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结构工程师 2019年第1期35卷 174-179页

作者：林庄慧唐和生李大伟薛松涛同济大学结构防灾减灾工程系上海200092

提出了基于人工神经网络预测钢筋混凝土柱峰值承载力的方法。该方法采用5个设计参数作为神经网络的输入:混凝土强度、轴压比、剪跨比、纵筋配筋率和纵筋屈服强度。为验证该方法的可行性与有效性,基于PEER 154组实验数据,利用神经网络模... 详细信息

提出了基于人工神经网络预测钢筋混凝土柱峰值承载力的方法。该方法采用5个设计参数作为神经网络的输入:混凝土强度、轴压比、剪跨比、纵筋配筋率和纵筋屈服强度。为验证该方法的可行性与有效性,基于PEER 154组实验数据,利用神经网络模型对矩形混凝土柱的峰值承载力进行预测并与经验模型的预测结果进行比较。比较分析结果表明:神经网络模型预测结果与实验结果吻合度远高于其他经验模型;同时也表明神经网络为精确预测结构在地震作用下的性能提供了一种新方法。

关键词：神经网络钢筋混凝土柱预测精度峰值承载力

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配筋新老混凝土界面抗剪性能及承载力设计方法研究

配筋新老混凝土界面抗剪性能及承载力设计方法研究

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作者：张玖传三峡大学

学位级别：硕士

配筋新老混凝土界面的抗剪性能是混凝土结构研究中的一个重要的基础问题。目前,对于界面抗剪性能的研究大都针对峰值承载力开展,忽略了残余承载力的重要性。在材料强度方面,现有研究集中在低强混凝土和普通钢筋,对于强度等级较高的混凝... 详细信息

配筋新老混凝土界面的抗剪性能是混凝土结构研究中的一个重要的基础问题。目前,对于界面抗剪性能的研究大都针对峰值承载力开展,忽略了残余承载力的重要性。在材料强度方面,现有研究集中在低强混凝土和普通钢筋,对于强度等级较高的混凝土以及屈服强度为600MPa的钢筋涉及较少,且美国混凝土规范(ACI)、美国桥梁规范(AASHTO)中界面抗剪公式的限定条件钢筋屈服强度f≤414MPa(60ksi)限制了高强钢筋在工程实际中的应用。在影响因素方面,现有研究对混凝土强度、钢筋屈服强度关注较多,而对于抗剪钢筋保护层厚度关注较少。在相关设计条款方面,各规范存在较大的差异,其中只有欧洲规范(EN1992-1-1-2004)考虑了混凝土强度对界面抗剪的影响。基于此,本文设计制作了15个新老混凝土“Z”形试件,通过直剪试验研究了混凝土强度、抗剪钢筋保护层厚度、抗剪钢筋屈服强度对界面峰值承载力、残余承载力、界面位移、破坏模式的影响规律,基于试验结果对各个设计规范中峰值承载力计算条款的适用性做了详细的评估,并提出了界面抗剪残余承载力的建议计算公式,试验中采用的混凝土强度等级为C25、C50,钢筋强度等级为HRB400、HTRB630,钢筋保护层厚度为20mm、40mm。具体研究结论如下:1)保护层厚度对界面破坏模式影响显著。当保护层厚度为20mm时,界面破坏模式均为混凝土局部剥离;当保护层厚度为40mm时,界面破坏模式分为钢筋几乎被剪断和保护层整体剥落两种。钢筋屈服强度、混凝土强度对界面破坏模式影响不明显。2)混凝土强度对峰值承载力影响显著。当混凝土强度由C25升高至C50时,界面峰值承载力提高70%左右。钢筋屈服强度、保护层厚度对峰值承载力的影响不明显。3)钢筋屈服强度、混凝土强度对残余承载力的影响均不明显,在混凝土强度相对较弱时,保护层厚度决定了残余承载力的存在与否,当保护层厚度为40mm时,试件存在残余承载力,当保护层为20mm,试件不存在残余承载力。4)当摩擦系数取1.0时,ACI规范设计公式计算值与试件残余承载力具有较高的吻合度,这对实际工程中开裂界面受力性能的评估具有一定的参考意义。5)对于混凝土强度等级为C50的界面,ACI、PCI、AASHTO计算值过于保守,且对于抗剪钢筋f=600MPa的界面,可以取消f≤414MPa(60ksi)的限制条件;CAN/CSA-S6-00、EN1992-1-1-2004的计算值均偏于保守。当混凝土强度等级为C25时,ACI、PCI计算值偏于保守,AASHTO计算值则偏于不安全,而CAN/CSA-S6-00、EN1992-1-1-2004的计算精度较高。

关键词：新老混凝土界面高强钢筋峰值承载力破坏模式

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预制拼装混凝土双柱墩抗震性能试验

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沈阳建筑大学学报（自然科学版） 2023年第3期39卷 492-499页

作者：李航刘朵熊英倩张建东南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室江苏南京211112 苏交科集团股份有限公司江苏南京210019

目的研究预制混凝土双柱墩的抗震性能,为该类桥墩抗震设计及工程应用提供参考。方法开展预制装配式双柱墩和现浇双柱墩往复加载试验,观察试验过程中两者的裂缝开展和破坏形态,并对滞回曲线、残余位移、刚度、累计耗能和延性等参数进行... 详细信息

目的研究预制混凝土双柱墩的抗震性能,为该类桥墩抗震设计及工程应用提供参考。方法开展预制装配式双柱墩和现浇双柱墩往复加载试验,观察试验过程中两者的裂缝开展和破坏形态,并对滞回曲线、残余位移、刚度、累计耗能和延性等参数进行对比。结果与现浇墩底部裂缝较为均匀的状况相比,预制双柱墩墩底灌浆套筒位置接缝张开较为明显,预制双柱墩与现浇双柱墩滞回曲线均较为饱满,具有良好耗能能力;预制双柱墩峰值承载力和极限位移分别为现浇墩对应值的91.6%和88.4%,总体耗能性能稍弱于现浇双柱墩。结论预制混凝土双柱墩抗震性能指标与现浇双柱墩相比,差值均为10%左右,没有明显差异;预制混凝土双柱墩具有良好的整体性和抗震性能。

关键词：预制混凝土双柱墩抗震性能往复荷载滞回曲线峰值承载力

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填充墙分布对RC框架结构抗连续倒塌承载力的影响

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中国科技论文 2024年第5期19卷 547-556页

作者：刘翠云黄远湖南大学土木工程学院长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 长沙410082

为研究填充墙分布对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗连续倒塌承载力的影响,基于ABAQUS软件建立了RC填充墙框架结构抗连续倒塌的整体式有限元模型,并与已有的试验研究结果进行对比,验证了建模方法和本构关系选取的合理性... 详细信息

为研究填充墙分布对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架结构抗连续倒塌承载力的影响,基于ABAQUS软件建立了RC填充墙框架结构抗连续倒塌的整体式有限元模型,并与已有的试验研究结果进行对比,验证了建模方法和本构关系选取的合理性。在此基础上,对比分析了不同填充墙数量及分布形式下RC框架结构抗连续倒塌的全过程荷载-位移关系、节点水平位移与中柱竖向位移关系、塑性铰分布和峰值承载力。结果表明:位于失效柱跨的填充墙可显著提高框架结构的抗连续倒塌承载力;填充墙分布会改变框架结构塑性铰的位置,塑性铰分布越不均匀,结构的抗倒塌性能越弱;建筑设计中应避免填充墙水平不对称分布及填充墙仅在楼层两端分布的情况。

关键词：填充墙分布数值模拟 RC框架结构连续倒塌峰值承载力

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核心区外围超高性能混凝土柱受压性能模拟研究

核心区外围超高性能混凝土柱受压性能模拟研究

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作者：戚晓楠大连海事大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土作为一种基于密实化颗粒堆积方法制备的纤维增强水泥基复合材料,具有远超普通强度混凝土的力学性能和变形能力;其内部结构致密,孔隙率低,具有超高的抗渗性,可大幅提高结构耐久性,并降低结构服役期内的维修保养费用。相较... 详细信息

超高性能混凝土作为一种基于密实化颗粒堆积方法制备的纤维增强水泥基复合材料,具有远超普通强度混凝土的力学性能和变形能力;其内部结构致密,孔隙率低,具有超高的抗渗性,可大幅提高结构耐久性,并降低结构服役期内的维修保养费用。相较于传统的混凝土结构,采用超高性能混凝土后结构的使用性能可有效提升并延长其使用寿命。但考虑超高性能混凝土造价及制备工艺标准普遍较高,为综合利用超高性能混凝土和普通强度混凝土的优点,本文提出一种核心区外围超高性能混凝土柱,其核心区为普通强度混凝土,通过在核心区外围一定厚度超高性能混凝土,既可有效提高构件的耐久性,亦可显著增强结构的力学性能及变形能力。通过结合数值模拟与理论分析方法,研究核心区外围超高性能混凝土柱在轴心受压和偏心受压时的力学状态受压性能,继而提出对核心区外围超高性能混凝土柱的设计建议。本文的主要研究内容和结论如下:(1)进行核心区外围超高性能混凝土柱轴心受压性能模拟研究。共设置28个模拟试件,主要研究不同外围超高性能混凝土厚度、箍筋配置、纵筋配置及核心区普通强度混凝土强度对试件轴压性能的影响。模拟结果表明:超高性能混凝土层厚度对试件轴压性能的影响较为显著。当超高性能混凝土层厚度增大时,试件的轴压承载力和承载力增长率会随之增大。其他结构参数对承载力的影响较为微弱。超高性能混凝土与核心区普通强度混凝土可协同工作,可忽略两种材料间的相对滑移,且超高性能混凝土对核心区普通强度混凝土的约束作用较弱。(2)进行核心区外围超高性能混凝土柱偏心受压性能模拟研究。共设置36个模拟试件,主要研究不同偏心距、外围超高性能混凝土厚度、箍筋配置、纵筋配置及核心区普通强度混凝土强度对试件偏压性能的影响,分析模拟结果并归结各参数的影响规律。模拟结果表明:偏心距和超高性能混凝土层厚度的影响最为显著,且这两种参数之间存在一定的耦合作用,而其他参数对核心区外围超高性能混凝土柱偏压性能的影响较弱。核心区外围超高性能混凝土柱的偏心受压承载力会随着偏心距的增加而减小,随着超高性能混凝土层厚度的增加而增大。同时增大偏心距和超高性能混凝土层厚度,偏心受压承载力的提升幅度会相对减弱。超高性能混凝土与核心区普通强度混凝土间未发生明显相对滑移,两者相互作用较小。(3)提出核心区外围超高性能混凝土柱受压承载力计算公式。以强度叠加思想为基础,结合《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010中所采用的受压承载力计算思路,分别针对核心区外围超高性能混凝土柱的两种受压状态(轴心受压状态和偏心受压状态)提出不同的承载力计算公式。对于轴心受压状态,相较于规范承载力计算公式,本文所提出的轴心受压承载力计算公式得到的计算承载力与模拟承载力吻合度更高;对于偏心受压状态,本文提出的偏心受压承载力计算公式亦可较好地反映模拟承载力的情况。两种受压承载力计算公式的适用性和准确性均经过有效的对比验证。

关键词：混凝土柱超高性能混凝土轴压性能偏压性能峰值承载力

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钢—连续纤维复合筋混凝土框架抗连续倒塌研究

钢—连续纤维复合筋混凝土框架抗连续倒塌研究

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作者：黄振涛东南大学

学位级别：硕士

爆炸、火灾等偶然荷载造成的与初始破坏不成比例的连续倒塌事故,常造成严重的生命财产损失。混凝土结构作为当今最广泛使用的形式之一,如何提升结构抗连续倒塌的能力,是急需解决的问题。结合了FRP和普通钢筋两种材料性能优势的钢-连续... 详细信息

爆炸、火灾等偶然荷载造成的与初始破坏不成比例的连续倒塌事故,常造成严重的生命财产损失。混凝土结构作为当今最广泛使用的形式之一,如何提升结构抗连续倒塌的能力,是急需解决的问题。结合了FRP和普通钢筋两种材料性能优势的钢-连续纤维复合筋(简称SFCB),所表现出的稳定二次刚度、耐腐蚀、高抗拉强度等特点,以及成熟的工业化制备技术,均为其在增强混凝土结构的抗连续倒塌能力上,提供了新的思路和研究方向,展现了良好的应用前景。本文基于实际结构,按照1:2缩尺,设计了9榀由短柱和两跨连续梁组成的梁柱子结构,模拟混凝土框架结构的内柱失效,并首次将SFCB代替普通钢筋植入混凝土结构,用于研究SFCB混凝土结构的抗连续倒塌性能。主要工作如下:为了探究SFCB对于混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,选用不同二次刚度比、外包材料的SFCB分别加固试件,并根据SFCB等面积拆分成FRP筋和钢筋进行混杂配置。通过基于位移控制的竖向拟静力试验方法,获得不同试件的全周期破坏过程、各阶段峰值承载力、荷载-位移曲线、裂缝发展等结果。对比得到了不同配置方法下SFCB对于混凝土结构抗连续倒塌性能的提升效果。利用有限元软件***对进行试验的混凝土结构进行了有限元数值模拟,通过非线性计算分析,研究荷载-位移曲线、破坏位置、筋材应变等,并与试验结果进行对比。结果表明,对于普通钢筋混凝土结构,拟合较好。SFCB和混杂配置的结构,在梁机制和压拱机制阶段,吻合度较高,悬链线阶段存在一定误差。针对普通钢筋、SFCB以及混杂配置下混凝土结构,提出了在梁机制、压拱机制以及悬链线机制下峰值承载力的计算公式,并与试验、模拟结果相对比。前两个阶段,三种结果间差距较小,悬链线阶段,计算值与模拟值相接近,但大于试验值。

关键词：连续倒塌混凝土结构 SFCB 混杂配置二次刚度比有限元分析峰值承载力

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基于ABAQUS的钢筋混凝土柱压弯性能研究

基于ABAQUS的钢筋混凝土柱压弯性能研究

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第二十二届全国现代结构工程学术研讨会

作者：肖冲吕辉罗靓陈华鹏南昌航空大学土木建筑学院江西省智慧建筑工程研究中心

为深入分析足尺钢筋混凝土柱的压弯性能,通过建立拟静力荷载下的三维实体有限元模型并与试验结果验证,有限元结果与试验结果吻合较好。在此基础上建立了162个足尺矩形钢筋混凝土柱的三维实体精细有限元模型,探讨了轴压比、纵筋配筋率、... 详细信息

为深入分析足尺钢筋混凝土柱的压弯性能,通过建立拟静力荷载下的三维实体有限元模型并与试验结果验证,有限元结果与试验结果吻合较好。在此基础上建立了162个足尺矩形钢筋混凝土柱的三维实体精细有限元模型,探讨了轴压比、纵筋配筋率、混凝土强度及强弱轴加载方向等参数对柱的承载力、弹性刚度以及延性的影响,提出了多种参数影响下的压弯柱承载力实用计算公式。结果表明:当混凝土强度等级增大时,柱的峰值承载力增大但延性降低,纵筋配筋率的提高,对峰值承载力与延性都有提高;相比较弱轴加载,强轴加载柱的峰值承载力有显著提高,最大可提高58.4%;对比公式的计算结果与有限元得出结果,两者的离散性较小,表明公式具有较高的精度,可方便为实际工程中框架柱的设计与加固作一定的参考。

关键词：钢筋混凝土柱峰值承载力弹性刚度延性有限元分析

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