胶合木梁柱嵌入钢板-螺栓拼接节点纯弯与弯剪性能试验研究

为研究胶合木梁柱嵌入钢板-螺栓拼接节点在纯弯和弯剪复合荷载作用下的破坏机理、受弯承载力的变化规律和计算方法,设计并制作了3组共15个足尺节点试件,对其进行单调加载试验。以单螺栓节点横纹承载力计算方法为基础,经推导建立了考虑节点剪弯比影响的节点受弯承载力计算方法。试验和计算结果表明:弯剪复合荷载作用下节点的主要破坏模式为木材横纹劈裂破坏;剪力导致弯矩-转角曲线非线性特征更为明显;节点受弯承载力和延性随节点剪弯比的增大而减小;节点的剪弯比变化使节点受弯承载力和延性下降最多分别达到31.7%和15.6%。此外,对已有的节点受弯承载力计算方法分析可知:基于van der Put模型的节点受弯承载力计算方法具有较高的精度(与试验值偏差在16%以内);而基于Jensen模型和按欧洲规范EN 1995-1-1预测的结果则偏于保守。     

螺锁式预应力混凝土方桩连接接头受剪性能研究

为了提高混凝土预制桩现场拼接的施工质量和施工效率,研发了一种新型预应力混凝土方桩的螺锁式机械连接接头.螺锁式机械连接件的拉伸试验验证了该连接件具有良好的抗拉性能.对两种类型共6根预应力混凝土方桩连接接头试件开展足尺受剪性能试验,研究了其受剪承载力、裂缝开展以及破坏形式.试验结果表明:预应力混凝土方桩连接接头试件的极限受剪承载力试验值均远大于桩身的受剪承载力计算值;加载过程中试件的纯弯段竖向裂缝先于弯剪段斜裂缝出现,最终试件破坏形式分为桩身正截面受弯破坏和接头斜截面受剪破坏.     

玻璃结构金属植入节点纯弯及弯剪性能试验研究

为研究玻璃结构金属植入节点在纯弯和弯剪耦合作用下的破坏机理,设计并制作了4组12个节点试件,对其进行单调加载试验,考虑不同剪跨比对节点受力性能的影响。以采用单个预埋件的金属植入节点承载力计算方法为基础,推导建立适用于玻璃结构金属植入节点的受弯承载力、受剪承载力计算方法,通过与试验结果对比,验证了承载力计算方法的准确性。并对影响节点受力性能的各项参数进行了分析,结果表明,玻璃厚度的增加会同时提高节点的受弯及受剪承载力,预埋件埋深及宽度的增加则主要提高节点的受弯承载力。因此,在进行金属植入节点设计时,需要根据节点的实际受力情况确定节点的各项尺寸参数。     

型钢混凝土暗梁受力性能试验研究

为研究型钢混凝土暗梁的受弯和受剪性能,分别进行了6个试件的受弯试验和6个试件的受剪试验。试验着重研究了不同型钢截面尺寸、暗梁截面高度和型钢截面类型(蜂窝式型钢和实腹式型钢)对试件破坏形态、受弯承载力、受剪承载力的影响规律。试验结果表明:受弯试验中,所有试件均表现出良好的受弯性能,延性较好,蜂窝式型钢对试件的变形能力和受弯承载能力影响较小。受剪试验中,所有试件的剪切延性良好,但蜂窝式型钢弱化了型钢混凝土暗梁的抗剪能力。在试验结果的基础上,给出了型钢混凝土暗梁的受弯承载力计算公式,并提出了型钢混凝土暗梁的受剪承载力计算公式,计算结果精度较高,可用于该形式下暗梁的受弯和受剪承载力计算。     

混凝土板柱子结构抗连续倒塌试验研究

节点脆性冲剪破坏易导致板柱结构体系的连续倒塌。对1个横、纵向均为2跨的混凝土板柱子结构进行连续倒塌静力加载试验,试件制作时移除底部中柱以模拟初始失效,试验中首先对中柱柱头施加向下的集中力使其节点发生初始冲剪破坏,其后对楼板施加均布荷载直至发生后继连续倒塌破坏,分析了试件不同变形阶段的受力机理并对承载力进行了评估。结果表明：子结构的中柱节点冲剪破坏具有一定延性,但板内张拉力导致冲剪承载力比中国规范计算值低50%;初始加载时边中柱和角柱分别承担82%和18%的荷载,随着变形增大,边中柱节点逐步损伤,边中柱承担荷载下降、角柱承担荷载上升,结构倒塌时边中柱和角柱分别承担51%和49%的荷载;小变形下试件通过楼板面外受弯能力和面内受压薄膜效应承载,在中柱节点发生冲剪破坏的时刻,受压薄膜效应提供的承载力贡献为12%;大变形下试件通过节点区的残余受弯能力和面内受拉薄膜效应承载,当节点发生严重损伤后,荷载由板底整体钢筋的受拉薄膜效应承担。     

中美日核电厂规范钢板混凝土构件面外受剪承载力计算对比北大核心CSCD

钢板混凝土结构是一种新型组合结构,为研究其面外受剪承载力影响因素的变化规律,比较了中国规范、美国规范和日本规范对于钢板混凝土构件面外受剪承载力计算方法的差异。以某核电工程中的钢板混凝土墙体为例,比较了中美日规范对于面外受剪承载力随对拉抗剪件配筋率的变化规律。利用中美日规范的不同计算方法,分别对不同参数下的钢板混凝土试验试件的面外受剪承载力进行了计算,并与试验结果做了对比,评价了中美日规范面外受剪承载力设计公式的可靠性。结果表明:中美规范计算出的承载力可以很好地包络所有的试件结果,保证率高。日本规范可以包络大多数钢板混凝土试件结果,但对部分无拉筋和少拉筋试件的计算偏于不安全。总体来看,中国规范的受剪承载力计算公式相对保守。中美日现行规范均无法直接验算只设置对拉抗剪件钢板混凝土构件的面外受剪承载力,建议对只设置对拉抗剪件而无栓钉构件的受剪承载力采用拉剪复合受力下的折算应力来进行验算。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。     

新型钢节点装配式混凝土梁力学性能及破坏机制研究

由于传统装配式混凝土梁运输和施工难度大,提出了一种新型钢节点装配式混凝土梁,并试制了1根现浇梁试件与3根装配式梁试件,通过抗弯静载试验,对比研究了新型钢节点对装配式梁试件力学性能及其破坏机制的影响。根据试验情况,采用ABAQUS有限元软件进行了试件破坏模拟,并与试验结果进行了对比分析。结果表明：装配式梁试件可达到现浇梁的承载力水平;新型钢节点的钢端板厚度对装配式梁试件的整体承载力影响较大,当钢端板尺寸在一定范围内时,装配式梁试件的承载能力优于现浇梁;新型钢节点对混凝土的破坏形式影响较大,其梁纯弯段裂缝不同于现浇梁的受弯竖向裂缝,表现为弯剪斜向裂缝;有限元模拟结果与试验结果相吻合,可用于装配式梁试件的后续研究。     

纤维增强复合材料加固木梁受弯性能试验研究

对36根纤维增强复合材料(FRP)加固木梁的受弯性能进行研究。详细探讨受载后试件的工作机理和破坏模式。试件的设计参数为FRP的层数、FRP的类型及加固层的位置。分析各设计参数对加固木梁承载力和挠度的影响。试验结果表明,在木梁受拉区布置FRP可有效提高木梁的受弯承载力,受拉区粘贴一层CFRP可提高木梁受弯承载力30.61%。在纯弯区横向布置FRP可增强木梁受压区的性能,有效提高木梁的受弯承载力,提高的幅度与横向FRP层数有关。FRP加固木梁的破坏表现为受压区木纤维褶皱失稳、受拉区木纤维和FRP加固层被拉断。木梁受压区设置FRP加固层对受弯承载力的影响与加固的方式有关,受压区横向缠绕FRP加固效果最好,而沿梁纵向加固的效果并不明显。     

型钢混凝土叠合梁底部预制构件静力性能试验研究

为了充分发挥预制装配式型钢混凝土梁预制部分的力学性能,对6根矩形截面型钢混凝土叠合梁底部预制构件进行了静力试验,分析其破坏过程、荷载-挠度曲线、型钢和混凝土的应变,研究混凝土强度、剪跨比和型钢类型对底部预制构件延性和承载力的影响。试验结果表明:剪跨比对试件梁破坏形态和承载力影响较大;混凝土强度对试件梁的延性和承载力影响较小;配置蜂窝钢的试件承载力显著提高,但延性较差;对两根受弯破坏试件进行截面受弯承载力分析,其计算结果与试验结果吻合较好。     

Mechanical performance test and finite element analysis of prefabricated utility tunnel L‐shaped joint

In order to promote the industrial production of utility tunnel, based on the actual prefabricated utility tunnel engineering background, two types of precast L‐shaped joint with end boundary elements are experimentally studied. In this paper, two precast L‐shaped top plates with the haunch zone and two precast L‐shaped bottom plates without haunch zone were designed. These two types of specimen were tested to investigate the mechanical performance of precast L‐shaped joint under different load combination effects. There were no obvious phenomenon in the whole opening test, and the most unfavorable load combination was in the elastic stage. In the closed test, the average ultimate bearing capacity of the prefabricated top and bottom plant specimens decreased by 2% and 1%, respectively, compared with the cast‐in‐place specimens, and the average ductility coefficients of the top and bottom plates are 5.78 and 2.73, respectively. It is also found that the setting of the haunch zone can improve the bearing capacity. The bending capacity of prefabricated L‐shaped joints calculated by the Chinese code's recommended formula is conservative, and the ratio of the test value to the calculated value is about 1.5. Finally, the reinforcement arrangement of the prefabricated specimens in the closed test was optimized by finite element software. It can be considered that changing the diameter of the reinforcements in the concrete compression zone to 16 mm will not affect the mechanical properties of precast joints.     

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成。进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明：预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。     

地震作用下刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点受力性能试验研究

为了研究刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点在地震作用下的受力性能,对两个普通整体现浇节点试件和两个刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件进行了试验研究,对试件的试验现象、变形、应变和耗能能力进行了分析和对比,探讨了刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点的破坏形态、滞回性能、延性等受力性能。试验结果表明:预制梁板节点试件的位移、延性系数和受力性能与现浇梁板节点试件相近,两者的累积耗能在各个阶段基本吻合,由此可得刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件具有良好的延性性能和耗能能力,在地震作用下的受力性能良好。     

Cyclic loading tests and shear strength of steel reinforced recycled concrete beam–column inner joints

To study the seismic behavior and shear strength of steel reinforced recycled concrete (SRRC) beam–column inner joints, four 1:2.5 scaled specimens with different replacement percentage of recycled coarse aggregates were fabricated and tested under cyclic lateral loadings. The failure modes of SRRC joints were observed, and the various mechanical indexes of SRRC joints, including hysteresis loops, envelope curves, load carrying capacity, ductility, energy dissipation capacity, and stiffness degradation, were analyzed. The results indicate that the main failure mode of the SRRC joints is the shearing diagonal compression in the core zone of joint. The seismic behavior of the SRRC inner joints degrade only slightly compared with the ordinary steel reinforced concrete inner joints. Based on the test and analysis results, a modified design method is proposed to calculate the nominal shear strength of SRRC inner joints.     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。     

叠合板增强型拼缝传力性能的试验研究

提出一种预制叠合板增强型拼缝连接方式,通过对1块不带拼缝和5块不同配置方式的叠合板试件的静载试验,观察叠合板试件从裂缝开始出现到破坏状态的全过程,并对试件在各级荷载下挠度、抗弯承载力变化及塑性铰开展情况进行分析。结果表明:采用增强型拼缝连接,叠合板刚度得到提高,挠度均有所减小;承载能力得到不同程度的提高(13.3%~25.2%);裂缝不再最先出现在拼缝处,达到破坏标志(裂缝达到1.5 mm)时,板最大裂缝处未出现塑性铰;采用增强型拼缝可以实现预制叠合板的双向受力。在此基础上提出了双向叠合式楼板应用的建议。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究及参数分析

为研究装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,对1个整浇节点和2个装配式节点进行了低周往复加载试验,分析了两类节点的破坏形态、滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等,研究了轴压比对节点抗震性能的影响。利用ABAQUS软件建立节点的有限元模型,扩充影响参数范围,进一步分析梁纵筋配筋率、后浇区混凝土强度及连接钢板的屈服承载力对节点抗震性能的影响。结果表明：与整浇节点相比,装配式节点具有较高的承载力、刚度和耗能能力,且变形性能相当;轴压比增大时,装配式节点的承载力、刚度及耗能能力显著提高,但延性降低;提高纵筋配筋率和后浇区混凝土强度等级均可改善装配式节点的抗震性能;改变连接钢板的屈服承载力可实现梁端塑性铰向柱外侧转移,当连接钢板与梁纵筋的屈服承载力接近时,钢板可辅助节点进行耗能。     

采用改进纵筋连接的足尺装配式钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为满足钢筋混凝土结构建筑工业化中对拼装节点性能和装配效率的要求,研究了两种装配式拼装节点构造形式的合理性。通过5个足尺装配RC柱和2个现浇RC柱的低周往复加载试验,研究装配构造形式和轴压比对试件承载力、刚度、变形性能和滞回耗能等的影响,并提出合理的拼装节点构造和施工工艺。研究表明：在不同轴压比下,两种拼装节点的装配式RC柱总体上与现浇RC柱具有相当的抗震性能,并且部分指标略优于现浇RC柱;装配RC柱在不同位移角下的刚度、承载力退化和滞回耗能与现浇RC柱差异较小;在较大位移角（大于1/30）下,装配RC柱搭接区域纵筋在反复压屈和拉伸作用下可能发生断裂,建议采取搭接段加密箍筋的方法予以改善和避免。     

钢筋混凝土梁-方钢管混凝土柱环梁节点静力试验研究及设计方法

设计了11个RC梁-方钢管混凝土柱节点试件,考虑了节点形式、环梁截面尺寸、环梁纵筋和配箍率、抗剪环直径和数量及节点是否带楼板等因素,对其进行单调静力试验,研究梁柱节点受力性能及不同设计参数对其承载力的影响,分析试验现象及试件中钢筋应变发展规律。试验结果表明：环梁纵筋及箍筋的配筋率对RC梁-方钢管混凝土柱环梁节点的承载力具有显著的影响,可以通过调整环梁纵筋及配箍率使框架梁先于环梁破坏,达到强节点的目的;采用抗剪环筋传递剪力,能够可靠传力。在试验结果的基础上,以环梁破坏面的力平衡条件,推导了环梁节点承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框架异型边节点抗震性能及设计方法研究

针对火力发电厂主厂房中存在高梁变截面柱构成的异型边节点,进行4个异型边节点静力试验及含有空间异型边节点整体结构的拟动力试验,分析了直交梁、上下柱变截面、节点区箍筋等对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和直交梁以下区域剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核芯剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于直交梁以下区域剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。