无粘结部分预应力混凝土扁梁框架抗震性能试验研究

本文通过两榀按不同预应力度配置无粘结预应力筋、非预应力筋的“强柱弱梁”型无粘结部分预应力混凝土扁梁框架在水平低周反复荷载作用下的试验研究，探讨其包括裂缝分布、破坏形态、极限承载力、无粘结筋应力变化、位移延性、耗能能力等工作性能。     

无粘结部分预应力混凝土框架抗震性能试验研究

本文通过两榀框架梁按不同预应力度配置无粘结预应力盘和非预应力筋的“强柱弱梁”型无粘结部分预应力混凝土框架在水平低周反复荷载作用下的试验研究，探讨其包括裂缝分布、破坏形态。极限承载力、无粘结筋应力变化、位移延性、耗能能力、恢复力特性等工作性能，并进一步分析了影响此类结构抗震性能的主要因素，为无粘结部分预应力混凝土框架在地震设防区域的应用提供参考。     

寒冷地区无粘结预应力混凝土梁的抗弯与疲劳强度研究

针对我国行业标准《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(以下简称《规程》)中,对无粘结预应力筋的极限应力设计取值规定的不足,根据大量的试验数据,推导出了适用于桥梁工程的无粘结预应力混凝土上部结构多种截面形式的无粘结筋极限应力增量实用简化计算方法。同时根据试验结果得出无粘结预应力混凝土受弯构件在反复荷载作用下的性能是可靠的结论。     

全长粘结型锚杆锚固性能研究

利用全长粘结型锚杆的Mindlin解,对锚固体的应力分布及抗拔力进行了理论分析,导出了抗拔承载力计算式,并结合新疆高昌故城土建筑遗址保护工程,就影响锚固体应力分布及锚固力的因素进行了探讨.结果表明,锚固体应力不能均匀地分布在锚固长度上,随着荷载的增加,应力分布区域变化不大;锚固长度存在临界值,超过该值时增加锚固长度对锚固力的影响甚微;锚杆直径越粗,锚固体上的剪应力分布越均匀,但工程选用时应结合岩土体特性.研究结果可为全长粘结型锚杆加固小型土体的设计理论和施工应用提供一定的数据储备和理论支持.     

GFRP筋混凝土梁耐火性能的试验研究

进行了4根GFRP筋混凝土简支梁在ISO834标准升温曲线下的火灾实验,试件依据ACI440.1R-06进行截面设计,分别考虑了不同荷载比、保护层厚度、端部锚固方式对梁耐火性能的影响。试验结果表明,GFRP筋混凝土梁在火灾中的裂纹开展深度较传统的钢筋混凝土结构明显偏大。由于GFRP筋横向膨胀大更易造成梁底混凝土的开裂与剥落,建议在满足纵筋锚固性能要求的前提下,尽量减少端部J型锚固筋。GFRP筋在高温下的材料性能衰减严重,合理的设计保护层厚度和限制GFRP筋的使用内力,可使GFRP筋混凝土梁的耐火性能满足实际工程的需要。     

后张无粘结预应力混凝土简支板抗火分析

预应力混凝土板因具备自重轻、跨度大等特点,广泛应用于建筑结构和桥梁结构中。但是,当这种结构受到火灾荷载作用时,其承栽能力就会大幅下降。在高温下,混凝土和预应力筋的力学性能都会劣化,进而造成板的大挠度变形甚至破坏。本文对后张无粘结简支预应力板建立了数值分析模型,其中混凝土和预应力筋采用实体单元模拟,受力筋和分布钢筋采用桁架单元模拟。模型中材料的力学特性和热工特性参数取自文献[15]。采用文献中的试验结果验证了该数值模型的可靠性,并进一步研究了混凝土受热膨胀系数、板的不同区域受火和不同的火灾场景等因素对火灾荷载作用下后张无粘结预应力混凝土简支板的挠度以及预应力的影响,得出了初步结论。     

浅议预应力锚杆结构的构成与划分

国内规范及工程实践中把锚杆结构划分为锚固段、自由段及锚头段,这种划分方法已经不能满足锚杆技术发展需求,建议增加一种将杆体划分为黏结段、非黏结段与张拉段的划分方法。工程中普遍存在将黏结段作为锚固段使用的现象,锚固段与黏结段、自由段与非黏结段的功能不同,不能混淆。止浆塞是物理上将锚固段与自由段分开的关键构件,不设置止浆塞则无法确定锚固段的起止位置及长度,也就无法对锚固段进行准确设计计算。实际工程中止浆塞的设置位置造成拉力型锚杆带有拉压型锚杆的受力特征。为保证锚固段置于假定破裂面以内的稳定土体中,需将止浆塞设置在假定破裂面以内1~2m处。     

基于双曲线模型的冻土中锚杆荷载传递特性研究

为研究不同冻结温度及含水率对冻结粉土中锚杆抗拔性能的影响,根据冻土与混凝土接触面的力学特性和变形规律,采用双曲线模型描述锚杆-冻土接触面的剪切特性。基于荷载传递法,建立考虑温度和含水率影响的锚杆荷载传递方程,采用有限差分法进行求解,得到锚固段的剪应力、轴力及承载力计算式;通过ABAQUS数值模拟验证荷载传递方程的合理性,结合算例分析表明：冻土中锚杆抗拔承载力大于常温土,且温度越低承载力越高;在相同荷载作用下,冻土温度越低,轴力沿深度衰减越快,剪应力分布越不均匀;相同冻结温度下,锚杆承载力随含水率的增大呈先增大后减小的趋势;增加锚固体直径能有效地提高锚杆的极限承载力。     

悬臂摩擦式自复位RC框架节点的试验研究

本文提出了一种悬臂摩擦式自复位混凝土框架节点,并通过8次低周反复加载试验,对节点在循环荷载下的复位机制和耗能特性进行研究,分析钢绞线预应力、螺杆预应力对于节点性能的影响。试验结果表明,悬臂摩擦式自复位混凝土框架节点具有良好的自动复位能力与耗能能力,节点的张合由悬臂端与梁端的相对转动完成,从而使框架柱的受力更为明确,同时外包钢板避免了混凝土构件在相对转动时的局部受压破坏。节点的转动刚度与预应力筋的抗拉刚度呈正比,预应力螺杆正应力的增大和悬臂长度的增加均能够提高节点的耗能能力,提高节点的自复位能力则有赖于预应力筋初始张拉力的增大。为保证节点的滞回能力,应加强悬臂端钢筋在框架柱中的锚固。     

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能理论分析

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。将新型RSSPP桥墩体系分为节段承重部分、后张预应力部分和耗能钢筋部分,从抗弯性能、抗剪性能、抗开合与抗倾覆性能的角度分析了桥墩力学性能,提出了承载力的简化计算方法,将理论计算与数值模拟进行对比,结果表明:数据吻合较好,验证了理论分析过程的合理性,并进一步提出了RSSPP桥墩耗能钢筋和预应力筋配筋计算公式。     

地震激励作用下锚固系统研究现状

地震激励作用下,柔性的锚杆支护体系与刚性的滑体合而为一,刚柔并济,协调系统位移与应力,主动抗震抗滑。基于以上优势,锚固边坡在高烈度地区广泛应用,其动力稳定性也成为近年来岩土工程领域研究的热点。通过分析锚固边坡的浅表动力效应、锚固体的动力响应、锚固体的破坏模式、锚固体的抗震机理及设计方法等4个方面发现,浅表动力效应研究和锚固体的动力响应分析研究成果相对较多、较成熟,但大都局限于位移、加速度、应力等单因素的分析,并没有具体到整个系统的动力响应过程;指出今后的研究方向更应趋向于整个锚固系统的动力响应过程、抗震机理及抗震设计理论,才能更好地为工程服务。     

地震动对锚索桩的响应特性研究

汶川地震震害调查表明使用预应力锚索的桩板墙变形协调性好,抗震性能高,但目前在预应力锚索桩板墙的抗震设计理论研究方面仍比较落后。鉴于此,利用FLAC3D对预应力锚索桩板墙的地震响应特征进行研究,包括桩身土压力分布、桩身变位及锚索内锚段应力的动力响应特性等,并通过改变地震动参数进行多种工况的分析,系统研究地震动参数对桩-土-锚动力耦合相互作用规律的影响。研究成果可加强对预应力锚索桩板墙抗震表现的认识,也为深化抗震机理研究提供可靠的依据。     

木质锚杆加固土遗址边坡的稳定性分析

基于有限元强度折减法,以新疆吐鲁番交河故城的典型工程加固剖面为实例,计算分析木质锚杆加固土遗址坡体在静力、地震作用下的安全系数,同时分析木质锚杆长度、锚固角度等因素对其安全系数的影响,评价木质锚杆加固土遗址坡体的可行性,并在此基础上探讨其相关机理及设计中应注意的问题。研究成果可为木质锚杆加固土遗址坡体的相关工程实践提供参考。     

循环荷载下吸力锚基础周围孔压响应特性数值研究

吸力锚基础海上安装方便、定位精确且具有较大上拔承载力,可作为张力腿平台的系泊基础,在深水油气工程应用广泛。服役过程中,作用在吸力锚基础上的荷载一般为一定预张力上的单向循环动力作用,动力荷载可分为波频荷载和二阶低频慢漂荷载,其中波频荷载的幅值较小但周期短,低频荷载幅值较大但周期较长。本文建立多孔介质海床中吸力锚在定常力基础上承受循环上拔荷载的有限元模型,对锚体周围的孔压响应特性进行数值计算与分析,重点分析比较波频荷载和低频慢漂荷载作用下的振荡和残余孔压的变化趋势与影响范围。研究表明,循环上拔荷载作用下吸力锚外侧浅层土体孔压累积显著,降低土体有效应力,弱化筒壁-土体摩擦阻力,有可能引起吸力锚失效模式的转化;循环荷载的幅值和周期都将对孔压响应的大小和分布造成一定影响。     

国家体育场柱脚锚固性能试验研究

大跨结构柱脚锚固性能是抗震设计的关键之一。国家体育场柱脚为钢柱脚,该钢柱脚锚固于钢筋混凝土承台中,其受力复杂,以往国内外类似的试验很少。笔者共进行了4个钢筋混凝土承台-钢柱脚试件锚固性能的试验研究,本文介绍其中2个几何尺寸较大的钢筋混凝土承台-钢柱脚试件锚固性能的试验研究概况,1个试件为混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件,1个为混凝土承台中未配置抗拔钢筋的试件。通过单向重复加载下的钢柱脚锚固性能试验,对试件的锚固承载力、延性、合理配筋型式等进行了研究。试验结果表明,混凝土承台中配置抗拔钢筋的试件与未配置抗拔钢筋的试件相比其锚固承载力和延性显著提高。在试验基础上,建立了柱脚锚固承载力计算的桁架模型,计算结果与实测结果符合较好。     

完整锚杆低应变动力响应问题的半解析解及分析

建立完整锚杆低应变瞬态动力响应的数学力学模型并推导出相应的半解析解，研究分析了不同参数对锚杆顶端瞬态动力响应的影响，并将瞬态激振条件下得到的理论曲线与反射波法测得的实际曲线进行了拟合对比，结果表明两者吻合很好。     

锚杆动测问题的数值解

建立了锚杆动测问题的有限元模型，并对锚杆中的缺陷进行了数值模拟，获得了位移场的数值解。对该解在时域和频域范围内的讨论表明，锚杆中的缺陷将引起动测曲线一系列的变化，为现场动测曲线的识别提供了依据。     

基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟

基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。     

Retrofit of reinforced concrete frames with buckling‐restrained braces

Damage to buildings observed in recent earthquakes suggests that many old reinforced concrete structures may be vulnerable to the effects of severe earthquakes. One suitable seismic retrofit solution is the installation of steel braces to increase the strength and ductility of a building. Steel bracings have some compelling advantages such as their comparatively low weight, their suitability for prefabrication, and the possibility of openings for utilities, access, and light. The braces are typically connected to steel frames that are fixed to the concrete structure using post‐installed concrete anchors along the perimeter. However, these framed steel braces are not without some disadvantages such as heavier steel usage and greater difficulties during the installation. Therefore, braces without steel frames appear to be an attractive alternative. In this study, braces were connected to gussets furnished with anchor brackets, which were fixed by means of a few post‐installed concrete anchors. The clear structural system and the increased utilization of the anchors allowed the anchorage to be designed precisely and economically. The use of buckling‐restrained braces (BRBs) provides additional benefits in comparison with conventional braces. BRBs improve the energy dissipation efficiency and allow the limitation of the brace force to be taken up by the highly stressed anchorage. Cyclic loading tests were conducted to investigate the seismic performance of BRBs connected with post‐installed anchors used to retrofit reinforced concrete frames. The tests showed that the proposed design method is feasible and increases strength as well as ductility to an adequate seismic performance level. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.