯加固的钢筋混凝土梁,除发生正截面破坏外,经常会出现早期的剥离破坏,导致纤维的抗拉强度不能有效利用甚至使加固失效。本文提出一种新型的用于阻止剥离破坏发生的FRP复合锚固技术。该技术改良了机械锚固系统,通过钢片和螺杆实现了对纤维片材的锚固。通过11根抗弯加固梁的试验,主要研究了FRP复合锚固技术的有效性以及其对FRP应变分布和界面剪应力分布的影响。研究结果表明,该技术可以有效防止早期剥离破坏的发生,显著提高FRP片材的强度利用率,明显增强FRP片材与钢筋混凝土构件之间的界面粘结强度,具有良好的工程应用前景。     

ECC-BFRP加固地铁车站抗震性能研究

为提升高烈度地区地铁车站结构的抗震性能,文中以西安某黄土场地地铁车站结构为背景,提出应用ECC-BFRP复合层来加固地铁车站结构中柱。利用有限元软件Abaqus建立土-地铁车站结构相互作用体系三维有限元模型,分别对水泥砂浆（Mortar）加固、ECC加固、Mortar-BFRP和ECC-BFRP复合层加固情形下地铁车站结构以及未加固情形下地铁车站结构的地震反应进行了对比分析,获得了不同加固措施下地铁车站的位移响应以及整体和局部构件塑性发展变化规律。研究结果表明：采用ECC-BFRP复合加固可有效提升地铁车站中柱的刚度,减小车站的整体地震反应;同时,中柱的塑性发展程度明显减小,其它构件的塑性应变分布较为均匀,车站的抗震性能得到了有效提升。研究成果可为地下结构抗震加固设计提供重要参考。     

重要性不同的现有结构抗震加固设计地震动参数研究

提出了重要性不同的现有结构抗震加固设计基准期取值原则,给出了现有结构抗震加固设防水准的定义。基于地震危险性特征分区,利用地震动参数的危险性曲线公式对重要性不同的现有结构抗震加固设计地震动参数进行了分析。同时,为了便于工程设计人员使用,给出了现有结构设计地震动参数取值的简化方法。最后,通过算例解释了理论方法和简化计算方法中抗震加固设计地震动参数的取值方法和步骤。     

FRP抗震加固混凝土梁柱节点的受剪承载力分析

通过采用SGFRP、HFRP加固的四个混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能对比试验研究,提出了FRP加固节点受剪承载力的计算公式,并基于分析给出了相关计算参数的工程设计建议取值,并对加固方式、纤维品种、纤维粘贴角度等主要因素对节点抗剪承载能力的影响机理进行了分析,结果表明:在节点核心区和梁柱端头粘贴纤维可以有效的提高节点的受剪承载能力;加固方式直接影响节点受剪承载能力的大小。     

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。     

基于正交枚举法的给水管网抗震加固优化研究

从系统全局出发,以管道单元动态抗震可靠度和震后给水管网各节点的动态自由水压为参数,以优化加固后的管网系统震后水压总降幅最小或系统加固总投入最小为优化目标,对加固方案进行优选,从而给出管网系统的抗震加固优化策略。根据管网系统的功能要求、震害特点,将优化变量转化为较少的离散变量,并利用正交枚举法进行简化计算,从而避免了大规模非线性规划求解的困难,为给水管网的抗震加固优化提供了实用有效的方法。     

隔震桥梁减震效果分析

本文根据隔震桥梁的设计特点，分别利用非线性水平和转动弹簧单元来模拟减、隔震支座的桥梁延性塑性铰的非线性性能，计及隔震器与减震器的作用对桥梁结构非线性弹塑性动力反应进行了研究。在把桥梁结构和减震器作为整体考虑的情况下，用算例分析了隔震桥梁的减震效果。