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塑性铰区埋入高阻尼隔震橡胶后RC柱抗震性能的试验研究

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工程力学 2009年第10期26卷 102-110页

作者：张大长陈怀亮韩丽婷南京工业大学土木工程学院南京210009

以开发塑性铰区埋入隔振橡胶层的新型RC柱为目的,通过橡胶层提高RC柱的变形能力、增强延性和耗能能力,改善传统RC柱的抗震性能;探讨埋入不同厚度橡胶层RC柱的承载力-变形特性、破坏模式和抗震性能。试验及分析结果表明:反复水平荷载作... 详细信息

以开发塑性铰区埋入隔振橡胶层的新型RC柱为目的,通过橡胶层提高RC柱的变形能力、增强延性和耗能能力,改善传统RC柱的抗震性能;探讨埋入不同厚度橡胶层RC柱的承载力-变形特性、破坏模式和抗震性能。试验及分析结果表明:反复水平荷载作用下普通RC柱的塑性铰区出现较多的水平裂缝和竖向裂缝,且裂缝宽度较大,塑性铰区混凝土的损伤和破坏均较严重,RC柱的荷载-位移曲线呈反"S"的捏拢形;塑性铰区埋入橡胶层的RC柱的初始刚度与RC柱基本相同,水平承载力有所降低,但是,橡胶层能够显著提高RC柱的变形性能,裂缝稀疏且宽度明显变小,即塑性铰区混凝土的损伤降低,荷载-位移滞回曲线呈梭形,且没有明显的下降段,比RC柱具有更好的耗能能力。在水平荷载作用下,塑性铰区埋入橡胶层RC柱的水平承载力上升速度与埋入的橡胶层厚度有关,埋入的橡胶层越厚,水平承载力上升越慢。

关键词：塑性铰高阻尼隔震橡胶抗震性能钢筋混凝土柱试验研究

新型预制节段拼装桥墩抗震性能及塑性铰区变形分析

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土木工程学报 2024年第9期57卷 68-83页

作者：熊二刚巩忠文于顺尧时奇长安大学陕西西安710061

为探究采用两种不同连接方式(Fiber Reinforced Concrete(FRC)+锥套锁紧纵筋和Ultra-High Performance Concrete(UHPC)+纵筋错位搭接)预制节段拼装桥墩塑性铰性能,设计并制作了4组大比例缩尺(1∶2.5)桥墩。通过拟静力试验,采用数字图像... 详细信息

为探究采用两种不同连接方式(Fiber Reinforced Concrete(FRC)+锥套锁紧纵筋和Ultra-High Performance Concrete(UHPC)+纵筋错位搭接)预制节段拼装桥墩塑性铰性能,设计并制作了4组大比例缩尺(1∶2.5)桥墩。通过拟静力试验,采用数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术得到应变场和位移场,利用应变场和位移场捕捉并计算4个桥墩试件塑性铰区的裂缝发展趋势和宽度。结果表明:在大比例尺试件上,采用DIC技术测量位移具有较高的可靠性。4个桥墩试件加载至中高水平荷载时塑性铰区位移呈现非线性变化,具有明显的塑性位移发展趋势;两种连接方式接缝处裂缝宽度约为其他部位的2~8倍,表明接缝处为预制节段拼装桥墩变形的主要集中区域。

关键词：节段拼装桥墩新型连接 DIC技术塑性铰

ECC壳-RC组合墩柱抗震性能及塑性铰形成机制

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复合材料学报 2024年第7期41卷 3689-3703页

作者：王瑾许维炳杜修力丁梦佳陈彦江方荣闫晓宇华北电力大学水利与水电工程学院北京102206 北京工业大学城市建设学部北京100124 国家开放大学理工教学部北京100039

为提升钢筋混凝土(RC)墩柱的抗震性能并充分利用工程水泥基复合材料(ECC)的力学性能,提出了ECC壳-RC组合墩柱的构造;基于ABAQUS有限元软件建立了现浇ECC壳-RC组合墩柱数值分析模型,并基于既有试验结果验证;进而探究了ECC节段高度、ECC... 详细信息

为提升钢筋混凝土(RC)墩柱的抗震性能并充分利用工程水泥基复合材料(ECC)的力学性能,提出了ECC壳-RC组合墩柱的构造;基于ABAQUS有限元软件建立了现浇ECC壳-RC组合墩柱数值分析模型,并基于既有试验结果验证;进而探究了ECC节段高度、ECC壳厚度、纵筋配筋率、体积配箍率、轴压比等参数对组合墩柱抗震性能的影响规律。在此基础上,探讨了该型组合墩柱塑性铰形成机制。结果表明:相较于RC墩柱,ECC壳-RC组合墩柱的承载能力、延性和耗能能力均有所提高。增加ECC节段高度,组合墩柱的峰值荷载有所增加,ECC节段高度达到1.4h(h为截面高度)后组合墩柱的抗震性能接近全高度ECC墩柱的抗震性能;增加ECC壳厚度及纵筋配筋率可同时提高组合墩柱的峰值荷载及延性,ECC壳厚度达到1/5h后继续增加ECC壳厚度对提升组合墩柱抗震性能效果不明显;增加轴压比可使试件初始刚度和峰值荷载增加,但对延性产生不利影响;减小塑性铰区域的体积配箍率试件延性明显降低,而承载力变化不明显;组合墩柱的塑性铰形成机制受ECC壳-RC组合节段高度影响显著,存在一个组合节段临界高度使该组合柱的塑性铰区不发生转移。

关键词：抗震性能数值模拟 ECC壳 ECC壳-RC组合墩柱塑性铰

腹板开洞钢-混凝土连续组合梁塑性铰及内力重分布试验研究

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工程力学 2015年第11期32卷 123-131页

作者：李龙起周东华廖文远姚凯程昆明理工大学土木工程学院云南昆明650224

为研究腹板开洞连续组合梁的受力性能,对5根腹板开洞连续组合梁和1根腹板无洞连续组合梁进行了试验对比研究。研究的重点为腹板开洞连续组合梁的塑性铰特性及内力重分布现象。试验结果表明:腹板开洞降低了连续组合梁的刚度和承载能力,... 详细信息

为研究腹板开洞连续组合梁的受力性能,对5根腹板开洞连续组合梁和1根腹板无洞连续组合梁进行了试验对比研究。研究的重点为腹板开洞连续组合梁的塑性铰特性及内力重分布现象。试验结果表明:腹板开洞降低了连续组合梁的刚度和承载能力,洞口区域不再符合平截面假定。5根腹板开洞连续组合梁的破坏过程均为在洞口处形成剪力铰并最终形成破坏机构从而丧失承载能力。与腹板无洞连续组合梁相比,腹板开洞连续组合梁在按弹性计算时就已经存在"调幅"现象。另外,试验表明连续组合梁开洞后不仅存在弯矩重分布而且在带洞跨还存在混凝土板和钢梁之间的剪力重分布现象。

关键词：连续组合梁腹板开洞塑性铰内力重分布试验研究

带键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接塑性铰长度研究

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建筑结构学报 2019年第9期40卷 140-147页

作者：管东芝郭正兴杨森杨辉江焕芝东南大学土木工程学院江苏南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189

针对混凝土构件在反复荷载作用下的受力特点,提出了拉-压综合塑性铰长度概念;通过低周反复荷载试验,研究了带键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接的塑性铰特点,并得出了拉-压综合塑性铰长度的试验结果;以Panagiotakos模型为基础,提出了考虑预... 详细信息

针对混凝土构件在反复荷载作用下的受力特点,提出了拉-压综合塑性铰长度概念;通过低周反复荷载试验,研究了带键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接的塑性铰特点,并得出了拉-压综合塑性铰长度的试验结果;以Panagiotakos模型为基础,提出了考虑预制形式、混凝土局部横向约束和配筋率影响的修正塑性铰长度模型。结果表明:拉-压综合塑性铰长度可综合反映反复荷载作用下塑性铰的损伤情况;带键槽梁底筋锚入式预制梁柱连接塑性铰形态与现浇对比试件略有差别;修正的塑性铰长度模型可以较好地预测该类梁柱连接拉-压综合塑性铰长度。

关键词：预制混凝土梁柱连接塑性铰低周反复加截试验计算模型

部分高强筋装配式框架梁柱连接塑性铰长度研究

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东南大学学报（自然科学版） 2019年第4期49卷 645-651页

作者：管东芝郭正兴尹航杨辉陈子轩东南大学土木工程学院南京210096 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 中建国际投资(江苏)有限公司南京210000

考虑钢筋混凝土在地震作用下的受力特点,提出了拉压综合塑性铰长度概念.针对部分高强筋装配式框架梁柱连接,开展低周反复荷载试验,研究了该连接的塑性铰特点,得出了拉压综合塑性铰长度的试验结果.以Panagiotakos和Fardis模型为基础,提... 详细信息

考虑钢筋混凝土在地震作用下的受力特点,提出了拉压综合塑性铰长度概念.针对部分高强筋装配式框架梁柱连接,开展低周反复荷载试验,研究了该连接的塑性铰特点,得出了拉压综合塑性铰长度的试验结果.以Panagiotakos和Fardis模型为基础,提出了考虑预制形式、混凝土局部横向约束、钢筋相对强度和配筋率影响的改进型塑性铰长度模型.结果表明,部分高强筋装配式框架梁柱连接按照“强柱弱梁”原则设计,可以实现梁铰机制破坏,但破坏形态与现浇对比试件显著不同,梁端下部混凝土破坏主要发生在预制键槽内现浇混凝土部分,改进型塑性铰长度模型可以较好地计算部分高强筋装配式框架梁柱连接拉压综合塑性铰长度,计算结果与试验结果误差在8%以下.

关键词：装配式混凝土梁柱连接塑性铰试验计算模型

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蜂窝式可替换塑性铰框架试件抗震性能

工程科学与技术 2022年第5期54卷 111-118页

作者：李晓东闫胤积弓耀云吴长兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为避免在地震作用下梁柱翼缘相交处的焊缝发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和加载试验,分析各框架试件有限元模型和... 详细信息

为避免在地震作用下梁柱翼缘相交处的焊缝发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和加载试验,分析各框架试件有限元模型和试验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等,研究蜂窝式耗能环的法向厚度和径向厚度对节点框架滞回性能的影响。结果表明:蜂窝式可替换塑性铰节点框架的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力;等间距地增加蜂窝式耗能环阵列的径向厚度,可以提高蜂窝式梁柱节点框架的耗能能力和屈服后的变形能力;蜂窝式耗能环阵列法向厚度从H型钢梁腹板厚度增加到3倍H型钢梁腹板厚度时,蜂窝式梁柱框架试件的耗能能力显著提高。蜂窝式梁柱框架试件试验中蜂窝式耗能单元的破坏位置与蜂窝式梁柱框架试件有限元模型中应力分布较大的位置几乎完全吻合,符合实际情况。相较于传统钢结构梁柱抗震节点,蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点将梁柱焊缝处的脆性破坏转化为梁上特定位置的破坏,充分转移梁柱节点焊缝处的应力,蜂窝式可替换塑性铰节点保护了梁柱节点焊缝,能够有效实现塑性铰外移。蜂窝式可替换塑性铰节点有效减少梁柱节点焊缝开裂现象,降低钢结构在大震下发生焊缝开裂而倒塌的几率,易于模块化工厂加工,显著提高施工效率,便于消防管道、电缆等设施的转向和穿线。

关键词：梁柱节点框架塑性铰蜂窝式耗能环耗能能力

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混凝土桥墩塑性铰区箍筋用量RBFNN改进算法

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哈尔滨工业大学学报 2008年第10期40卷 1629-1632页

作者：冯清海袁万城同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为提高混凝土桥墩塑性铰区箍筋用量的计算精度,针对已有文献所提出的延性桥墩塑性铰区箍筋用量的近似计算公式的不足,在其基础上,引入径向基网络理论,改进其计算方法.以轴压比、纵筋配筋率、混凝土轴心抗压强度、实测延性系数为输入参数... 详细信息

为提高混凝土桥墩塑性铰区箍筋用量的计算精度,针对已有文献所提出的延性桥墩塑性铰区箍筋用量的近似计算公式的不足,在其基础上,引入径向基网络理论,改进其计算方法.以轴压比、纵筋配筋率、混凝土轴心抗压强度、实测延性系数为输入参数,力学含箍率为输出参数,建立精确径向基网络模型,以多组试验数据为训练样本,对网络进行训练,得到具有高度非线性映射关系的网络模型,通过新的试验数据对网络进行了检验,并与采用非线性最小二乘法拟合公式的计算结果进行了比较.结果表明:用训练成熟的径向基网络进行仿真,避免了诸多人为因素的影响,大大提高了计算结果的精度,使得计算更加准确、高效.因此,径向基网络应用于延性桥墩塑性铰区箍筋用量计算是可行并实用的.

关键词：延性桥墩塑性铰箍筋含量径向基网络

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钢管约束钢筋混凝土柱抗震设计方法及塑性铰

西北工业大学学报 2021年第6期39卷 1320-1330页

作者：石若利罗靓潘志成张军孙志颖顾淑娴李其伦云南大学建筑与规划学院云南昆明650504 南昌航空大学土木建筑学院江西南昌330063 中国水利水电第八工程局有限公司湖南长沙410000

钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、延性好和施工便利等优点,满足“建筑工业化”的要求,因而被广泛应用在高层建筑中。基于混凝土的塑性-损伤模型与钢材的弹塑性混合强化模型,采用ABAQUS软件建立方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实... 详细信息

钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、延性好和施工便利等优点,满足“建筑工业化”的要求,因而被广泛应用在高层建筑中。基于混凝土的塑性-损伤模型与钢材的弹塑性混合强化模型,采用ABAQUS软件建立方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型进行拟静力分析。模型考虑了钢管对核心混凝土的约束作用以及合理的边界条件、加载模式,分析所得柱的破坏形态、荷载-位移滞回曲线和荷载-位移骨架曲线等有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好。进一步建立了136个足尺模型并进行参数分析,研究结果表明:钢管的套箍约束作用可减小混凝土压应变峰值并提高压应力峰值,延缓柱的破坏,有效提高其承载力和延性;破坏位移角和极限承载力随钢管厚度增大而增大。提出了不同轴压比时5种材料强度匹配的钢管合理厚度和套箍系数等抗震设计方法,以混凝土应变、钢管应变为依据的塑性铰判定方法以及塑性铰长度实用计算公式,可为框架柱的抗震设计提供依据和支持。

关键词：钢管约束钢筋混凝土柱拟静力有限元抗震设计方法塑性铰