灌浆套筒承插组合连接装配式墩压弯扭滞回性能分析

为了得到斜、弯桥等非规则桥梁的预制拼装桥墩压弯扭复合作用下的滞回性能，对一种灌浆套筒和承插口组合连接的装配式墩进行了有限元参数分析。首先介绍了装配式桥墩的拟静力试验，然后建立相应的有限元模型并利用试验结果验证其有效性，最后研究了轴压比、扭弯比、配箍率和配筋率等参数对装配式墩压弯扭滞回性能的影响。研究结果表明，增大构件的轴压比可以提高其抗弯、扭的承载力，但耗能能力会因此降低。提高扭弯比，构件的抗弯承载力将会迅速降低，而其扭转耗能和抗扭承载力将会提高；增大构件的配筋率，可以提高其抗弯承载力，但抗扭承载力和刚度变化较小；增大构件的配箍率，可以提高其刚度和抗弯、抗扭承载力。研究结果可以为灌浆套筒和承插口组合连接桥墩的复合受力性能分析和工程应用提供参考。     

冷挤压套筒连接装配式剪力墙有限元分析

基于冷挤压套筒连接装配式剪力墙的抗震性能试验结果,采用有限元软件ABAQUS建立非线性有限元模型。对加载全过程中装配式剪力墙的力学性能进行分析,有限元模拟结果与试验结果吻合较好。在此基础上,分析了影响剪力墙力学性能的主要因素,包括墙体剪跨比、轴压比、边缘构件纵筋配筋率等。结果表明:随着轴压比提高,剪力墙极限承载力提高,延性降低;随着剪跨比减小,延性降低;随着边缘构件纵筋配筋率提高,极限承载力略有提高,剪力墙的延性降低。     

竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙抗震性能有限元分析

为解决装配整体式剪力墙竖向钢筋连接套筒灌浆存在的灌浆质量难保证、施工效率低等问题,提出了一种新型预制墙体竖向分布钢筋不连接装配整体式剪力墙结构(SGBL装配整体式剪力墙结构)体系。为确定SGBL装配整体式剪力墙最大设计轴压比限值和竖向分布钢筋断开后的设置需求,采用有限元数值模拟方法,考虑轴压比、竖向分布钢筋配筋率等参数,探究了各参数对SGBL装配整体式剪力墙抗震性能的影响。研究表明：与试验结果对比,精细化有限元模型合理;试件延性随轴压比增大显著降低,结合试验研究结果可取SGBL装配整体式剪力墙最大设计轴压比限值为0.5;竖向分布钢筋断开后,配筋率变化对剪力墙抗震性能影响较小,SGBL装配整体式剪力墙竖向分布钢筋可按照最小配筋率设置。     

全尺寸预制装配式剪力墙竖向连接节点受力性能数值分析

为研究预制装配式剪力墙结构竖向连接节点的受力性能,以某预制装配式剪力墙实际工程中的全尺寸墙体为研究对象,采用通用有限元软件ABAQUS,分别建立了现浇与预制钢筋混凝土剪力墙精细化有限元模型,对比分析了不同轴压比下现浇剪力墙试件与预制装配式剪力墙试件的受力性能差异;对于预制装配式试件,通过在接缝处预制与现浇混凝土表面设置摩擦接触来实现其整体性建模,并研究了不同摩擦系数对预制装配式试件承载力的影响。研究结果表明:预制装配式试件的承载力、变形性能与破坏特征同现浇试件大致等同,预制装配式试件的承载力略低,但刚度退化缓慢;轴压比对试件的承载能力有影响,轴压比越大,现浇试件与预制装配式试件的承载能力越高;设置摩擦接触属性时采用不同摩擦系数对预制试件的承载力影响不大。     

采用新型竖向连接的预制混凝土剪力墙抗震性能有限元分析

基于新型竖向连接抗剪性能的试验研究,采用有限元软件ABAQUS对采用此种新型连接的剪力墙抗震性能进行了数值模拟。通过对已有现浇剪力墙和套筒剪力墙的拟静力试验结果模拟分析,验证了本研究有限元模型的正确性。基于该有限元模型分析了相同条件下现浇剪力墙、套筒连接剪力墙、新型连接剪力墙的耗能能力、刚度、承载力及延性。结果表明:相同轴压比下,采用新型竖向连接剪力墙的承载力和耗能能力优于套筒连接剪力墙,接近于现浇剪力墙。轴压比从0.1增加到0.3时,新型连接剪力墙的承载力和刚度显著提高。     

装配式型钢混凝土剪力墙抗震性能有限元研究

本文研究一种新型装配式型钢混凝土剪力墙,采用有限元软件ABAQUS分别建立了现浇混凝土剪力墙、边缘构件中型钢贯通的现浇混凝土剪力墙、灌浆套筒连接预制剪力墙、灌浆套筒连接边缘构件中型钢贯通预制剪力墙和灌浆套筒连接边缘构件中型钢非贯通预制剪力墙共5种剪力墙结构模型。分别对这些剪力墙模型进行低周反复加载模拟分析,对比分析结构的滞回曲线和骨架曲线等抗震性能。分析结果表明:对于同样内置型钢的剪力墙,采用装配式连接方式与现浇连接方式的剪力墙抗震性能基本相同;与无内置型钢的现浇剪力墙和由灌浆套筒连接的剪力墙相比,型钢剪力墙由于在边缘构件中内置型钢,其抗剪承载力明显提高,滞回曲线更为饱满,更加有利于抵抗地震作用。     

灌芯装配式混凝土大板剪力墙抗震性能数值模拟

灌芯装配式混凝土大板剪力墙是一种新型装配式剪力墙,能够大幅度降低工程造价,具有广阔的市场前景,故对该种形式剪力墙的抗震性能的研究具有重要意义。本文利用ABAQUS有限元分析软件对灌芯装配式混凝土大板剪力墙进行了数值模拟,将模拟结果和试验骨架曲线、试验过程中墙体破坏形态进行了对比分析。同时,系统分析了轴压比、边缘构件配筋率、墙身配筋率以及墙身底部水平钢筋的间距对灌芯装配式混凝土大板剪力墙受力性能的影响。分析结果表明:模拟计算结果与试验结果吻合;轴压比、边缘构件配筋率能显著影响构件的承载力和变形能力;墙身配筋率、墙身底部水平钢筋的间距对构件无显著影响。     

离心预制混凝土管组合柱抗震性能有限元分析与恢复力模型研究

基于离心预制混凝土组合柱抗震性能试验,采用ABAQUS软件对该类型组合柱在轴压及水平往复荷载作用下的受力性能进行了非线性有限元分析,研究了轴压比、预制管及芯部混凝土强度、体积配箍率和预制管空心率对柱承载力及变形能力的影响。并采用拟合法建立了适用于该类型组合柱的恢复力模型。研究结果表明：有限元结果与试验结果吻合较好,在轴压及水平往复荷载作用下,柱的破坏模式为压弯破坏,耗能能力较好。柱承载力随轴压比增加而提高,但变形能力降低,当轴压比超过临界值时,柱的受力状态转为小偏心受压,承载力降低;提高预制管或芯部混凝土强度可提高柱承载力,但会降低柱的变形性能;提高体积配箍率及降低预制管空心率可改善柱的变形能力,当空心率降低至20%后,其影响可忽略。本文所建立的恢复力模型与试验结果吻合较好,能够较为准确地模拟该类型组合柱的滞回特性。     

基于纤维梁柱单元的RC带翼缘剪力墙抗震性能分析

为高效准确地模拟钢筋混凝土构件在复杂荷载作用下非线性行为,采用OpenSees中基于刚度法的纤维梁柱单元,建立一种考虑弯曲和剪切共同作用的RC带翼缘剪力墙非线性分析模型,并对已完成的4个不同边缘构件和截面形式的RC带翼缘剪力墙的拟静力试验进行数值模拟;通过比较数值模拟结果与试验结果,验证有限元模型的准确性;通过有限元分析,研究轴压比(0.1~0.3)、剪跨比(1.8~3.0)、翼缘宽度与腹板高度比(0.5~1.1)、混凝土强度(C30~C45)、纵筋配筋率(0.73%~2.22%)以及箍筋配箍率(0.74%~5.19%)对RC带翼缘剪力墙抗震性能的影响。研究表明：随着轴压比、翼缘宽度与腹板高度比、混凝土强度以及纵筋配筋率的增大,带翼缘剪力墙的承载力逐渐增大,其极限变形能力在翼缘受拉方向也相应增大,而在翼缘受压方向不断减小。剪跨比的增大使得带翼缘剪力墙的承载力明显减小,但是变形能力大幅提高。箍筋配箍率的提高可以有效延缓带翼缘剪力墙翼缘受拉方向的破坏。     

装配式灌芯混凝土剪力墙抗震性能数值模拟

装配式灌芯混凝土剪力墙是一种新型装配式剪力墙,在地震作用下受力和破坏机理复杂,故准确模拟其受力与破坏过程对于结构抗震分析具有重要意义。利用数值模拟技术,在已有试验研究基础上,对装配式灌芯混凝土剪力墙进行有限元模拟计算,并与试验骨架曲线和裂缝分布进行对比,系统地分析轴压比、边缘构件配筋率和墙身配筋率对装配式灌芯混凝土剪力墙受力性能的影响及其规律。分析结果表明,模拟计算结果与试验结果吻合良好;轴压比对剪力墙受力性能影响显著;边缘构件配筋率和墙身配筋率影响剪力墙的延性,对极限承载力影响不大。     

钢管高强混凝土剪力墙轴压承载力研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的轴压承载力,进一步了解钢管间混凝土的体积配箍率对其轴压承载力和变形的影响,完成了18个钢管高强混凝土剪力墙试件的轴压试验,研究了试件轴心受压的破坏形态、受力机制、承载力及变形能力。试验结果表明:随着钢管间混凝土体积配箍率的提高,混凝土的受压极限应变提高,钢管对管中混凝土的套箍效应得到更好的发挥,使试件的承载力和变形能力相应提高。采用有限元软件ABAQUS对钢管高强混凝土剪力墙轴压性能进行非线性分析,结果与试验结果相符。根据对试验结果的统计分析和有限元分析的结果,提出了钢管高强混凝土剪力墙轴心受压承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

预制柱灌浆套筒连接节点有限元分析

采用有限元软件ABAQUS分析了预制柱灌浆套筒连接节点在地震荷载作用下的表现,探讨了不同轴压比和角钢强度对节点抗震性能的影响。有限元分析结果表明:有限元模型合理可靠,预制柱灌浆套筒连接节点具有良好的抗震性能;在一定范围内增大角钢强度和厚度,可提高节点的承载力。     

预制双向孔剪力墙抗震性能有限元分析

预制双向孔剪力墙是由带水平孔和竖向孔的预制混凝土板、边缘构件、后浇灌孔混凝土组成的墙体。为了进一步了解该预制墙的抗震性能,本文采用有限元软件MSC.MARC,对2个压弯破坏的双向孔剪力墙试件进行了低周往复荷载及单调荷载作用下的非线性有限元分析,并研究了轴压比、水平插筋直径、边缘构件纵向钢筋配筋率对双向孔剪力墙抗震性能的影响。结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明有限元模型正确、合理;随着轴压比增大,峰值承载力增大,变形能力下降;水平插筋的直径对墙体抗震性能影响不大;增大边缘构件纵向钢筋配筋率能提高墙体的承载力和变形能力。     

半灌浆套筒柱中部连接预制柱抗震性能数值分析

由于一般装配式结构预制柱的承载能力及耗能性能差于现浇柱,本文提出改进装配连接部位,将薄弱的连接装配部位移至受力较小的柱中反弯点附近,从而提高装配式预制柱的抗震性能。本文采用SeismoStruct有限元软件对已有的柱底半灌浆套筒连接预制柱低周往复试验进行数值模拟,其模拟结果与试验结果吻合良好,证明有限元模型有效,并建立三组不同轴压比0.066、0.133、0.2下的有限元模型,每组各包括一个柱中部连接装配柱模型和一个柱底部连接装配柱模型,对比分析其滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化及耗能性能。分析结果表明:柱中部连接预制柱的极限承载力及耗能性能均优于柱底部连接预制柱,但其延性略差且刚度退化更加明显。     

低周水平荷载作用下高强混凝土剪力墙变形能力非线性分析

基于4个高强混凝土剪力墙试件抗震性能的试验结果,将ABAQUS软件提供的混凝土损伤塑性模型参数与已有的混凝土本构关系结合起来,在基于能量等效原理的基础上引入损伤因子概念,模拟其加载全过程和受力性能,模拟曲线与试验曲线吻合较好。在此基础上,分析了影响高强混凝土剪力墙变形能力的主要因素,包括混凝土强度、竖向分布钢筋配筋率、水平分布钢筋配筋率、边柱箍筋体积配箍率、边柱纵筋配筋率、轴压比和剪跨比,并与试验结果进行了对比。     

新型钢筋套筒挤压连接预制RC梁柱节点研究

对一种新型钢筋套筒挤压连接预制梁柱节点进行试验研究,并进行了梁纵筋配筋率、轴压比、柱纵筋配筋率等有限元参数分析,并与试验节点的结果进行了对比。研究表明:这种新型节点形式是安全的,可以实现强节点弱构件的目的,并能实现较好的节点抗震性能,该类型预制梁柱节点是切实可行的。有限元分析结果与试验得到的骨架曲线吻合较好;随着梁纵筋配筋率提高,节点承载力增加;轴压比和柱纵筋配筋率对节点承载力影响较小;随着柱端轴压比的增加,节点剪切角逐渐减小;柱纵筋配筋率对节点剪应力影响较小。     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

活性粉末混凝土短柱抗震性能数值模拟

为了研究活性粉末混凝土(Reactive powder concrete,简称RPC)短柱的抗震性能,运用有限元软件ABAQUS对RPC短柱进行了低周反复荷载作用下力学性能的数值模拟,研究了RPC短柱的破坏形态、滞回曲线和骨架曲线。RPC模型采用混凝土损伤塑性模型,其中损伤因子采用基于RPC本构的能量等效法求得。钢筋本构采用双折线模型。将模拟结果与试验结果进行对比,得到了较好的吻合性。在此基础上,研究了轴压比、配箍率和纵筋配筋率的变化对RPC短柱抗震性能的影响。研究结果表明:随着轴压比的增大,试件的延性逐渐降低,轴压比从0.2增加至0.5,位移延性系数从3.30降低至2.61;试件的抗剪承载力随轴压比的增大而增大,但在加载后期,高轴压比试件的承载力和刚度退化较快;配箍率和纵筋配筋率的增大均可以改善试件的抗震性能,但配箍率主要影响加载后期试件的延性,而纵筋配筋率主要影响试件的抗剪承载力。     

配置500 MPa钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱抗震性能试验研究

试验中设计了6个钢筋套筒灌浆连接预制混凝土柱和2个现浇混凝土柱,对其进行低周反复加载试验,其中配置的纵筋和箍筋均为500 MPa钢筋,研究了预制柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力以及承载力,分析了轴压比、配箍形式和灌浆料强度对其抗震性能的影响。研究结果表明：预制柱的位移延性、耗能能力和承载力均与现浇柱相近;预制柱套筒区形成刚域,套筒顶部破坏最为严重;轴压比较小的预制柱,其柱根部灌浆层结合面发生破坏,且滞回曲线会出现捏拢;轴压比较大的预制柱在保护层剥落后,出现核心区混凝土压碎破坏;预制柱的位移延性系数的均值仅为220,但极限位移角的均值可达1/31。     

预制墙体钢板抗剪键连接试验与数值模拟研究

预制装配式剪力墙结构的抗震性能主要取决于结构水平连接和竖缝连接,本文研究模型为一种新型连接形式,即预制装配式剪力墙钢板抗剪键,该连接形式由北京市建筑设计研究院有限公司设计。本文主要通过对该种连接形式进行试验和数值模拟研究,分析该种连接形式受力性能,包括承载力、抗震性能和延性性质。试验共设计了5组尺寸相同的试件,在不同轴压作用下进行低周往复加载得出滞回曲线和骨架曲线,并采用ABAQUS有限元软件对其模拟,得出数值结果与试验结果进行对比。结果表明:该种连接形式具有一定的承载力,在轴压为正时试件具有很好的延性,试验和数值结果吻合较好。表明该种连接可以运用到实际工程结构中。