考虑箍筋约束的预应力型钢高强砼梁延性分析

预应力型钢高强混凝土(PSRHC)梁具有承载力高、截面尺寸小等特点,适用于大跨度、重荷载的建筑结构.为掌握不同设计参数对PSRHC梁构件延性性能的影响,利用数值方法,进行了PSRHC梁静力性能的模拟及多参数分析.首先,基于截面纤维模型,建立了可考虑箍筋约束作用的PSRHC梁的静力全过程数值模拟方法,相关荷载-位移计算曲线与已有试验结果吻合良好.之后,研究了混凝土强度等级、受拉、受压钢筋用量、预应力筋用量、型钢翼缘及腹板厚度、箍筋间距及直径等因素对PSRHC梁延性的影响.结果表明:增大混凝土强度等级,增加受压钢筋及箍筋用量,可提高PSRHC梁的延性;增加受拉钢筋、预应力筋用量,增大腹板厚度,均使得延性降低;而翼缘厚度对延性的影响规律不明显.其中,箍筋间距由50 mm增加至200 mm时,延性系数降低约20.6%;箍筋直径由6 mm增大至10 mm,延性系数增大18%~34%.最后,结合数值试验结果,建立了包含体积配箍筋率及综合配筋指标两个参数的延性系数计算公式,利用此公式评估延性时以3.1作为界限值.     

新型预应力混凝土结构设计理论与进展

结合国家行业标准《预应力混凝土结构设计规范》(JGJ 369—2016)、上海市《预应力混凝土结构设计规程》(DGJ 08-69—2015)以及相关研究内容,从新理论、新结构、新工艺及新材料等方面,对近十多年来我国预应力混凝土结构领域的一些进展进行介绍和分析。国家规范中强调了对次内力的全面考虑,并根据有限元分析结果,指出了复杂结构中考虑空间次内力的必要性。介绍了预应力型钢混凝土结构、体外预应力结构、预应力叠合构件等结构形式的设计方法,并指出了存在的不足及有待改进之处。阐述了环境温度对缓粘结技术施工的重要影响及设计、施工阶段的注意事项,宜避开高温季节作业。     

无黏结预应力型钢混凝土框架梁静力性能试验研究及有限元模拟

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)框架梁的静力性能,对4榀UPSRC框架梁试件进行了竖向静载试验,主要的变化参数为框架梁中普通钢筋用量、型钢用量以及框架柱尺寸。对其裂缝发展、破坏模式、荷载-位移曲线、普通钢筋及型钢应变、无黏结筋应力变化等进行了分析。结果表明：UPSRC框架梁整体呈“梁铰”破坏机制,梁端及跨中出现塑性铰,截面转动能力强;达到极限荷载时,跨中及梁端受拉钢筋均屈服,部分受压钢筋屈服,型钢受拉翼缘基本屈服,受压翼缘则处于弹性工作状态;极限荷载后,UPSRC框架梁仍有较高的承载能力;无黏结筋应力增量与跨中挠度呈良好线性关系,且已有规范计算方法低估了UPSRC构件达到极限状态时无黏结筋的应力增量值;与型钢用量及框架柱截面尺寸相比,改变普通钢筋直径对UPSRC框架梁的极限荷载以及裂缝宽度的影响最为显著。利用ABAQUS有限元软件对试验进行了数值模拟。经分析发现,该模型可较好地模拟竖向荷载作用下UPSRC框架梁的力学性能。     

型钢混凝土受弯构件承载力计算方法探讨与研究

以36根型钢混凝土(SRC)梁构件为数据样本,分析了包括YB 9802—2006《钢骨混凝土结构技术规程》、JGJ 138—2001《型钢混凝土组合结构技术规程》、根据型钢上翼缘受力状态的分类讨论方法以及基于MATLAB的条带法在内的4种SRC抗弯承载力计算方法的适用性及准确性。另外,对分类讨论方法中截面受压区高度的计算过程进行简化,得到了相关的简便计算方法,在简化计算的同时能够保证较好的精度。     

基于修正的软化拉压杆模型的RC框架边节点受剪性能研究

在软化拉压杆模型(Softened strut and tie model, SSTM)基础上,针对边节点受力特点,建议采用更准确的混凝土斜压杆倾角计算公式,并基于44个RC框架边节点核心区剪应力-剪应变骨架曲线的试验数据,拟合了软化混凝土本构曲线,提出修正的软化拉压杆模型(Modified softened strut and tie model, MSSTM)。使用传统SSTM模型、约束斜压杆模型和MSSTM模型分别对91个边节点受剪承载力(其中56个发生节点核心区剪切破坏)、26个边节点核心区剪应力-剪应变骨架曲线进行计算。结果表明:MSSTM模型对受剪承载力以及剪应力-剪应变骨架曲线的预测效果整体优于SSTM模型和约束斜压杆模型。就承载力而言,SSTM模型、约束斜压杆模型和MSSTM模型的计算值与试验值之比的均值分别为1.028、1.203和0.995,变异系数分别为0.230、0.273和0.164。MSSTM模型计算结果更准确且离散性更小。此外,MSSTM模型可较好预测应力-应变曲线上的特征参数,尤其是峰值剪应力和开裂刚度。两者计算与试验结果比值的均值分别为1.14和1.02。     

预制预应力混凝土双T板受弯性能足尺试验研究

预应力混凝土双T板适用于大跨、重载结构,广泛应用于北美的装配式停车场结构中,近年来也逐渐在我国工程中得到应用。为全面掌握大跨度双T板在服役阶段的受力性能,结合国内首座装配式公交停车场项目,设计4块先张法预应力双T板足尺试件,跨度分别为11.980m和13.180m,并对其进行三分点单调加载试验,实测各试件从台座张拉锚固至加载前预应力筋有效预应力的变化,并结合我国GB 50010—2010和欧洲BS EN1992-1-1:2004进行了分析。对加载过程中试件的钢筋和混凝土应变、开裂荷载、裂缝发展、变形、正截面承载力等进行了研究。结果表明：预应力筋张拉锚固后实际预应力与设计值最大偏差达14%,应有可靠的措施保证有效预应力达到设计要求;我国GB 50010—2010对双T板最大裂缝宽度的计算值偏小,但对开裂弯矩、短期刚度和正截面承载力的预测较准确;各试件具有良好的变形能力,位移延性系数在3.27~5.04之间。     

单调与反复竖向荷载作用下无黏结预应力型钢混凝土框架受力性能试验研究

对两榀无黏结预应力型钢混凝土（PSRC）框架进行了试验研究,分别施加单调与反复竖向荷载,分析并比较不同竖向荷载形式下无黏结PSRC框架的受力特征及其差异,以研究反复荷载作用对其受力性能的影响。试验结果表明：无黏结PSRC框架开裂后刚度不发生明显变化,具有优良的承载力及延性,单调荷载作用下框架的计算延性指标约为3.36;反复荷载作用下,其滞回曲线较为丰满,呈现一定的“捏拢”效应,最大能量耗散系数为1.36;达到极限荷载前,两框架的刚度、所受荷载值及正向作用下的裂缝开展情况基本接近,力加载阶段框架梁上最大裂缝宽度分别为0.11mm和0.08mm,反复荷载对结构性能的退化作用不明显;极限荷载作用后,单调荷载下框架所受荷载下降平缓,而反复荷载作用下框架所受荷载快速下降,且随着变形增大,速度变快。基于OpenSEES程序对竖向反复荷载作用下的无黏结PSRC框架的受力性能进行了模拟,其荷载-位移计算曲线与试验结果吻合良好。     

预应力型钢混凝土受弯梁的变形性能指标量化研究

为获得预应力型钢混凝土（PSRC）受弯梁的变形性能指标限值,收集涵盖45根受弯破坏PSRC试验梁的样本数据,归纳PSRC受弯梁的全过程破坏特点,将其性能水准划分为6个等级,包含5个性能点,且进行相应的宏观损伤描述。5个性能点分别为开裂点、钢材首次屈服点、名义屈服点、峰值点以及失效点等;以挠跨比为变形性能量化指标,研究了综合配筋指标、换算配筋率、预应力强度比、体积配箍率、配箍特征值以及剪跨比等参数对各性能点挠跨比的影响。结果表明：随着综合配筋指标的增大和预应力强度比的降低,开裂点挠跨比减小;随着换算配筋率、剪跨比的增加或配箍特征值的减小,名义屈服点挠跨比增大;峰值点及失效点挠跨比随各参数的变化,离散程度大。基于试验梁的样本数据库,对不同影响参数多种组合方式的挠跨比进行回归分析,得到了各性能点挠跨比限值的回归表达式。基于回归公式得到的预测值与试验值吻合良好,各性能点预测结果与试验结果比值的均值皆为1.0,标准差在0.14~0.30之间。研究结果可用于PSRC受弯构件的性能化设计和抗震性能评估。     

无黏结预应力型钢混凝土梁-型钢混凝土柱框架抗震性能研究

为研究无黏结预应力型钢混凝土(UPSRC)结构的抗震性能，对1榀由UPSRC梁和型钢混凝土(SRC)柱构成的8.2 m跨长框架进行了水平反复加载试验。根据已有文献中普通SRC及有黏结预应力型钢混凝土(BPSRC)框架的试验结果，对比研究了UPSRC框架的破坏机制、刚度退化、能量耗散以及残余变形等抗震特性。结果表明：水平反复荷载作用下UPSRC框架在梁端及柱底位置形成塑性铰，以截面受弯破坏为主；达到80%的峰值荷载设计值后卸载，梁端预应力布置侧的裂缝均基本闭合；UPSRC框架的耗能能力和变形恢复能力介于SRC框架和BPSRC框架之间，SRC框架耗能能力最强，而BPSRC框架自恢复能力最优。另外，设计了4个分别采用UPSRC、BPSRC、SRC及普通无黏结预应力混凝土(UPC)梁的两跨三层平面框架模型，且各梁按受弯承载力相近原则设计。其中，UPSRC梁的总含钢量高于UPC梁的，但低于SRC梁的。利用OpenSEES程序对4个模型进行动力时程分析，对比发现，各框架中梁的总用钢量越大，梁端的损伤程度会降低，但相应的柱端损伤更严重。