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六层自复位钢筋混凝土框架结构振动台试验研究

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土木工程学报 2024年

作者：李扬赵斌强国平熊学玉吕西林同济大学建筑工程系上海浦东建筑设计研究院有限公司同济大学土木工程防灾国家重点实验室

为研究多层自复位框架结构整体抗震性能，进行了一个1/4缩尺比六层自复位框架结构模型的模拟地震振动台试验，研究了该结构的动力特性及其在7度多遇至7度极罕遇四个水准地震作用下的动力反应和破坏情况。试验结果表明：在多遇以及设计... 详细信息

为研究多层自复位框架结构整体抗震性能，进行了一个1/4缩尺比六层自复位框架结构模型的模拟地震振动台试验，研究了该结构的动力特性及其在7度多遇至7度极罕遇四个水准地震作用下的动力反应和破坏情况。试验结果表明：在多遇以及设计基本地震作用下，结构构件无可见裂缝和损伤；随着输入地震动峰值的增加，结构损伤增加，但损伤主要集中在梁、柱端的表面混凝土，构件自身几乎没有损伤，表明自复位混凝土框架结构的抗震性能良好；在7度罕遇地震作用下，主体结构最大层间位移角为1/62，自复位框架的节点开始张开；在7度极罕遇地震作用下，模型节点张开更加明显，角钢进入了屈服阶段，而主体结构的最大残余位移角仅为1/2533，证明结构具有很强的自复位能力。

关键词：自复位结构振动台试验残余变形抗震性能

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钢筋混凝土开洞梁力学性能研究现状与进展

混凝土与水泥制品 2024年第4期 63-69,76页

作者：张扬颜阳熊学玉陈率陶华同济大学土木工程学院上海200092 中铁上海设计院集团有限公司上海200070 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804 宁安铁路有限责任公司安徽芜湖241004

总结了国内外钢筋混凝土开洞梁的受力机理、受力性能、洞口补强加固方式、承载能力计算等研究现状。现有研究结果表明:洞口上、下弦杆可看作是偏心受压和偏心受拉状态;当洞口尺寸较小时,钢筋混凝土开洞梁可看作带有斜压腹杆的桁架模型,... 详细信息

总结了国内外钢筋混凝土开洞梁的受力机理、受力性能、洞口补强加固方式、承载能力计算等研究现状。现有研究结果表明:洞口上、下弦杆可看作是偏心受压和偏心受拉状态;当洞口尺寸较小时,钢筋混凝土开洞梁可看作带有斜压腹杆的桁架模型,当洞口尺寸较大时,洞口部分为无斜压腹杆的平行弦杆以及无洞口部分的带有斜压腹杆的桁架模型;钢筋混凝土开洞梁主要有孔侧破坏和孔间破坏两种破坏模式;钢筋混凝土开洞梁的结构响应主要取决于荷载路径的中断程度;随着洞口高度和宽度的增加,钢筋混凝土开洞梁的承载力会降低,但若设计合理,不会形成薄弱区;普通钢筋、纤维布和纤维板都可用于洞口区域的加固,相应的抗剪承载力计算也较为完善。

关键词：钢筋混凝土开洞梁受力机理洞口补强形式承载能力研究进展

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

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 227-236页

作者：姚刚峰熊学玉苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 同济大学土木工程学院上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：预应力型钢混凝土无黏结拟静力试验抗震性能 OpenSEES模型结构损伤

预应力型钢混凝土受弯梁的变形性能指标量化研究

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建筑结构学报 2022年第6期43卷 284-293页

作者：姚刚峰熊学玉苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011 苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室江苏苏州215011 同济大学土木工程学院上海200092

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... 详细信息

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。

关键词：预应力型钢混凝土受弯构件变形性能水准挠跨比回归分析

预制预应力混凝土双T板受弯性能足尺试验研究

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建筑结构学报 2022年第2期43卷 127-136,172页

作者：熊学玉葛益芃姚刚峰同济大学建筑工程系上海200092 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海200092

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,... 详细信息

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11.980 m和13.180 m,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。

关键词：双T板预应力混凝土足尺试验受弯性能有效预应力位移延性

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

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工程力学 2022年第6期39卷 55-71页

作者：熊学玉谢一凡姚刚峰同济大学建筑工程系上海200092 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海200092 苏州科技大学土木工程学院苏州215011

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... 详细信息

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。

关键词：框架边节点修正的软化拉压杆模型软化混凝土本构曲线受剪承载力剪应力-剪应变骨架曲线

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预应力SRC梁截面受弯承载力实用设计方法研究

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建筑科学 2023年第11期39卷 97-104页

作者：姚刚峰熊学玉苏州科技大学江苏省结构工程重点实验室江苏苏州215011 同济大学土木工程学院上海200092

为获得简便、精确的预应力型钢混凝土(PSRC)截面受弯承载力解析计算方法,参考国内外有关型钢混凝土结构的规范准则,给出了两种针对PSRC受弯构件的实用方法,包括叠加法和截面塑性应力分布法。首先,利用收集的35个PSRC简支梁试验数据,对... 详细信息

为获得简便、精确的预应力型钢混凝土(PSRC)截面受弯承载力解析计算方法,参考国内外有关型钢混凝土结构的规范准则,给出了两种针对PSRC受弯构件的实用方法,包括叠加法和截面塑性应力分布法。首先,利用收集的35个PSRC简支梁试验数据,对包括预应力规范方法(方法1)、叠加法(方法2)和截面塑性应力分布法(方法3)在内的3种方法的适用性进行初步研究。经分析发现,方法1与方法3均具有较高计算精度,计算与实测极限弯矩比值(Mu,c/Mu,t)的平均值皆为0.96,但方法1的适用范围具有局限性;方法2计算结果则整体偏低,Mu,c/Mu,t的均值为0.84。设计参数方面,混凝土强度及是否设置栓钉对各方法计算精度的影响最显著。其次,利用OpenSEES数值模型深入研究了截面中性轴位置的影响,可知中性轴位置对方法1和方法3精度的影响基本可忽略,而方法2计算精度则随中性轴的升高而明显降低。

关键词：预应力型钢混凝土受弯承载力实用方法中性轴适用性

预应力型钢混凝土框架结构竖向反复荷载作用下抗震性能试验研究

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建筑结构学报 2013年第7期34卷 62-71页

作者：高峰熊学玉济南大学土木建筑学院山东济南250022 同济大学建筑工程系上海200092

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验,研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明:预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时"拱效应"... 详细信息

通过对1榀柱中内置型钢和1榀梁柱均内置型钢的预应力型钢混凝土框架的竖向反复荷载试验,研究预应力型钢混凝土框架的破坏机制、滞回特性、延性、刚度和耗能等性能。结果表明:预应力型钢混凝土框架梁是梁铰破坏机制,极限状态时"拱效应"提高了框架梁的承载能力;预应力型钢混凝土框架梁滞回曲线饱满,变形恢复能力小于普通预应力混凝土框架梁;预应力型钢混凝土框架梁位移延性系数均值为4.8,普通预应力混凝土框架梁的为4.18,均有较好的延性;等效黏滞阻尼系数介于0.258～0.323之间,说明2个试件破坏时截面具有良好的耗能能力;参数分析表明,试件延性系数受含钢率影响不大,随内置型钢截面高度与梁截面高度比值增大而增大。

关键词：型钢混凝土结构预应力竖向地震作用拟静力试验抗震性能

基于改进LHS方法的预应力混凝土结构长期性能概率分析

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工程力学 2010年第4期27卷 163-168页

作者：熊学玉顾炜同济大学建筑工程系上海200092

针对混凝土收缩徐变模型离散性较大的特点,改进拉丁超立方抽样方法的样本点生成策略。改进策略在样本均值误差为零的限制条件下,避免样本点中出现小于0的现象,符合物理意义。收缩应变的简单算例表明:采用改进生成策略后的计算结果与改... 详细信息

针对混凝土收缩徐变模型离散性较大的特点,改进拉丁超立方抽样方法的样本点生成策略。改进策略在样本均值误差为零的限制条件下,避免样本点中出现小于0的现象,符合物理意义。收缩应变的简单算例表明:采用改进生成策略后的计算结果与改进前相比,二者均值基本一致,改进后的标准差略有降低。对超长预应力混凝土多层框架结构进行概率分析,考察10000d时间内,季节性温差作用下结构长轴方向端柱顶部位移和结构中部楼板应力的变化趋势。结果表明:改进样本点生成策略可成功应用于大型复杂结构长期性能的概率分析。

关键词：概率分析样本点生成策略收缩徐变超长结构