配置HRB500高强钢筋混凝土受弯桥墩抗震性能

通过对7个混凝土桥墩试件进行低周往复加载试验,研究配置HRB500高强钢筋的混凝土桥墩的抗震性能。分析轴压比、纵筋强度、箍筋强度和箍筋间距对混凝土桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:随着桥墩试件轴压比增加,试件的滞回特性降低,承载能力提高,但变形能力及延性性能降低;加密箍筋能够改善桥墩试件的滞回性能和减缓桥墩的刚度退化,提高桥墩的承载能力及变形能力和延性性能。配置高强钢筋的滞回特性、承载能力、变形能力和延性性能等抗震性能指标优于配置普通钢筋的试件,其中同时配置高强纵筋箍筋的桥墩试件抗震性能指标情况最优。     

近场地震下弯曲剪切破坏方柱抗震性能试验与数值模拟

设计完成4根大比例方形截面柱试验,试件改变体积配箍率,并以不同的加载制度模拟近场地震与普通地震对结构柱抗震性能的影响。试件在试验中发生弯曲破坏与弯曲剪切破坏,模拟与计算构件的临近倒塌极限状态与有限损伤极限状态的设计限值,并与试验进行比较。试验与计算结果表明:加载制度的变化对构件的抗震性能有一定的影响;构件水平加载发生破坏后,仍能维持试验竖向荷载;满足我国设计规范的结构柱仍会发生弯曲剪切破坏,这种破坏形式导致濒临倒塌极限状态与有限损伤极限状态的设计值不保守;根据能量平衡原理计算的有限损伤极限状态的限值与弯曲剪切破坏构件的试验极限变形较为吻合。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架震后修复试验研究

高强钢组合K形偏心支撑钢框架通过低屈服点耗能梁段的弹塑性变形耗散能量,结构破坏主要集中于此,可通过更换耗能梁段完成结构修复。为研究替换构件法修复这种结构的可行性和修复后结构的抗震性能,先对1榀单层单跨1/2缩尺的高强钢组合K形偏心支撑钢框架进行循环加载试验;将已加载破坏的试件进行更换耗能梁段修复,再对修复后的试件进行循环加载试验。试件破坏模式和主要抗震性能指标的分析结果表明:采用替换耗能梁段法修复这种结构是可行的,且修复工作量小,有利于尽快恢复正常;修复后的极限承载力与原试件相当,但延性系数略有降低;相同层间位移角下二者耗散能量差别不大,但修复后的耗能梁段转动能力不及原试件。     

钢筋混凝土柔性墩柱抗震性能的试验研究

柔性墩柱是桥梁工程中经常采用的墩柱形式之一。为了研究柔性墩柱的长细比和配箍率对柔性墩柱抗震性能的影响,我们进行了5根圆截面柔性墩柱的低周反复加载试验。本文主要介绍了试验过程,分析研究了其在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。试验结果表明:配箍率不同的试件,极限承载力相当,配箍率越大,柔性墩柱的延性越好,耗能能力越强;长细比越大,试件的承载能力越差,滞回曲线越丰满,耗能能力越强。     

含型钢边缘构件混合连肢墙结构抗震性能试验研究

为研究含型钢边缘构件混合连肢墙结构的抗震性能,进行了1个5层1/3缩尺模型试件低周反复加载试验.模型试件的耦连比为30％,根据底部剪力法采用三质点倒三角形加载形式.通过分析试件在循环荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、延性及结构的耗能能力等,得到结构的破坏机理,并对结构抗震性能进行了评价.试验结果表明:该结构体系通过钢连梁的剪切变形和墙肢底部的塑性铰变形来耗散能量,能够明显改善钢筋混凝土双肢剪力墙的抗震性能;但是耦连比为30％时,墙肢混凝土裂缝较为集中,破坏主要出现在底部两层,建议提高耦连比进行进一步研究.     

地震作用下纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能分析

为了解地震作用下纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能,采用钢筋、混凝土、纤维编织网浇筑纤维编织网增强钢筋混凝土柱,编织网主材为碳、玻璃纤维束;利用电液伺服加载系统为试件加载地震作用,监测相关数据,部分试件置入氯化钠溶液进行多次干湿循环。不同环境下的实验结果显示:纤维编织网层数越多,纤维编织网增强钢筋混凝土柱承载能力越强,抗震性能越好;配箍间距较大时,纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能仅在地震作用的后期呈现较差状态;干湿循环次数越多,纤维编织网增强钢筋混凝土柱承载力越弱,抗震性能越差。对于氯盐环境而言,可增加纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗腐蚀措施改善抗震性能。适当增加纤维编织网的数量、降低配箍间距有利于提升纤维编织网增强钢筋混凝土柱的抗震性能。     

基于应变能耗储的钢筋混凝土框架结构地震损伤演化研究

结构地震损伤破坏,本质上是地震动输入能量超出结构或构件耗能能力所致。“能量”参数能够综合反映地震动强度、频谱特性以及强震持时对结构破坏的影响,本文基于能量耗散原理建立结构损伤模型,采用有限元软件ABAQUS对3榀单层单跨钢筋混凝土平面框架结构抗震性能进行数值模拟,通过损伤指数量化研究了地震作用下钢筋混凝土框架结构的损伤演化规律。研究表明:基于应变能耗储的结构损伤模型,能够合理有效地反映“位移首超破坏”与“累积损伤破坏”模式,且上、下界收敛;模拟分析得到的滞回曲线和骨架曲线与试验数据吻合较好,数值建模方法适用于以梁、柱构件为主的框架结构抗震性能分析;耗能构件框架梁能够对结构损伤破坏发展和抗震性能劣化起到一定延缓作用,承力构件框架柱的损伤加剧会加速结构抗震性能的劣化;加载幅值较小时,结构依靠混凝土裂缝闭合摩擦消耗能量,“位移首超破坏”所致损伤所占比例较大,随着位移幅值及循环次数的增加,“累积损伤破坏”所致损伤所占比例逐渐增大。     

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。     

基于修正Park-Ang模型的RC剪力墙损伤指数研究

建筑抗震性能评估是基于性能的抗震设计的关键流程之一,要求构件性能点与构件损伤相关联。然而现有文献中对于构件损伤性能点的定义各有不同,且由于试验数据量过少,缺少基于试验数据的验证。为了促进建筑抗震性能评估的有效开展,本文从国内现有文献中搜集了160个RC剪力墙构件拟静力试验数据,建立了RC剪力墙构件试验数据库,对构件试验数据进行分析,根据构件破坏现象划分了5个损伤状态。研究了高宽比、配箍特征值和水平分布钢筋配筋率等设计参数的影响。根据试验数据,修正了Park-Ang损伤指标,可以同时考虑构件循环加载中的变形和耗能,可用于判定RC剪力墙构件损伤状态。标定了对应于不同损伤状态的损伤指数区间,研究结果可用于基于构件的抗震性能评估及易损性分析。     

考虑非结构构件损伤的钢筋混凝土框架建筑多维地震易损性分析

基于单一指标的传统地震易损性分析忽略了非结构构件损伤对建筑抗震性能的影响。首先基于多维性能极限状态理论建立了三维性能极限状态方程,并对几种特殊情况下的三维阈值曲面进行了讨论。进而以最大层间位移角作为整体结构与位移敏感型非结构构件的性能指标,以峰值楼面加速度作为加速度敏感型非结构构件的性能指标,对建筑的结构损伤和非结构损伤进行描述。考虑各性能指标之间的相关性和各性能指标所对应的极限状态阈值的不确定性,建立了建筑在地震作用下的三维性能极限状态的超越概率函数。最后,采用Open Sees有限元软件对一7层钢筋混凝土框架填充墙建筑进行增量动力分析,得到其各性能水平下的地震易损性曲线。分析结果表明,当忽略非结构构件损伤时,各性能极限状态的超越概率均降低,从而高估了建筑剩余功能水平,进而导致低估建筑的损失。在考虑各性能指标的极限状态阈值的不确定性时,对任一性能极限状态,不同变异系数取值下的易损性曲线会出现交点,在交点之前超越概率随着变异系数的增大而增大,交点之后则随着变异系数的增大而减小。在考虑性能指标间的相关性时,对任一性能极限状态,超越概率随着相关系数的减小而增大。另外,性能指标阈值的不确定性与性能指标间的相关性对地震易损性的影响随着性能水平的提高而逐渐降低,且对低性能水平下建筑地震易损性有明显影响。     

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。     

钢混凝土组合截面外包薄钢组合管拟静力抗震性能试验研究

钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的防腐蚀性能和力学性能,可用于海洋、水下以及具有腐蚀性环境中的管道运输或结构受力构件中。利用截面分层法设计加工满足受弯承载能力的试验试件,并对其进行拟静力抗震性能试验,研究分析构件几何特征和填充混凝土强度对其耗能减震能力的影响。结果表明:各试验试件的荷载-位移滞回曲线图形均比较饱满,钢混凝土组合截面外包薄钢组合管具有良好的耗能减震能力。通过提高构件"约束效应系数"的方法可优化构件的截面设计。试件几何特征及填充混凝土的强度对试件的力学性能有较大影响,长细比较大的试件在往复加载制度下屈服位移明显减小。     

方钢管混凝土柱与钢梁的外肋环板节点抗震性能试验研究

为研究外肋环板节点的抗震性能,本文对3个十字型足尺试件进行了低周反复循环加载试验,分析了各试件的破坏过程及特征,然后根据实测的滞回曲线对节点的承载力、延性、耗能能力、强度退化、刚度退化等抗震性能指标进行了详细的比较分析。研究结果表明,外肋环板节点构造措施简单合理,具有较好的抗震性能。通过空钢管试件和填充混凝土试件的对比分析,表明在钢管中填充混凝土有利于改善节点的抗震性能。     

反复荷载作用下型钢混凝土L形柱的受力性能

为了揭示型钢混凝土L形柱在地震作用下的受力性能,设计8个试件进行低周反复加载试验.试验分两批,第一批4个试件采用"建研式"加载,另外4个采用"悬臂柱式"加载.试验中考虑截面配钢形式、荷载加载方向、轴压比和剪跨比4个参数的影响.由试验获得了型钢混凝土L形柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析了各参数对构件的破坏特点及滞回性能的影响,并对不同加载方式的试验结果进行了理论诠释.结果表明:型钢混凝土L形柱的破坏形态主要为剪切斜压破坏、剪弯破坏和弯曲破坏,破坏形态与剪跨比有关;构件具有良好的延性,极限侧移角大,耗能能力强,抗震性能好;L形柱截面不对称,采用"悬臂柱式"加载时,滞回曲线不对称,而"建研式"加载时,由于受到加载装置上下端头的约束,试件的滞回曲线对称.在框架结构中型钢混凝土L形柱受到刚性楼盖的约束,在水平荷载作用下滞回曲线是对称的.研究结果可供工程设计参考.     

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。     

梁端化学植筋加固钢筋锚固失效研究

首先设计制作了4个试件,其中1个为对比试件,3个为化学植筋加固试件,3个加固构件分别以不同锚固方式加固梁端负弯矩区域;然后对4个试件施加低周期往复荷载作用。通过试验现象及数据分析了化学植筋加固构件锚固失效的性能。结果表明,化学植筋能满足构件单次拉拔至构件屈服前不发生破坏;构件屈服后至极限承载力阶段,随着加载级数的提高及循环次数的增加,部分锚固钢筋被拔出。     

足尺RC剪力墙倒塌试验和数值模拟研究

钢筋混凝土(RC)剪力墙是我国工程结构中的重要抗震抗倒塌构件,其抗倒塌性能是研究结构抗震抗倒塌性能的关键。以一足尺RC剪力墙试件作为研究对象,对其进行了拟静力倒塌试验,基于损伤特征,提出了适用于该类构件的组合建模模拟方法。结果表明：剪力墙试件的破坏模式为弯曲破坏,当试件位移角达到1/39时,试件底部有5根纵筋和1根箍筋发生断裂,底部混凝土被压溃,试件水平承载力下降至峰值承载力的12.5%,构件发生倒塌;基于组合建模方法,对该试件进行模拟,该方法可以较好地模拟试件的受力特征、变形能力和滞回行为,数值模拟所得的屈服、峰值和极限承载力与试验结果的相对误差不超过2.71%。     

球管组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征研究

为研究管球组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征,设计了三向支撑可单轴往复加载的试验装置。采用不同加载制度对钢管φ60×3. 5进行超低周疲劳试验,得出了断口截面特征、中点的空间挠度和椭圆度、滞回曲线、断口环向壁厚分布规律。结果表明:中点处的椭圆度和空间挠度可以反映材料损伤过程,可通过这两指标为震后评定螺栓球网架杆件的工作状态提供参考;幅值改变会加速材料的损伤,同时当加载幅值恒定时材料的损伤也会随循环次数增加而缓慢积累;管球组合试件的滞回性能良好;断口截面形状、中点的空间挠度和椭圆度及断口环向壁厚变化也因加载制度不同而差异显著。     

附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点动力循环荷载累积损伤分析

为研究附设黏滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁-柱节点地震损伤演化规律,进行6个该类型构件的动力荷载试验,并分别采用位移型、能量型及位移-能量混合型损伤模型对其进行全过程评价,采用Park-Ang模型分析试件黏滞阻尼器型号、试件类型等因素对混凝土传统风格建筑梁柱节点损伤行为的影响。研究结果表明：附设黏滞阻尼器可显著提升传统风格建筑节点的承载能力、延性性能及耗能能力,结构的抗震性能得到较大幅度的提升;Park-Ang损伤模型与Banon损伤模型适用于传统风格建筑节点损伤演化规律的描述,建议对该类型节点的损伤规律表征选用该损伤模型。黏滞阻尼器型号可在一定程度上影响传统风格建筑的损伤演化发展;设计阻尼力大的试件虽然延性有所提高,但受荷过程中累积损伤也较大。     

柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱抗震稳定性研究

基于损伤控制理念,提出了一种盖板式滑移摩擦柱端节点,该节点利用滑移摩擦代替材料屈服耗能,达到避免构件损伤的目的。为研究在柱端设置该节点H型钢柱的抗震稳定性能,设计并制作2个1/2缩尺的H型钢柱试件:一个试件为普通H型钢柱;另一个试件为柱端设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱,并进行低周往复加载试验。试验结果分析表明:在低周往复加载作用下,柱端设置盖板式滑移摩擦节点的构件,仅翼缘盖板发生塑性变形及黄铜摩擦板出现磨损,钢柱未发生损伤;其极限承载力相较于普通H型钢柱低10%;滞回曲线饱满,刚度与耗能能力与普通H型钢柱相差不大,表现出良好的抗震性能。有限元模拟结果与试验结果基本吻合,并通过有限元模拟分析盖板厚度对设置盖板式滑移摩擦节点H型钢柱受力性能的影响,研究结果表明:合理设置盖板厚度,在提高柱承载力的同时,保证了节点的摩擦耗能,使得钢柱得到有效保护,达到了预期的损伤控制目标。