型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验.重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响.在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则.通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数.恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线.骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响.从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型.     

型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立型钢混凝土复合受扭构件的恢复力模型,进行了6个1/2比例的型钢混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。试验考虑了轴压比、混凝土强度、扭弯比、配钢率和配箍率对型钢混凝土柱复合受扭滞回特征的影响。通过对试验结果的回归分析及其理论分析,及扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下强度退化率和卸载刚度的确定方法。并建立了型钢混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型,可供型钢混凝土复合受扭构件非线性地震反应分析和工程设计参考。     

型钢混凝土十字形柱抗震性能试验及有限元分析

为研究型钢混凝土十字形柱的抗震性能,对6个不同轴压比、配钢形式的试件进行低周往复荷载试验,分析滞回曲线、延性、耗能能力、残余变形和累积损伤等抗震性能指标,研究结果表明型钢混凝土十字形柱的滞回曲线饱满对称、变形能力和耗能能力良好,配钢形式为T形钢加方钢管的试件的抗震性能较好。运用ABAQUS对试件进行有限元分析,得到试件的滞回曲线、骨架曲线及刚度退化曲线与试验结果吻合较好。对骨架曲线的影响因素进一步分析,结果表明:轴压比增大,试件的极限承载力增大,但刚度退化加速;型钢屈服强度、配箍率的增大,试件的峰值荷载增大,变形能力增强;配钢率和纵筋强度增大,试件的极限承载力和初始刚度值明显提高。     

高强箍筋高强混凝土墩柱弯剪数值分析模型

在高强混凝土墩柱中配置高强度约束箍筋可有效提高其抗震能力,本文发展了适用于高强箍筋高强混凝土墩柱滞回性能模拟的弯剪数值分析模型。在普通钢筋混凝土墩柱弯剪数值分析模型的基础上,对22个具有典型弯剪破坏特征的高强箍筋高强混凝土柱试验结果进行分析,验证了Elwood剪切破坏面对高强箍筋高强混凝土墩柱的适用性。基于Open Sees数值分析平台建立了墩柱的弯剪数值分析模型,使用Elwood剪切破坏面监测墩柱的剪切破坏时刻。模拟了6个发生弯剪破坏的高强箍筋高强混凝土墩柱滞回曲线,并与试验结果进行对比。结果表明,模拟滞回曲线与试验结果吻合良好,数值模型对高强箍筋高强混凝土墩柱的强度、变形能力、残余位移等具有较好的模拟精度。模拟得到的弯曲、剪切及纵筋拔出等各变形成分也与试件的弯剪破坏特征吻合。     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。     

免模剪力墙恢复力模型试验研究

本文通过8片免模剪力墙与1片现浇剪力墙低周反复加载试验,研究了免模墙体的抗震性能,比较了裂缝开展规律和破坏特征上与现浇墙体的异同。试验结果表明:除保温侧外,免模墙体裂缝开展与现浇墙体类似,破坏时预制模与核心现浇混凝土在塑性铰区域压溃程度有明显差别,保温墙体两侧预制模压溃程度也不一致;根据试验现象,建立了考虑不同加载阶段预制侧模参与工作程度的四折线骨架曲线特征点的计算方法,根据屈服后实测的各级滞回曲线滑移与捏拢等形状特征,建立了考虑刚度退化、强度退化及滑移的滞回规则。计算结果表明:计算特征点与实测特征点较为接近,模拟滞回曲线能很好的反映实测滞回曲线的规律。本文提出的恢复力模型作为免模剪力墙进行弹塑性动力分析的依据是合理的。     

型钢混凝土异形柱恢复力特性的试验研究

为了研究型钢混凝土异形柱的抗震性能,进行了17根型钢混凝土异形柱模型的拟静力试验,得到了型钢混凝土异形柱模型在低周反复荷载作用下的滞回曲线和P-△骨架曲线。通过试验结果的分析,给出了各关键点的试验数据及刚度退化规律,建议型钢混凝土异形柱恢复力模型采用双线型模型和退化三线型模型,并给出了恢复力模型各阶段刚度参数的计算公式,为型钢混凝土异形柱的非线性地震反应分析提供了理论参考。     

型钢高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

在前人研究成果的基础上,本文通过对6个型钢高性能混凝土剪力墙荷载-位移滞回曲线的分析,得出了简化的三折线型恢复力模型,并提出各个特征参数的计算公式,计算值与与试验值较为吻合。滞回规则采用考虑刚度退化和强度退化的剪切滞变模型,为型钢混凝土剪力墙的弹塑性分析提供了依据。     

方钢管高强混凝土柱恢复力模型研究

根据23根方钢管高强混凝土柱在反复水平荷载作用下的试验结果,通过理论分析和试验结果的回归分析,提出了方钢管高强混凝土柱的恢复力模型;确定了轴压比、约束效应系数、长细比等主要参数与恢复力模型之间的关系;给出了各特征点参数的计算方法。研究结果表明:最大荷载与屈服荷载的比值、退化刚度与弹性刚度的比值都随着轴压比和长细比的增加而减小,随着约束效应系数的增加而增大;按建议的恢复力模型计算的骨架曲线与试验曲线符合较好。文中建议的恢复力模型既反映了主要影响因素,又便于对结构进行非线性动力分析。     

新型装配式抗震墙体恢复力模型研究

本文通过对6榀1/2比例新型装配式抗震墙体的低周反复加载试验,分析了基于不同布筋方式、竖向连接方式、水平连接方式等关键参数对各试件骨架曲线与滞回性能的影响。根据试验结果,建立统一的无量纲化骨架曲线,采用试验数据回归及理论推导相结合的方法,提出了新型装配式抗震墙体考虑刚度退化的四线型骨架曲线模型,并给出了各特征点及各阶段刚度的计算公式;通过对6榀试件各滞回环卸载刚度的回归分析,建立了墙体在不同阶段的卸载刚度计算公式,并据此给出了适用于新型装配式抗震墙体的滞回规则。试验研究及计算分析表明:本文所建议的恢复力模型与试验结果吻合较好,并能较好反映各试件滞回曲线中的"捏拢"现象,可用于新型装配式抗震墙结构体系的弹塑性地震反应分析。     

型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

通过20个型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验对其受力性能进行了研究，分析了剪跨比、轴压比、配箍率以及混凝土强度对型钢高强混凝土柱延性的影响，提出了不同剪跨比、不同配箍率的型钢高强混凝土柱的轴压比限值。其中，剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值由大、小偏心界限破坏时力的平衡条件并结合试验结果确定，而剪跨比小于2．0的型钢高强混凝土柱的轴压比限值则通过与剪跨比大于2．0的型钢高强混凝土柱的延性对比加以确定。     

Research on seismic behavior and shear strength of SRHC frame columns

The seismic behavior of steel reinforced high strength and high performance concrete(SRHC)frame columns was investigated through pseudo-static experiments of 16 frame columns with various shear span ratios,axial compression ratios,concrete strengths,steel ratios and stirrup ratios.Three kinds of failure mechanisms are presented and the characteristics of experimental hysteretic curves and skeleton curves with different design parameters are discussed.The columns’ductility and energy dissipation were quantitatively evaluated based on seismic resistance.The research results indicate that SRHC frame columns can withstand extreme bearing capacity,but the abilities of ductility and energy dissipation are inferior because of SRHC’s natural brittleness.As a result,the axial load ratio should be restricted and some construction measures adopted,such as increasing the stirrup ratio.This research established effect factors on the bearing capacity of SPHC columns.Finally,an algorithm for obtaining ultimate bearing capacity using the flexural failure mode is established based on a modified planesection assumption.The authors also established equations to determine shearing baroclinic failure and shear bond failure based on the accumulation of the axial load force distribution ratio.The calculated results of shear bearing capacity for different failure modes were in good agreement with the experimental results.     

型钢高强混凝土柱抗震性能的试验研究

通过14根型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验，得到了型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的主要破坏形态，并探讨了剪跨比、配箍率、混凝土强度对型钢高强混凝土柱滞回曲线、耗能能力以及延性的影响。试验结果表明，型钢高强混凝土柱具有抵御二次地震作用的能力，其抗震性能优于钢筋混凝土柱。     

高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能研究

为探讨高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能,基于大型有限元程序ABAQUS,结合UHPC、NC和高强钢筋材料本构关系,校准损伤塑性模型中相关参数,建立高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震有限元模型。通过与3个NC柱和3个UHPC柱拟静力试验结果对比,验证分析模型的有效性。在此基础上,进一步探讨轴压比、纵筋直径、纵筋强度、箍筋间距和UHPC高度等敏感参数对高强钢筋增强UHPC-NC组合柱抗震性能的影响。结果表明,高强钢筋增强UHPC-NC组合柱位移延性系数随轴压比、纵筋直径和箍筋间距的增大而降低,随纵筋强度和UHPC高度的增加表现出先增大后逐渐平缓的趋势,合适的UHPC替换高度能充分发挥高强钢筋和UHPC材料特性并取得良好的经济性。     

反复荷载下型钢混凝土柱受扭损伤试验研究

为研究型钢混凝土柱在反复荷载下的受扭损伤,完成了11根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土柱复合受扭试验。通过试验观察了构件的受力过程和破坏特征,研究两种不同型钢混凝土柱的裂缝开展与分布规律。基于能量守恒定律,考察了柱截面配钢形式、扭弯比、轴压比、混凝土强度等级、配箍率以及配钢率对累积损伤的影响。研究结果表明:型钢混凝土柱的损伤演变分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段;配钢形式、扭弯比和配箍率是影响型钢混凝土柱损伤程度的重要因素;配型钢,降低扭弯比和提高配箍率对于损伤指标分别最大降低了22.1%、14.3%和14.0%;损伤指标受轴压比、配钢率和混凝土强度等级影响程度较小。     

高含钢率钢骨混凝土柱试验和恢复力模型

进行了四个高含钢率钢骨混凝土柱的拟静力试验,试验结果表明其抗震性能接近钢结构构件:具有承载力高、延性大、滞回曲线饱满等特点。在此基础上,分析了此种结构的滞回特征,构建了基于水平力和侧移关系的高含钢率钢骨混凝土柱的恢复力模型,给出了参数确定方法。与试验曲线进行对比,两者形态接近,关键参数吻合良好。     

钢桁架(ST)约束混凝土组合柱抗震性能研究

目前,组合柱在建筑结构中进行了广泛应用和研究,研究表明:截面形式对组合柱的抗震性能有很大影响。首先,对钢桁架(ST)约束混凝土组合柱进行了试验研究。并在此基础上,利用有限元软件ABAQUS建立了数值分析模型;其次,基于数值分析模型,分析了组合柱中各部件的应力应变状态,分别考察了轴压比、缀板排列方式、体积配箍率、角钢肢宽与肢厚等因素对柱抗震性能的影响;最后,给出了组合柱在不同抗震等级下轴压比限值的建议值,可为后续组合柱的研究提供参考。研究表明:随着轴压比的增大,组合柱的延性变差,承载力先增大后减小;合理的缀板排列方式可有效抑制角钢的局部屈曲;随着体积配箍率的增大,组合柱的承载力有一定提升,延性提高较为显著;随着角钢肢宽和肢厚的增加,组合柱的承载力和延性均有显著提升。     

考虑锈蚀损伤的黏结滑移本构模型

为合理反映钢筋锈蚀后黏结滑移性能劣化对钢筋混凝土(RC)结构抗震性能的影响,在既有黏结应力分布模式的基础上,推导得到钢筋应力-滑移关系,进而通过分析锈蚀对混凝土与钢筋界面黏结滑移机理的影响,建立考虑钢筋锈蚀损伤的黏结滑移本构模型。基于已有拉拔试验结果,与仅考虑纵筋锈蚀率影响的Cheng模型进行对比,验证所建模型的合理性与准确性。基于OpenSees有限元平台,采用纤维梁柱单元和零长度截面单元串联的方式,将所建钢筋黏结滑移模型嵌套于零长度截面单元的钢筋本构中,建立可考虑黏黏结滑移的锈蚀损伤纤维梁柱模型,并通过6根锈蚀RC柱拟静力试验结果验证模型的准确性,结果发现所提考虑黏结滑移的锈蚀RC纤维梁柱模型计算所得滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,累计耗能最大误差不超过15%。此外,通过参数分析研究影响锈蚀钢筋滑移量的因素,结果表明屈服滑移量与极限滑移量随体积配箍率的增大而明显减小,随混凝土保护层与钢筋直径之比(c/d)增大而变化的幅度较小。