钢管混凝土柱滞回耗能和累积损伤的实验研究

本文通过实验的方法，研究了钢管混凝土柱在水平载荷作用下的累积滞回耗能问题，采用等价滞回圈数的概念分析了钢管混凝土的低周疲劳损伤问题，并进一步考虑了地震作用下的损伤情况，在双参数累积损伤模型的基础上，根据实验研究结果，通过修改耗能因子，使其损伤模型适用于钢管混凝土结构，为进一步深入地研究钢管混凝土的地震损伤提供了基础．     

钢管混凝土梁柱新型连接节点抗震性能试验

为进一步研究钢管混凝土桥墩在地震作用下的变形与破坏机理,促进钢管混凝土墩柱在桥梁中的应用,提出一种新型的钢管混凝土梁柱节点,并对新型节点试件与传统一体化浇筑的节点试件进行了轴压和水平低周反复荷载共同作用下的试验.考察了节点不同浇筑方式、钢管柱不同埋深、选用不同屈服强度钢管对该类节点的抗震性能的影响,对节点破坏形式、滞回曲线、变形能力、累积耗能等抗震指标进行对比分析.结果表明:新型节点试件相对传统节点,钢管与混凝土粘结良好,无明显滑移或脱开破坏;试件的延性和耗能都相对于传统节点试件稍有提高.对于设计为耗能元件的构件,柱选用屈服强度低的钢管比屈服强度高的钢管耗能效果更好,并且能够更好的保证连接梁的完整性.     

T形钢管再生混凝土柱抗震性能有限元分析

以截面肢长、再生粗骨料取代率、钢管壁厚和轴压比为基本参数,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS,对两种不同肢长的T形钢管混凝土柱模型在低周反复加载下的荷载-位移滞回曲线进行模拟计算,获得T形钢管再生混凝土柱在水平地震荷载作用下的滞回性能、变形能力和耗能能力,从而比较两种不同截面肢长T形钢管再生混凝土柱的抗震性能.相比于普通混凝土构件,再生混凝土构件表现出更好的变形能力和耗能能力.     

地铁地下车站结构的地震反应特性研究

通过Davidenkov动力本构模型模拟土体、动塑性损伤模型模拟混凝土的动力特性,建立土-地铁地下车站相互作用的二维有限元分析模型,研究地铁车站结构的地震损伤演化规律和能量反应特性,结果表明:地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有明显影响,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能逐步增加;通过滞回耗能密度衡量各构件滞回能量耗散的集中效应,发现中柱的滞回能量最为集中,说明地震动作用下中柱的动力反应最大;通过对地铁车站结构的地震损伤过程研究,发现局部和整体损伤指数时程变化规律一致,在变形累积效应下表现出递增特性.     

方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点地震损伤模型研究

为研究方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在地震荷载作用下的损伤破坏机理,对比分析现有双参数地震损伤模型,根据方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点的破坏特征,选取最大非弹性变形和累积滞回耗能建立能反映结构性能退化和累积损伤的地震损伤模型,对节点失效破坏进行定量评估。该模型在如下所研究参数范围内可较好地反映方钢管混凝土柱-钢梁外环板式节点在极限状态下的地震损伤情况:f_y:393~526 N/mm~2,f_(cu):53.4~73.4 N/mm~2,t:6~12mm,ξ_p:1.5~3.4,h_(slab):0~120 mm,n:0~0.8,h/B:0.7~2.0。结果表明,该模型具有实用性,可为工程设计提供实际依据。     

基于台湾集集地震的结构滞回耗能影响分析

基于能量概念进行结构的地震反应分析能更清楚地揭示结构在地震动下的破坏机制,而滞回耗能被认为是最具工程意义的能量指标,是衡量结构塑性累积损伤的重要参数.利用具有极高研究价值的1999年集集地震记录到的大量地震动研究了抗震结构滞回耗能的特性,讨论了结构自振周期、阻尼比、场地条件、结构的恢复力模型等因素对抗震结构滞回耗能的影响规律,结果表明:场地条件、抗震结构的延性水平、周期、阻尼均是影响抗震结构滞回耗能的重要因素,而结构恢复力模型对滞回耗能的影响则可以忽略.     

不同构造复式钢管混凝土足尺柱抗震性能试验

为研究复式钢管混凝土柱的抗震性能,完成了3种截面形式、2种剪跨比共6个试件的低周反复荷载试验,各试件施加相同轴力.截面钢构形式分别为圆钢管、外圆内圆复式钢管和带分腔焊接钢板的复式钢管.分析了各试件的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、延性和耗能.试验结果表明:除剪跨比2.2且未设置腔体构造的钢管混凝土柱外,其余试件滞回曲线饱满,抗震性能稳定;增加截面含钢率或提高剪跨比,可使试件在达到相同位移角时的滞回曲线更加饱满;设置内圆钢管和分腔焊接钢板可提高构件承载力,对较小剪跨比试件的延性改善显著;降低剪跨比可显著提高构件初始刚度,但刚度退化速度较快,累积损伤效应更加显著;各试件在达到极限位移角时,设置腔体构造的剪跨比较小试件的累积耗能更高;与试验结果进行对比,本文采用的钢管混凝土柱实用承载力计算方法结果偏于保守.     

钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒抗震性能试验研究

为了比较带钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒与带钢管混凝土边框组合核心筒的抗震性能,进行了1个钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒模型和1个钢管混凝土柱边框组合核心筒模型的低周反复荷载试验研究,2个模型均按1/6缩尺.在试验基础上,分析比较了2个核心筒的承载力、延性、滞回特性、刚度及其衰减过程、耗能能力和破坏特征.研究表明,钢管混凝土叠合柱边框组合核心筒比钢管混凝土柱边框组合核心筒的抗震性能显著提高;承载力简化计算模型的计算结果与实测结果符合较好.     

GFRP管混凝土柱滞回性能分析

旨在通过ANSYS模拟GFRP管混凝土柱在低周反复荷载下的滞回性能,探讨其在地震作用下的强度、刚度和延性等力学性能的变化规律．采用有限元软件ANSYS得到构件的滞回曲线,采用软件origin对滞回曲线所围成的面积进行积分,研究结果表明试件随着长细比、径厚比、轴压比的增大,试件的延性退化显著,耗能能力变差,抗震性能降低．     

钢管煤矸石混凝土柱-环梁节点在低周反复荷载作用下的试验

目的研究钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点的抗震性能．方法制作了两个钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点,进行了低周期反复荷载下的加载试验,对其破坏形态、耗能能力和变形能力进行了理论分析．结果试件达到最大承载力时,滞回曲线比较饱满;承载力下降时,滞回曲线虽有不同程度的捏拢,但不严重,试件有较好的耗能能力;节点的钢管煤矸石混凝土柱与环梁相对独立,节点的破坏基本上不影响钢管煤矸石混凝土柱的承载力．结论钢管煤矸石混凝土柱-钢筋煤矸石混凝土环梁节点具有良好的抗震性能,     

方钢管混凝土柱塑性变形性能的试验研究

提出了允许部分柱屈服的混合型屈服机制,允许部分方钢管混凝土柱屈服耗能,但要求柱不丧失承载力以避免层倒塌,为考察方钢管混凝土柱屈服后的力学性能,对方钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的力学性能进行了试验研究,分析了轴压比、含钢率、长细比等参数对方钢管混凝土柱滞回曲线、刚度曲线、延性系数、塑性变形性能的影响.试验结果表明:方钢管混凝土柱屈服后承载力无明显下降,具有良好的延性和耗能能力,且随含钢率的增加,钢管混凝土柱的耗能能力和塑性变形能力提高;而随轴压比和长细比的增大,钢管混凝土柱的耗能能力和塑性变形能力却相应降低.     

方钢管混凝土框架加固后的滞回性能试验与理论研究

通过对经过加固后的一榀三层两跨方钢管混凝土框架拟静力试验,分析了低周反复水平荷载作用下加固后的框架的延性性能、强度与刚度的退化以及抗震耗能能力,给出了框架各层位移随反复荷载变化的滞回曲线,并根据顶层滞回曲线进一步得出了框架顶层骨架曲线及相应的恢复力模型.并与原结构各项力学性质相比较,得出加固后的框架的滞回性能、延性指标、耗能能力、强度与刚度退化及抗震能力与原结构的差异.通过观察加固后的框架的延性和耗能能力,得到具体的实验数据以便在实际工程中得到应用.     

地铁车站结构的地震能量反应

将地基土-地铁车站结构体系视为平面应变问题,采用Davidenkov动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,研究了中远场地震动和近断层地震动作用下地铁车站结构的能量反应特征.结果表明,地铁车站结构的阻尼耗能和滞回耗能随地震动作用时间单调增加,输入地震动特性对地铁车站结构的能量反应特征有显著影响;中柱的滞回耗能分布沿结构层间自下向上依次减少;侧墙的滞回耗能主要分布在顶层和底层;梁板的滞回耗能分布较为均匀,但顶板的耗能相对较多;中柱的滞回能量耗散最为集中,在地铁车站结构的抗震设计中应加强中柱的抗震措施.     

方形设肋薄壁钢管混凝土柱的恢复力模型

为了研究薄壁钢管混凝土柱的抗震性能,对6根方形设肋薄壁钢管混凝土柱在反复荷载作用下的滞回性能进行了试验研究,试验主要参数为轴压比(n=0.3~0.6).结果表明:当轴压比≯0.5时,滞回曲线较为饱满,延性系数均>3以上.随着轴压比的增大,构件的承载力略有提高,延性明显降低.采用有限元程序ABAQUS6.5计算每个试件的荷载-位移滞回曲线,计算结果与试验结果吻合较好.在此基础上进行参数分析,研究混凝土强度、钢板强度、轴压比、长细比、钢板厚度对构件滞回性能的影响.并通过回归分析建立了薄壁钢管混凝土压弯构件的荷载-位移恢复力模型,模型的计算结果与试验结果吻合较好.     

钢骨-钢管混凝土柱恢复力模型

目的建立能够反映结构或构件动力特性重要参数的恢复力模型,研究钢骨-钢管混凝土柱的抗震性能.方法通过设置不同的试验参数,对5个钢骨-钢管混凝土柱进行了低周反复荷载作用下受力性能的试验研究,并分析了试件的破坏形态.考虑了含骨率和轴压比对构件延性、耗能和强度、刚度退化等的影响,建立了折线型钢骨-钢管混凝土柱的恢复力模型.结果得到不同轴压比和不同含骨率下的荷载-位移滞回曲线,含骨率和轴压比对钢骨-钢管混凝土柱有着明显的影响,随着含钢率的增加,构件的变形能力得到了提高,而轴压比越大,构件的变形能力越差.结论钢骨-钢管混凝土柱多折线恢复力模型的建立为钢骨-钢管混凝土柱的弹塑性时程分析提供了参考.     

端部带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构抗震性能试验研究

“柱铰”是造成结构垮塌的主要因素。采取必要的结构构造措施在不增大结构刚度的基础上避免“柱铰”的形成是一个亟待思考与解决的课题。为提高钢管混凝土组合框架结构在地震荷载作用下的抗震性能,提出了一种柱端带拉筋方钢管混凝土柱-钢混凝土组合梁框架结构体系。通过对普通及端部带拉筋方钢管混凝土组合平面框架结构进行水平低周反复荷载试验,研究了柱端拉筋与梁柱抗弯承载力比对组合框架结构滞回性能、变形能力和破坏模式的影响。研究结果表明：两类组合框架结构均具有较好的抗震性能和耗能能力;试件的破坏模式主要有钢管局部屈曲、混凝土板开裂和钢管撕裂等;端部带拉筋方钢管混凝土组合框架结构的承载力与耗能能力优于普通方钢管混凝土组合框架结构;柱端拉筋能延缓结构塑性铰的出现,提高结构抗震耗能性。研究成果可为钢-混组合结构体系在抗震设防高烈度地区和城市人口密集区域的推广应用提供参考。     

钢管再生混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验研究

根据3个钢管再生混凝土压弯构件在水平低周反复荷载作用下的试验,考察了含钢率、轴压比两个参数变化对构件受力性能的影响,并对构件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线进行了分析,研究构件的延性和耗能能力。研究结果表明,钢管再生混凝土试件含钢率越大,试件延性越好;轴压比越小,其延性越好。钢管再生混凝土柱在合理的含钢率和轴压比下有良好的承载能力、延性指标和耗能能力。     

柱长细比对方钢管混凝土框架延性影响的分析

长细比是影响钢管混凝土框架结构延性的重要因素．为研究长细比对方钢管混凝土框架结构延性的影响,建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型,通过与方钢管混凝土框架结构在反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比,发现该模型的计算结果较精确,可应用于方钢管混凝土框架的结构分析中．利用此模型对在低周反复荷载作用下柱长细比不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析,对比研究了其滞回曲线和位移延性系数,得出了随着柱长细比的增加,方钢管混凝土框架延性降低的结论．     

钢管混凝土框架结构有限元分析

根据钢管混凝土统一理论对钢管混凝土框架构件进行简化,利用有限元分析软件ANSYS模拟了其结点处在受到水平地震力的情况下的动力响应.分析了循环加卸载过程中结构刚度的变化规律;详细讨论了各滞回曲线形成过程、形状和内部规律;分析了框架的抗震耗能能力和刚度退化、强度退化等相关内容;为钢管混凝土结构的加固设计和预测地震来临时框架可能发生破坏提供了依据.     

轴压比对方钢管混凝土框架延性影响的有限元分析

为了研究框架柱的轴压比对方钢管混凝土框架延性的影响，建立了方钢管混凝土框架结构的非线性有限元分析模型。将该模型的计算结果与方钢管混凝土框架结构在低周反复荷载作用下试验所得的滞回曲线进行对比，可见模型的计算结果较为精确，可以应用于框架的结构分析中。利用此模型对在低周反复荷载作用下的、轴压比不同的方钢管混凝土框架结构进行了有限元分析，并对其滞回曲线和位移延性系数进行了对比分析。结果表明：随着边柱和中柱轴压比的增大，框架延性降低。