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预应力钢带加固震后受损框架的抗震性能试验研究

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建筑结构 2024年

作者：王婷杨勇张磊陕西铁路工程职业技术学院西安建筑科技大学土木工程学院

首先以1：2的缩尺比例设计并制作了一榀单跨三层的钢筋混凝土框架试件CF。对试件CF进行拟静力加载，以模拟水平地震作用。待加载结束后，先对试件CF中受损处混凝土进行修复，再采用预应力钢带在其梁端、柱端以及节点处进行加固，形成震... 详细信息

首先以1：2的缩尺比例设计并制作了一榀单跨三层的钢筋混凝土框架试件CF。对试件CF进行拟静力加载，以模拟水平地震作用。待加载结束后，先对试件CF中受损处混凝土进行修复，再采用预应力钢带在其梁端、柱端以及节点处进行加固，形成震后加固试件SCF，最后对试件SCF再次进行拟静力加载。通过观察两个试件的裂缝发展，对比分析试件的滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度及耗能性能，研究了预应力钢带对震后框架结构的加固效果。结果表明：与试件CF相比，震后加固试件SCF的承载力并没有明显下降，承载力退化和刚度退化均有所减慢。试件SCF、CF在极限点的最大层间位移角分别是1/23、1/41，说明采用钢带加固可以提高结构的延性和变形能力。试件SCF在3个特征点（屈服点、峰值点、极限点）处的累积耗能量分别达到试件CF相应累积耗能量的7.1、3.1、2.5倍，体现了良好的耗能能力。

关键词：钢筋混凝土框架拟静力加载预应力钢带震后加固试件加固效果

大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件横向工作性状研究

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大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件横向工作性状研究

作者：蒋明杰重庆交通大学

学位级别：硕士

本文依托国家自然科学基金项目“环境-荷载耦合作用下内河大尺度架空码头结构劣化机理研究”,借助室内物理模型试验和有限元数值模拟手段,对大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的横向工作性状进行研究。设置了不同的轴压比N,不同的长... 详细信息

本文依托国家自然科学基金项目“环境-荷载耦合作用下内河大尺度架空码头结构劣化机理研究”,借助室内物理模型试验和有限元数值模拟手段,对大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的横向工作性状进行研究。设置了不同的轴压比N,不同的长细比λ和不同的地基强度的大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件,进行拟静力加载试验,探索这些参数对组合构件的滞回性能、承载性能、延性性能、强度退化、刚度退化和累计损伤的影响。主要研究内容如下:(1)基于相似原理,以重庆果园港工程原型设计了3个大比尺室内物理模型,并进行低周反复加卸载试验,并对大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的立柱混凝土表面、钢筋笼、钢护筒的应变变化进行监测,发现不同长细比的构件表现出大致相同的破坏发展历程,但是在裂缝蔓延趋势、最终的破坏形态以及构件上下组合部分的整体性方面存在一定差异。在不同发展阶段呈现出不同的刚度退化和强度退化,并以此将钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的发展阶段分为四个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性强化阶段和破坏下降段。钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的破坏区域集中在上部立柱部分,长细比较大构件在柱底200mm范围以内形成明显塑性铰,最终破坏时各构件受拉侧水平裂缝发展蔓延贯穿,裂缝宽度达10mm,内部骨料清晰可见,同时受压侧出现挤压裂缝和竖向斜裂缝,保护层混凝土龟裂,破碎脱落。(2)三个构件的荷载-位移滞回曲线的形状均为典型的反S形,受滑移影响较大,饱满度较差,其中长细比最小的试件的滞回圈最为干瘪,意味着较差的耗能性能和变形性能,符合钢筋混凝土结构节点破坏形态。根据骨架曲线走势并结合构件破坏形态发展分析得到,在轴向压力一定时,长细比较大的构件,其骨架曲线的上升段与下降段较为平缓,承载性能较小,但具有较好的延性性能,最终破坏形态为典型的弯曲破坏;长细比较小的构件,承载性能较好,但是延性性能较差,达到极限承载力后,承载能力快速降低,最终表现出更为严重的脆性弯剪破坏。(3)在物理模型试验的基础上,建立起可靠有效的三维非线性有限元模型,其中混凝土采用塑性损伤CDP模型以模拟混凝土的受拉受压损伤过程,采用库伦摩擦模型模拟钢护筒与混凝土的滑移现象以及采用UMAT子程序间接模拟钢筋与混凝土的粘结滑移行为。为进一步研究钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件在不同参数下的横向工作性状,分别设置了5组不同轴压比和3组不同地基强度的数值模型对照组。发现该构件本身的承载能力和延性性能较小,导致轴压比对构件的横向工作性状影响有限。随着轴压比增加,构件的屈服位移不断减小,而屈服荷载变化无规律且幅度较小;而对于构件的极限荷载和延性系数,表现出一致规律,即轴压比存在临界点现象。而在相同轴压比情况下,随着地基强度增加,大尺度钢护筒-钢筋混凝土桩柱组合构件的横向承载力不断提升,但是当地基强度达到一定数值之后,地基强度对构件承载能力的提升效果衰减,这可能与地基抗弯刚度和构件钢管桩的截面抗弯刚度的相对比值有关。

关键词：大尺度钢护筒-钢筋混凝土拟静力加载工作性状试验研究数值模拟

配筋工程水泥基复合材料复合受扭柱抗震性能研究和损伤分析

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工业建筑 2024年第5期54卷 150-158页

作者：洪宇邵永健祁明涛苏州科技大学土木工程学院江苏苏州215011

为研究配筋工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,对11根配筋ECC试件和1根钢筯混凝土(Reinforcement Concrete,RC)试件进行拟静力试验,探究轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配... 详细信息

为研究配筋工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,对11根配筋ECC试件和1根钢筯混凝土(Reinforcement Concrete,RC)试件进行拟静力试验,探究轴压比、扭弯比、剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、纤维含量、原材料等参数对抗震性能和损伤指数的影响。结果表明:相较于RC柱,ECC柱的抗变形能力更强,复合受扭承载力和抗震性能也有显著提升;达到极限位移后ECC柱的扭矩下降平缓,其损伤进程也较为缓慢;对于ECC试件,适当提高轴压比、扭弯比、剪跨比和纤维含量能够有效抑制地震作用下构件的损伤;配箍率对于ECC柱的复合受扭承载力影响不大,但配置箍筋是必要的。

关键词：配筋ECC柱拟静力加载复合受扭抗震性能 Park-Ang法累积损伤指数

外加强环式H型钢梁-方钢管角柱节点抗震性能

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工程科学学报 2018年第8期40卷 1005-1016页

作者：牟犇武梦龙牟在根王君昌青岛理工大学土木工程学院青岛266033 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

通过对5个试件进行拟静力加载试验,研究了加载方式对角柱和边柱节点抗震性能的影响.试验通过对加载方式（单向加载、双向轴对称加载和双向中心对称加载）和钢管柱宽厚比（D/t=22和33）主要参数的变化分析,着重研究了试件的滞回性能、刚... 详细信息

通过对5个试件进行拟静力加载试验,研究了加载方式对角柱和边柱节点抗震性能的影响.试验通过对加载方式（单向加载、双向轴对称加载和双向中心对称加载）和钢管柱宽厚比（D/t=22和33）主要参数的变化分析,着重研究了试件的滞回性能、刚度退化和耗能性能等特性.试验结果表明：加载方式对试件刚度及承载力影响十分明显.在双向中心对称荷载作用下,试件的承载力比在单向荷载作用下试件的承载力降低约20%;而在双向轴对称荷载作用下,试件的承载力与在单向荷载作用下试件的承载力基本相同.方钢管柱宽厚比是影响试件承载力的主要因素之一,随着宽厚比的增加,试件承载力逐步减小.所有试件的滞回曲线均呈饱满的纺锤体状,等效黏滞阻尼系数在0.2左右,具有稳定的耗能能力.

关键词：加载方式宽厚比拟静力加载滞回曲线承载力

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不同轴压比冻融RC剪力墙抗震性能试验

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第7期52卷 690-698页

作者：郑山锁董晋琦荣先亮张艺欣董立国西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

通过人工气候快速冻融技术仿真混凝土结构所处的冻融环境,制作4榀剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环试验,继而采用悬臂梁式加载方案对其进行拟静力加载试验,以研究轴压比变化和冻融循环作用对RC剪力墙承载能力、变形能力、强度衰... 详细信息

通过人工气候快速冻融技术仿真混凝土结构所处的冻融环境,制作4榀剪跨比为2.14的RC剪力墙试件进行冻融循环试验,继而采用悬臂梁式加载方案对其进行拟静力加载试验,以研究轴压比变化和冻融循环作用对RC剪力墙承载能力、变形能力、强度衰减、初始刚度、刚度退化以及耗能能力等抗震性能指标的影响规律.结果表明:相同轴压比下,经冻融循环作用后的RC剪力墙试件加载破损更加严重,其初始刚度、水平承载能力、变形能力和耗能能力均有不同程度的退化,同时,强度衰减幅度、刚度退化速率、不同受力状态下的剪切变形及其占总变形的比例均有不同程度的增大;冻融循环次数相同时,随轴压比的增加,RC剪力墙试件破坏时裂缝分布范围、墙顶水平承载能力、初始刚度、强度衰减幅度以及刚度退化速率均逐渐增大,而变形能力、耗能能力、不同受力状态下的剪切变形、屈服状态下剪切变形占总变形的比例逐渐降低,在峰值状态下则逐渐增大并逐渐成为主要变形.综合考虑冻融损伤参数D与轴压比n对RC剪力墙峰值荷载与极限位移的影响,通过多参数拟合得到了考虑冻融损伤的RC剪力墙峰值荷载与极限位移计算式.该研究可为严寒地区以剪力墙为主要抗侧力构件的在役高层建筑结构的性能评估提供参考.

关键词： RC 剪力墙轴压比冻融循环拟静力加载抗震性能

铁基形状记忆合金混凝土框架节点可恢复变形性能分析

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地震研究 2020年第3期43卷 491-499,602页

作者：阎石杜长虹肖正峰蒋欣欣牛健沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168 大连理工大学建设工程学部辽宁大连116024

罕遇地震作用下混凝土框架梁柱节点残余变形的不断累积是造成其破坏的主要原因之一,如何减小动力循环荷载作用下节点的残余变形,提升其可恢复变形能力具有重要的意义。利用超弹性铁基形状记忆合金(SMA)代替普通钢筋,不仅可使节点具有较... 详细信息

罕遇地震作用下混凝土框架梁柱节点残余变形的不断累积是造成其破坏的主要原因之一,如何减小动力循环荷载作用下节点的残余变形,提升其可恢复变形能力具有重要的意义。利用超弹性铁基形状记忆合金(SMA)代替普通钢筋,不仅可使节点具有较大延性,还能保持较高耗能和可恢复变形能力。为了系统地分析新型节点的地震可恢复变形性能,利用OpenSEES系统平台建立一种相关节点的有限元模型,数值模拟普通配筋节点和铁基SMA筋节点模型在拟静力荷载作用下的内力和变形规律,并与试验结果进行比较;进一步分析了新型节点不同轴压比等参数下滞回性能,得到了极限承载力、刚度、阻尼、残余变形等变化规律,明确了可恢复变形性能。结果表明:所建立的模型能较好地反映新型节点的滞回性能和可恢复变形性能的变化规律,所提出SMA混凝土节点具有更好的抗震性能和可恢复地震变形能力,残余变形减小50%左右。

关键词：铁基SMA框架节点可恢复变形性能超弹性抗震性能拟静力加载残余变形

基于结构分析软件的型钢-混凝土结构抗震性能研究

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工程抗震与加固改造 2022年第4期44卷 46-52页

作者：于建东葛楠王浩霆华北理工大学河北唐山063210

为研究型钢-混凝土混合结构的抗震性能,应用OpenSEES有限元软件,建立了一个型钢-混凝土柱拟静力加载分析数值模型。利用结构有限元分析软件ETABS建立了一栋6层型钢-混凝土柱框架结构的地震动力反应数值分析模型。计算结果表明型钢混凝... 详细信息

为研究型钢-混凝土混合结构的抗震性能,应用OpenSEES有限元软件,建立了一个型钢-混凝土柱拟静力加载分析数值模型。利用结构有限元分析软件ETABS建立了一栋6层型钢-混凝土柱框架结构的地震动力反应数值分析模型。计算结果表明型钢混凝土柱构件具有较高的屈服点、较好的延性;滞回曲线饱满,具有较高的耗能能力,刚度退化过程平稳。型钢混凝土柱框架结构具有较好水平承载力和抗震性能,实现抗震目标。

关键词：抗震性能有限元分析纤维截面拟静力加载滞回曲线

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BRB加固震损框架抗震性能试验研究

建筑结构 2021年第2期51卷 113-118页

作者：王婷杨勇张磊陕西铁路工程职业技术学院渭南714000 西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

为研究防屈曲支撑对震后受损框架的加固效果,设计并制作了一榀钢筋混凝土框架(RCF)和一榀震损后经防屈曲支撑加固的框架(BRCF),分别进行拟静力加载,观察试验现象及破坏模式,对比分析两试件的承载力及其退化、刚度、延性、耗能性能等指... 详细信息

为研究防屈曲支撑对震后受损框架的加固效果,设计并制作了一榀钢筋混凝土框架(RCF)和一榀震损后经防屈曲支撑加固的框架(BRCF),分别进行拟静力加载,观察试验现象及破坏模式,对比分析两试件的承载力及其退化、刚度、延性、耗能性能等指标。试验结果表明:震后受损框架经防屈曲支撑加固后,极限承载力涨幅为146.7%,初始刚度提高了150%,总耗能量达到了对比试件的4.6倍,并能满足地震下结构大变形的要求,具备良好的抗倒塌能力。

关键词：防屈曲支撑钢筋混凝土框架拟静力加载震后受损框架抗震性能加固效果

对增强型填芯混凝土管桩的水平承载力试验及理论分析

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混凝土与水泥制品 2014年第5期 30-33页

作者：杨子京白晓红贺武斌郭昭胜太原理工大学建筑与土木工程学院 030024

为了不使基桩在地震作用下由于节点的薄弱而提前失去承载能力,结合室内拟静力试验,对不同节点加强方式的管桩承台节点模型进行了水平承载力试验研究。对比了在节点处设置加强环和将普通填芯换做劲性填芯的试件节点的抗弯能力、裂缝发展... 详细信息

为了不使基桩在地震作用下由于节点的薄弱而提前失去承载能力,结合室内拟静力试验,对不同节点加强方式的管桩承台节点模型进行了水平承载力试验研究。对比了在节点处设置加强环和将普通填芯换做劲性填芯的试件节点的抗弯能力、裂缝发展情况和破坏模式,并依据实测的破坏荷载得出了相当于普通填芯混凝土管桩的桩体嵌入承台的深度,分析比较了试验试件与等效试件的裂缝发展情况和破坏形式,为桩基抗震设计提供参考和帮助。

关键词：增强型管桩拟静力加载锚固钢筋等效嵌固深度