带斜撑的空冷钢-混凝土混合结构滞回性能试验研究与分析

对于高烈度区1000 MW机组火电厂,传统钢-混凝土混合结构空冷支架已经不能满足使用要求。在地震作用下,结构的悬挑端位移超限、局部杆件受力过大、结构整体侧移较大。对此,提出了加设斜撑的空冷钢-混凝土混合结构体系,并按1/8缩尺比例进行了该类结构的拟动力试验和拟静力试验。根据试验结果研究了模型结构在EL-Centro（N-S）地震波作用下的滞回性能、延性性能、刚度退化和耗能能力。试验结果表明:与传统钢-混凝土混合结构空冷支架相比,加设斜撑后,结构的耗能能力有较大的提高,刚度退化速度减慢,而且残余刚度较大,具有了更大的安全储备。研究为同类结构的抗震设计提供了试验依据,并能指导相关工程设计。     

带斜撑型直接空冷钢-混凝土竖向混合结构非线性地震响应分析

带斜撑型钢-混凝土竖向混合结构是为将直接空冷技术推广应用于高强度地区而提出的一种新型结构体系,根据上部结构平台型式的不同,可分为钢桁架+斜撑结构与实腹梁+斜撑结构两种类型。本文在钢桁架+斜撑结构模型抗震试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件计算分析两类结构在不同强度地震作用下的基底剪力响应规律、变形性能与钢筋混凝土管柱的损伤演化特性。结果表明：提出的模型简化原则与有限元建模方法比较合理,计算值与试验值吻合较好;不同强度地震作用下,钢桁架+斜撑结构的最大基底剪力与剪重比均大于实腹梁+斜撑结构;两类结构的侧移变形随地震作用的增强均由弯剪型趋于剪切型,钢桁架+斜撑结构的牛腿及下部位移略大于实腹梁+斜撑结构,而牛腿上部位移则略小;钢桁架+斜撑结构的最大柱顶侧移角略小于实腹梁+斜撑结构;两类结构的抗震性能均较好,能够满足大容量机组火电厂在高强度区的抗震需求。     

内嵌VV-SPSW平面钢框架结构抗震性能研究

对3个内嵌竖向连接竖向加劲钢板墙(VV-SPSW)平面钢框架结构进行了缩尺拟静力试验和有限元分析,通过对多项力学性能指标的数据比较,系统研究了这种平面结构的抗震性能和破坏规律。研究表明:该结构体系在水平荷载作用下具备良好的耗能能力、变形能力以及必要的抗震承载力,抗震性能优良;内嵌的VV-SPSW可作为该结构体系的第1道抗震防线,经合理设计的该平面钢框架体系的破坏规律符合多道抗震防线的设计思想以及"强框架,弱墙板"、"强柱弱梁"的抗震概念设计要求,是一种适合于高烈度地震区的新型抗侧力系统。     

不同肢厚比框支短肢剪力墙斜柱式转换层结构抗震试验研究

为了研究不同肢厚比对框支短肢剪力墙斜柱式转换层结构抗震性能的影响,对3榀框支短肢剪力墙斜柱式转换试件进行了竖向荷载和水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验,分析了试件的破坏过程及特征、承载力、滞回及耗能特征、刚度退化和位移延性。试验结果表明,斜柱式转换层结构的受力特点近似于一个简单的桁架,转换层上部短肢剪力墙肢厚比对转换梁的性能有重要影响,设计合理的框支短肢剪力墙斜柱式转换层结构具有较好的延性,可形成多道抗震防线,从而获得较好的抗震性能。     

BFRP管混凝土柱抗震性能研究EI北大核心CSCD

为适应复杂的海洋环境,该研究提出玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)管钢筋混凝土柱,并采用拟静力试验和有限元软件OPENSEES研究其抗震性能,探讨BFRP管厚度、轴压比、长细比、纵筋直径和屈服强度对BFRP管钢筋混凝土柱破坏机理和抗震性能的影响规律。研究结果表明:试件的滞回环都比较饱满,均发生弯曲破坏;BFRP管厚度的增大使试件的承载力和耗能性能小幅提高,强度退化放缓;轴压比大的试件承载力高,耗能性能较强,但变形能力差,强度以及刚度退化较快;长细比的增大使试件的滞回曲线变得更为瘦长,整体刚度、峰值荷载、累积耗能大幅降低,同时极限位移明显增大;增大纵筋直径和提高纵筋屈服强度均可使试件的滞回曲线愈加饱满,初始刚度、峰值荷载以及累积耗能也得到有效提高。BFRP管混凝土柱相比于钢筋混凝土柱,多项抗震性能指标都比较优异,但是与钢管混凝土柱相比仍存在一定差距。     

高强钢框架-屈曲约束支撑体系抗震性能研究

针对高强钢结构在抗震设计中存在的结构延性差、刚度小的问题,提出了高强钢框架-屈曲约束支撑结构.为研究此类结构的抗震性能,对2个足尺单榀单跨单层试件进行了拟静力加载试验,观测了结构在水平往复荷载下变形特征与破坏模式,分析了结构及构件滞回曲线特征,探讨了试件强度退化、刚度退化、塑性变形、耗能能力以及钢框架和屈曲约束支撑的承...     

大型火电厂分散剪力墙-SRC框排架结构抗震性能试验研究

分散剪力墙-SRC框排架混合结构是大型火力发电厂为满足更高抗震要求而发展的一种新型结构体系,按照1/7比例对三跨三榀七层框排架子空间模型进行拟动力试验与拟静力试验.试验研究了模型结构在水平地震作用下的受力特点、滞回特性、变形以及协同工作等性能.研究结果表明:该类不规则的混合结构裂缝分布广泛并存在明显的薄弱层,主要的薄弱...     

钢-混凝土组合节点连接PC柱抗震性能影响参数分析

为了研究钢-混凝土组合节点连接PC柱的抗震性能，对1个整浇柱试件和2个PC柱试件进行低周往复加载试验，对比分析PC柱与整浇柱的抗震性能差异，研究轴压比对PC柱抗震性能的影响。利用ABAQUS建立有限元模型，模拟PC柱在水平往复荷载作用下的滞回性能，数值计算结果与试验结果吻合较好。扩充分析参数范围，采用该有限元模型进一步分析各参数对PC柱抗震性能的影响。研究表明:PC柱试件具有与整浇柱试件相当的滞回性能；轴压比和剪跨比是影响PC柱抗震性能的重要因素，轴压比增大或剪跨比降低时，PC柱的水平刚度和水平承载力提高，但变形和耗能能力降低；提高配箍率或纵筋率均可改善PC柱的抗震性能，改变拼接段各节点参数对PC柱抗震性能的影响较小。     

仿古建筑钢框架结构拟动力试验及静力推覆分析

为研究仿古建筑钢框架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某仿古建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,并对其进行了拟动力试验。输入地震动加速度峰值分别相当于8度多遇、8度设防和8度、9度罕遇地震的El Centro波、汶川波和兰州波,实测了框架的位移反应、加速度反应和应变分布;研究了结构在地震波作用下的受力特点、滞回性能、耗能性能、加速度和位移时程曲线以及承载力与刚度退化规律等,并对结构进行了静力弹塑性推覆分析。研究结果表明:滞回曲线未出现明显的捏拢现象,结构耗能随着输入地震波幅值的增大而显著增加;在9度罕遇地震波作用下,中柱异型节点处的拱构件底部及正厅边柱斗构件屈服,骨架曲线仍未进入下降段,整体结构的承载力较高;在地震波作用下,该研究类型的仿古建筑钢框架结构的层间位移角能满足我国现行抗震规范的要求,具有良好的抗震性能。     

预制ECC管混凝土桥墩拟静力试验研究

该文提出了一种以预制ECC管作为浇筑模板的ECC管混凝土桥墩。为研究该桥墩抗震性能,设计并制作了1个普通钢筋混凝土桥墩试件(RC)和3个预制ECC管混凝土桥墩试件(ECC1~ECC3),其中:试件ECC1为基准试件;试件ECC2在加载过程中减小了轴压比;试件ECC3在塑性铰区预制ECC管内浇筑了ECC。通过拟静力试验得到了上述试件的开裂过程、破坏形态以及水平力-位移滞回曲线等试验结果。通过分析各试件极限承载能力、累计耗能、延性系数、刚度退化以及残余位移等抗震性能指标,对比了预制ECC管混凝土桥墩与普通钢筋混凝土桥墩抗震性能的差别,得到了轴压比和塑性铰区截面形式对预制ECC管混凝土桥墩抗震性能的影响。研究结果表明:墩身外侧ECC管有效防止了塑性铰区混凝土剥落后钢筋屈曲,明显改善了桥墩破坏形态,提升了桥墩变形能力,降低了桥墩的损伤程度;与普通钢筋混凝土桥墩相比,预制ECC管混凝土桥墩的滞回曲线更加饱满,累计滞回耗能更大,具有更好的耗能能力,其峰值荷载和延性系数分别比普通钢筋混凝土桥墩的高出了16.66%和42.15%;对于ECC管混凝土桥墩,当轴压比降低后,ECC管壁出现的裂缝数量减少,其耗能和承载力降低,但延性变形能力增强,刚度退化也有所减缓;塑性铰区采用全截面ECC,即在ECC管内浇筑ECC,能提升预制ECC管混凝土桥墩的耗能能力、承载能力和延性变形能力,但裂缝的发展和分布几乎没影响。     

直接空冷机组变工况运行特性分析

水资源的减少及分布不均问题促进了火力发电系统中空冷技术的产生,但是空冷机组也有能耗较高的缺点。凝汽器是空冷机组的核心设备,其排汽压力是影响整个系统性能的最关键指标之一。以某电厂600 MW机组为例,提出一种冷凝器背压的简便计算方法,分析了迎面风速、环境温度、凝汽流量以及污垢热阻对凝汽器排汽压力的影响,为优化空冷机组运行、节能降耗提供参考。     

型钢高延性混凝土短柱抗震性能试验研究

提出采用高延性混凝土和核心区配置型钢提高短柱的抗震性能和变形能力,设计了2个高延性纤维混凝土（HDC）短柱和2个型钢高延性混凝土（SHDC）短柱试件,通过拟静力试验,研究其破坏形态、变形能力及耗能能力。试验结果表明:试件剪跨比减小,有利于发挥HDC良好的抗剪性能,使HDC短柱表现出良好的延性和耗能能力;核心区配置型钢,可显著提高HDC短柱的延性和耗能能力,提高构件的耐损伤能力;HDC与型钢具有良好的协调变形能力,改善了短柱的脆性剪切破坏模式,使SHDC短柱发生剪切粘结破坏时仍表现出较好的延性;SHDC短柱在不同性能水平下的变形能力明显高于HDC短柱,能满足我国规范对框架结构竖向构件的变形要求。     

CFRP筋-高强钢筋/高强混凝土柱的抗震性能

为了研究高强钢筋和碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)混合配筋/高强混凝土柱的抗震性能,对CFRP筋-高强钢筋混合配筋的高强混凝土柱进行了低周反复荷载试验和有限元分析,研究了CFRP筋的粘结条件、不同轴压比以及高强混凝土种类等参数对其抗震性能的影响。结果表明:所有的高强混合配筋高强混凝土柱均发生延性破坏;在相同条件下,高强混合配筋混凝土中分别添加了钢纤维活性粉末和钢纤维后,表现出更好的耗能能力和延性;有粘结CFRP筋混合配筋高强混凝土柱比无粘结CFRP筋混合配筋柱的变形能力和承载力分别提高了9.6%和17.1%,但是延性系数降低了22.5%;在延性破坏的条件下,随着轴压比的增加,CFRP筋-高强钢筋混合配筋柱的屈服强度和极限强度明显增大,极限位移和耗能能力也逐渐减小;高强钢筋和CFRP筋配筋率越高,高强混合配筋柱的极限承载力和变形能力越大。      

低周反复荷载下型钢混凝土-钢筋混凝土竖向混合结构转换柱受剪性能试验研究

为了研究型钢混凝土-钢筋混凝土竖向混合结构转换柱的受剪性能,对16个转换柱试件和1个钢筋混凝土柱对比试件进行了低周反复荷载试验。分析了转换柱试件的破坏形态,研究了其位移延性、承载能力、强度衰减,以及耗能能力等方面的力学性能,并与钢筋混凝土柱试件进行了对比。试验结果表明:转换柱的破坏形态可以分为剪切破坏、粘结破坏和弯曲破坏;转换柱中钢与混凝土之间的相互作用方式导致了其特殊的破坏特征;发生粘结破坏和弯曲破坏的试件,其最大承载力之后的强度衰减较大;转换柱的耗能能力介于型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱之间。绝大多数转换柱试件的延性性能能够满足位移延性系数大于3的抗震设防要求。     

核电厂风冷冷水机组框架结构的力学分析与评定

核电设备运行时的结构完整性、稳定性是设备设计必须考虑的因素。利用有限元分析软件,对某核电厂用风冷冷水机组模块框架结构进行应力计算和抗震分析。计算结果表明：该风冷冷水机组结构强度和螺栓强度在各种载荷工况下均能满足相关要求。最后就机组框架设计提出了一些建议,为今后核电厂风冷冷水机组的优化设计和抗震性能的改进提供借鉴。     

1000MW机组加装真空提高装置后节能效益分析

为了进一步优化1000MW机组真空系统,提高1000MW机组真空,从而降低机组运行能耗,华电国际邹县发电厂先后对2台百万机组真空系统进行了节能改造,加装了真空提高装置,改造后机组凝汽器真空提高0.7kPa以上,机组煤耗下降约1.8g/kWh,机组年节约标准煤6000t以上,创造了良好的经济效益,可为同类型机组的节能技术改造提供参考.     

钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法

结构多尺度计算技术在保证计算精度的同时,可大幅度地降低计算成本。该文提出了钢筋混凝土柱多尺度模型界面连接和引入等效塑性铰长度的精细化区域界定的方法,并在LS-DYNA程序中二次开发了混凝土多维损伤本构模型,建立了钢筋混凝土柱地震破坏分析的多尺度建模方法。通过对钢筋混凝土柱拟静力试验和单调推覆数值试验的模拟与对比分析,验证了所建立方法的适用性;通过对一钢筋混凝土柱的地震模拟振动台试验的模拟与分析,直观地观察了强震作用下钢筋混凝土柱的混凝土压碎、钢筋屈曲等破坏过程。     

基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型

基于地震作用下钢筋混凝土结构的损伤机理, 以钢材和混凝土材料损伤模型为基础, 推导出损伤状态下钢筋混凝土构件刚度和材料自由能退化表达式, 提出一种以刚度退化和自由能退化线性组合的钢筋混凝土构件损伤模型. 对钢筋混凝土柱的拟静力试验进行模拟分析, 结果表明该模型可以较好的描述钢筋混凝土柱的损伤演化过程, 且能够定量确定其在单向荷载作用下与之正交方向的损伤程度;对钢筋混凝土桥墩的振动台试验数据和钢筋混凝土刚构桥的数值算例进行了模拟分析, 结果表明基于材料损伤的钢筋混凝土构件损伤模型可以描述钢筋混凝土桥墩抗震能力的退化过程以及预测结构的失效模式, 可用于地震作用下桥梁结构的损伤分析.     

A study of reinforced concrete bridge columns retrofitted by steel jackets

Abstract

In this paper, theoretical and experimental results of two as‐built circular reinforced concrete (RC) bridge columns and two columns retrofitted with steel jackets are presented. A constitutive model for concrete confined by a steel jacket is proposed. The proposed model is implemented into a sectional analysis to predict the lateral load‐deformation relationship of retrofitted columns. 2/5 scaled RC bridge columns are designed based on the standard details of the existing bridge columns mostly built in late 1980s and early 1990s, in Taiwan (Ministry of Transportation and Communication, 1987; 1995). The columns are expected to have a flexural failure mode during severe ground shaking. Displacement‐controlled cyclic loading tests were conducted to obtain the seismic performance of the columns. The experimental results showed that the bridge column retrofitted with steel jacketing could greatly improve seismic performance measured based by the strength and ductility. The analytical results showed that the proposed constitutive model, implementing sectional analysis, could well capture the lateral force‐displacement relationship of the bridge columns retrofitted with steel jackets.