无粘结预应力装配梁试验研究

对4个无粘结预应力装配梁试件进行低周反复加载试验,考虑预应力筋偏心位置、锚固长度、初始预应力度等参数变化。结果表明:无粘结预应力装配梁具有令人满意的抗震特性,与现浇混凝土结构相比虽然耗能低,但延性好自恢复能力强(残余变形小),较非线性大位移下试件破坏程度轻。分析了装配梁的恢复力特性、延性、耗能等性能与试验参数的关系,为无粘结预应力装配结构在地震地区的使用提供参考。     

无粘结预应力装配结构加固试验研究

本文采用碳纤维布和外包钢两种加固方法,对无粘结后张预应力装配梁、柱节点进行了低周反复加载试验研究。试验表明加固后预应力装配梁、柱节点仍然保持了令人满意的抗震特性,如自恢复能力和较大非线性位移下破坏较少等能力。分析了不同加固方法对无粘结后张预应力装配节点抗震性能的影响。     

加固梁新技术的试验研究和工程应用

选取加固工程中常见的构件尺寸,采用无粘结预应力钢绞线技术进行了9根足尺梁试件的加固试验,研究了梁在正常使用状态、接近临界状态和失效状态下的加固效果和加固机理,提出了加固梁的组合结构分析模型和计算方法,并介绍了工程应用的情况.     

无粘结预应力装配梁非线性弯矩曲率的研究

在对4个无粘结预应力直接装配节点试件进行试验研究的基础上,采用弯矩-曲率分析方法对4个无粘结预应力直接装配节点试件进行了弹性和弹塑性阶段的分析,建立了装配节点弯矩-曲率模型,并编制了相应的计算程序,用试验结果检验了理论分析值,证明吻合良好,为研究预应力装配结构体系在大震情况下的非线性性能,提供了合理有效的非线性曲率模型。     

无粘结部分预应力混凝土柱复位性能的试验研究

为了探索配置无粘结部分预应力钢筋的混凝土柱在震后的复位性能,进行了4个无粘结部分预应力混凝土柱试件的低周反复荷载试验,其中3个试件配置了无粘结部分预应力钢筋,另外1个试件为不加预应力钢筋的对比试件。试验结果表明,无粘结部分预应力混凝土柱相比较于普通钢筋混凝土柱的滞回耗能能力相对较差,但震后残余变形较小,表现出了良好的复位性能;预应力度水平对无粘结部分预应力混凝土柱的残余变形、复位能力、承载力、延性和滞回性能等特性有重要的影响。     

内藏钢板支撑预应力自复位剪力墙抗震性能研究

内藏钢板支撑预应力自复位剪力墙,由钢筋混凝土端柱、底部开水平短缝无粘结预应力自复位剪力墙体、两侧钢筋混凝土空心墙体、空心墙体内藏X型钢板支撑等构件组成。为探究该类剪力墙的抗震性能,设计一个试件进行低周往复加载试验,得到了试件的破坏形态、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能等,并采用有限元软件ABAQUS对试件进行数值模拟。试验结果表明:破坏集中在混凝土端柱塑性铰区,墙身损伤较小,预应力筋能够提供自复位能力,试件具有较高的水平和竖向承载力。ABAQUS软件数值模拟结果与试验结果吻合较好。     

预应力装配混凝土梁非线性有限元分析

利用ADINA有限元软件对4个无粘结预应力装配混凝土节点进行了非线性有限元分析,并且对分析结果与试验结果进行了对比。结果显示:所采用的分析模型在梁柱缝隙处的开合、应力分布、试件变形和恢复力骨架关系上与试验吻合较好,说明所采用的分析单元和模型有利于详细了解无粘结预应力装配梁的非线性性能和抗震性能。     

基于结构变形的无粘结预应力筋应力变化研究

无粘结预应力(包括体内无粘结和体外无粘结)在桥梁工程中的应用逐步广泛起来。分析无粘结预应力混凝土梁桥的主要困难,在于构件的截面强度和构件整体变形耦合。论文建立了基于结构变形的无粘结预应力筋应力变化分析方法,从而使正常使用极限状态及承载能力极限状态下,无粘结预应力筋应力变化的计算得到协调和统一,也使考虑结构的边界约束条件及加载方式对无粘结预应力筋应力变化的影响成为可能。通过与国内外140根试验梁的对比,(包括作者在清华大学进行的六根采用体外预应力加固的连续梁、框架梁)结果表明本文方法既与试验结果大面积符合,又能反映结构机理。     

反拱法加固混凝土受弯构件理论及试验研究

对采用反向起拱粘贴碳纤维布加固混凝土梁构件的基本原理和设计方法进行了初步研究,提出了基于预应力原理的反拱法碳纤维布材加固梁构件的施工工艺。在此基础上,进行了3根试件的试验。通过试验结果对比了不同加固工艺的受弯构件的开裂荷载、极限荷载、抗弯刚度等工作性能,分析了反拱加固的预应力效应。试验发现,反拱加固试件的开裂荷载较普通粘贴加固试件的开裂荷载提高了36.2%,屈服条件下的变形减小了24.2%。试验结果表明,采用反拱加固可方便有效地卸除加固构件的残余应力,并产生预应力效应,可充分发挥碳纤维布材料高强度的特性,提高构件刚度和承载能力。     

预应力碳纤维板加固混凝土梁的二次受力性能分析

以3根长度均为4.2 m的钢筋混凝土梁试件为例,进行预应力碳纤维板二次受力加固试验,分析已屈服钢筋试件、使用预应力碳纤维板加固后试件的力学性能。将未经过预应力碳纤维板加固构件的一次受力,与预应力碳纤维板加固后的构件二次受力进行比较,分析该技术在提高钢筋混凝土构件性能的抗弯刚度、延性、构件强度等方面优势。可得到经过碳纤维板加固后的试件,自身开裂荷载明显提高,与未加固的试件对比,屈服荷载与极限荷载的提高效果显著;试件截面的刚度被大幅减弱,但试件变形程度依然与比对试件相似。说明对结构已剧烈超载的钢筋混凝土梁进行预应力碳纤维板加固,能够令材料抗弯刚度性能恢复至超载之前水平。     

预应力预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体预应力预制混凝土剪力墙,剪力墙根部靠近中间位置布置若干普通钢筋以增加墙体耗能性。为比较该类剪力墙与现浇混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3片预应力预制混凝土剪力墙和1片现浇混凝土剪力墙的拟静力试验,研究墙体的破坏过程及破坏形态、滞回及骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余位移等。结果表明：预应力预制混凝土剪力墙的非线性变形集中在墙根部接缝处,导致墙体本身的损伤较小;预应力筋可提供恢复力,能有效减小残余变形;由于耗能钢筋的锚固失效,预制混凝土剪力墙的滞回曲线不如现浇混凝土剪力墙试件饱满;刚度退化早于现浇墙体,但下降段曲线较现浇墙体平缓,其刚度退化较现浇墙体缓慢;锚固失效是由耗能钢筋过密布置导致。     

折线隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点抗震性能试验研究

通过对折线加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点和基本型异型节点试件进行低周往复加载试验,研究了隔板折线加强构造对节点破坏形态、承载力、塑性转角、滞回性能、骨架曲线、刚度退化和耗能等的影响。试验结果表明：基本型异型节点在刚度较大、几何尺寸变化较大的大截面梁翼缘对接焊缝侧边开裂,节点的塑性转角约为0.028 rad;隔板折线加强异型节点的主要破坏模式为隔板折线加强区形成塑性铰及延性拉断、梁腹板焊接孔开裂及梁翼缘对接焊缝断裂,其塑性转角可达0.034~0.057 rad,承载力和耗能能力较基本型异型节点分别提高16.5%~47.0%和21.2%~144.0%;隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形钢梁异型节点中,大截面梁先于小截面梁破坏,柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,轻骨料混凝土未发生压碎、拉裂、剥离或滑移破坏,节点的抗震性能主要受钢梁和隔板间焊缝破坏（而非轻骨料混凝土）的影响。     

预应力自复位装配式混合框架结构抗震性能试验研究

为了提高传统装配式混凝土结构的抗震能力,结合螺栓连接的施工性能、后张预应力筋的复位性能和腹板摩擦装置的耗能性能优势,提出一种预应力自复位装配式混合(SPH）框架结构。SPH框架结构由预应力钢筋混凝土柱和预制预应力钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过布置在梁与柱内的后张无黏结预应力筋提供复位力,通过混合梁内的摩擦装置与钢梁段的塑性变形进行耗能。完成了1榀无预应力装配式混合(NPH）框架及2榀SPH框架的低周往复加载试验,分别考虑了预制梁、柱内预应力筋初始预应力、摩擦装置处高强螺栓初始预紧力及柱脚构造措施对该类结构承载能力、复位性能及耗能能力等抗震性能的影响。研究结果表明：采用千斤顶非接触锚具的后张预应力筋方法行之有效;SPH框架相较于NPH框架表现出更好的承载性能、复位效果、变形及耗能能力;SPH框架表现出明显的两阶段特征,即在位移角2.0%以前,结构整体表现为“强复位、低耗能”特点,可以有效控制残余变形,相对自复位率保持在85%左右,在位移角2.0%以后,结构整体表现为“弱复位、强耗能”特点;整个试验过程中SPH框架主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复功能。     

预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点抗震性能试验研究

为充分发挥装配式混凝土结构施工便捷的特性及钢结构中狗骨式钢梁的抗震性能优势,提出了预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点。该混合框架节点由预制钢筋混凝土柱和预制钢-混凝土混合梁通过高强螺栓连接而成,其中混合梁由屈曲约束狗骨式钢梁段与混凝土梁段采用高强螺栓连接。完成了2个框架中节点及2个框架边节点的低周往复加载试验。通过对节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究,对节点类型及梁内是否布置预应力筋对该节点抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：该节点的拼装方式采用全螺栓连接,施工便捷;节点的破坏主要集中于钢梁段,达到了塑性铰外移的目的;节点梁内布置预应力筋能明显提高混凝土梁段的抗裂性能及节点整体抗震能力;提出了该节点中梁端受弯承载力计算方法,试验值与计算值吻合较好。     

钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明：钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议：混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比（Mc/Ms）取值范围宜为0.8~1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100~200mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。     

钢-混凝土预制梁连接区段抗震性能试验研究

为实现预制装配式混凝土框架结构的干式连接，提出一种带工字钢接头的装配式钢筋混凝土梁。通过3个不同配筋率(0.96%、1.50%、2.34%)试件的低周反复荷载试验，研究了不同弯矩系数比对其破坏形态、滞回特性、承载力、延性、承载力退化及关键部位应变的影响。结果表明，该预制混合梁在不同弯矩系数比下表现出不同的屈服顺序和破坏模式，随着弯矩系数比的减小，试件的损伤从集中在混凝土梁段到集中在钢梁段逐渐演变，滞回曲线渐趋饱满；在焊缝质量可靠的前提下，钢套筒连接区段未发生破坏，传力可靠。结合试验结果，进一步分析了该预制梁的受弯承载力计算方法和剪力传递过程。工程应用时，以钢接头屈服耗能为目标，保守建议设计弯矩系数比小于0.63，并保证钢套筒剪力传递的构造可靠。     

钢-混凝土预制梁连接区段抗震性能试验研究

为实现预制装配式混凝土框架结构的干式连接，提出一种带工字钢接头的装配式钢筋混凝土梁。通过3个不同配筋率(0.96%、1.50%、2.34%)试件的低周反复荷载试验，研究了不同弯矩系数比对其破坏形态、滞回特性、承载力、延性、承载力退化及关键部位应变的影响。结果表明，该预制混合梁在不同弯矩系数比下表现出不同的屈服顺序和破坏模式，随着弯矩系数比的减小，试件的损伤从集中在混凝土梁段到集中在钢梁段逐渐演变，滞回曲线渐趋饱满；在焊缝质量可靠的前提下，钢套筒连接区段未发生破坏，传力可靠。结合试验结果，进一步分析了该预制梁的受弯承载力计算方法和剪力传递过程。工程应用时，以钢接头屈服耗能为目标，保守建议设计弯矩系数比小于0.63，并保证钢套筒剪力传递的构造可靠。     

套筒灌浆缺陷对预制混凝土柱抗震性能影响的试验研究

针对目前广泛应用的套筒灌浆连接预制混凝土柱,为了研究套筒灌浆缺陷对其抗震性能的影响,设计了7根预制混凝土柱与1根现浇混凝土柱,在预制混凝土柱一侧套筒内预设了“浆体回落”与“完全不灌浆”两类灌浆缺陷,并开展低周往复荷载试验,分析其破坏形态及滞回特性、承载力、耗能能力等抗震性能。结果表明,混凝土柱发生柱底截面破坏与套筒顶截面破坏两种受弯破坏模式。无缺陷预制混凝土柱与现浇混凝土柱的破坏模式相同,承载力相近。与无缺陷预制混凝土柱相比,带缺陷预制混凝土柱的正向峰值荷载降低了6%~44%、位移延性系数降低了1%~43%、累积总耗能值降低了37%~63%。当缺陷高度超过全灌浆套筒一侧钢筋锚固长度的33%时,灌浆缺陷将对预制混凝土柱的滞回特性、承载力、延性与耗能能力等均产生明显不利影响。     

部分预制装配型钢混凝土梁受剪性能试验研究

设计制作了15个部分预制装配型钢混凝土梁试件及2个全现浇型钢混凝土梁试件,并对其进行了静力试验,对处于正、负弯矩区段的部分预制装配型钢混凝土梁和采用蜂窝型钢的部分预制装配型钢混凝土梁的受剪性能进行了研究。通过分析试件的破坏过程、箍筋应变、荷载-转角曲线,对不同参数下试件的破坏形态、破坏机理和承载能力进行研究。结合试验研究结果,对影响预制装配型钢混凝土梁受剪性能的主要因素进行了分析。结果表明：部分预制型钢混凝土梁中预制部分与现浇混凝土能够很好地共同工作,部分预制梁受剪性能与现浇型钢混凝土梁无明显差别。