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套筒灌浆缺陷对预制混凝土柱钢筋屈服特征的影响研究

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建筑结构 2022年第13期52卷 21-25,14页

作者：高润东李向民肖顺王卓琳张富文许清风上海市建筑科学研究院有限公司上海市工程结构安全重点实验室上海200032

预制混凝土柱采用钢筋套筒灌浆连接时,在连接处形成套筒刚域,将对钢筋的受力状态产生一定程度的影响。通过1个现浇混凝土柱、1个无灌浆缺陷预制混凝土柱、5个带不同程度灌浆缺陷预制混凝土柱、2个灌浆缺陷注射补灌修复预制混凝土柱的低... 详细信息

预制混凝土柱采用钢筋套筒灌浆连接时,在连接处形成套筒刚域,将对钢筋的受力状态产生一定程度的影响。通过1个现浇混凝土柱、1个无灌浆缺陷预制混凝土柱、5个带不同程度灌浆缺陷预制混凝土柱、2个灌浆缺陷注射补灌修复预制混凝土柱的低周反复荷载试验,研究了上述各种情况下的钢筋屈服特征及其对塑性铰形成的影响。研究结果表明:预制混凝土柱采用钢筋套筒灌浆连接时,套筒刚域的存在导致钢筋出现应变集中现象,塑性铰集中在底部接缝位置;当灌浆缺陷增大到一定程度后,柱底部接缝钢筋不再屈服,塑性铰不再形成;带灌浆缺陷预制混凝土柱通过注射补灌修复后,预制柱的钢筋屈服特征可以恢复到无灌浆缺陷状态。研究结果可为优化预制混凝土柱钢筋套筒灌浆连接的计算理论提供依据。

关键词：套筒灌浆缺陷预制混凝土柱钢筋屈服塑性铰

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考虑钢筋屈服和混凝土损伤的桩基础水平承载特性分析

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考虑钢筋屈服和混凝土损伤的桩基础水平承载特性分析

作者：于仁斌鲁东大学

学位级别：硕士

随着国民经济的发展,高层建筑、码头、跨海桥梁、海上钻探平台、海上风机等建筑物的数量急剧增加,桩基础在其中得到十分广泛的应用。桩基础不仅需要承受由上部建筑和桩身自重引起的竖向荷载,而且还需要承受由地震作用、风浪作用、车辆... 详细信息

随着国民经济的发展,高层建筑、码头、跨海桥梁、海上钻探平台、海上风机等建筑物的数量急剧增加,桩基础在其中得到十分广泛的应用。桩基础不仅需要承受由上部建筑和桩身自重引起的竖向荷载,而且还需要承受由地震作用、风浪作用、车辆制动作用、上部结构起拱等引起的水平荷载。对于桩基础水平承载特性的探讨,国内外专家学者已作大量相关工作,但是考虑钢筋屈服和混凝土损伤情况的探究相对较少。在水平荷载较大且影响十分显著的工程中,水平荷载甚至成为控制性因素,因此,合理的考虑钢筋屈服和混凝土损伤对水平承载特性的研究具有很大的理论和现实意义。本篇文章在已有的桩基础水平承载原位荷载实验的基础上,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立数值分析模型,其中土体采用摩尔库伦模型,混凝土采用弥散开裂本构模型,钢筋采用基于Mises屈服准则的理想弹塑性本构模型。通过分析数值模拟与试验所得的桩顶位移曲线、桩身位移曲线以及混凝土和钢筋的应力应变曲线等,可知该模型可准确的反映桩基础在水平荷载作用下的受力特性。在较大横向荷载水平作用下,不考虑混凝土的损伤和钢筋的屈服将导致桩的受力性状和实际情况不符,这也表明了在桩的水平承载特性分析中考虑钢筋屈服和混凝土损伤的必要性。在此基础上系统分析了土体参数、桩体参数和荷载条件对桩基础水平承载特性的影响,其中包括土的不排水强度、土体弹性模量、土体内摩擦角、桩径、配筋率、桩长、竖向荷载水平等。结果表明:(1)对于桩周土体,在其他条件都不变的情况下,增大土体内摩擦角可显著改善桩基础水平承载特性,增大极限承载力;增大土体弹性模量可在一定程度上改善桩水平承载特性,在土刚度很大情况下,桩头的侧移量仅取决于桩体自身的变形特性;增大桩周土体不排水强度也可一定程度上改善桩基础的水平承载特性。(2)对于桩身性质方面,配筋率较低的桩,水平承载力容许值主要受桩身开裂控制,而对于配筋率较高的桩,水平承载力容许值受桩头水平位移控制;增大桩径可显著改善桩基础的水平承载特性。(3)由上部结构传递下来的竖向荷载有利于桩头水平位移的减小,但同时会增大桩身最大弯矩,总结分析可以认为竖向荷载在达到竖向极限荷载的0.4-0.6倍之间为最优竖向荷载水平。根据实际工程的群桩基础形式,利用有限元数值分析软件,建立起群桩数值分析模型,探讨了不同桩数对群桩基础水平承载特性的影响,并得到相应的桩顶承台侧移曲线,结果表明增加群桩数量可改善桩基础水平承载特性。

关键词：桩基础水平承载力混凝土损伤钢筋屈服有限元方法

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长锚钢筋与混凝土黏结性能的量化分析模型

建筑结构学报 2022年第11期43卷 266-274页

作者：高向玲彭红璐李杰同济大学建筑工程系上海200092 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉430071

通过钢筋开槽内贴应变片的黏结滑移梁式试验,研究长锚钢筋屈服前后钢筋的应变及黏结应力分布特征,分析钢筋屈服后发生黏结退化的原因主要是钢筋直径的减小、钢筋的塑性伸长以及接触面的破坏加剧。根据试验结果,构建了在黏结性能中考虑... 详细信息

通过钢筋开槽内贴应变片的黏结滑移梁式试验,研究长锚钢筋屈服前后钢筋的应变及黏结应力分布特征,分析钢筋屈服后发生黏结退化的原因主要是钢筋直径的减小、钢筋的塑性伸长以及接触面的破坏加剧。根据试验结果,构建了在黏结性能中考虑钢筋应变对黏结应力和滑移影响的钢筋应变沿长度方向的分布函数;基于应变分布函数,建立了可量化的长锚钢筋黏结应力-滑移分析模型;基于能量等效原则,提出了钢筋弹性段和屈服段的平均黏结应力的确定方法,以及根据加载端应力和平均黏结应力确定钢筋弹性段的长度。基于此模型,可预测长锚钢筋屈服前弹性段以及屈服后弹性段和塑性段的应变、滑移、黏结应力沿长度方向的分布,并与既有试验结果进行了对比,验证了模型的有效性。该模型可用于罕遇地震作用下混凝土结构的力学性能分析。

关键词：长锚钢筋梁式试验黏结退化钢筋屈服黏结应力-钢筋应变模型

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反复荷载作用下钢筋混凝土箱涵的数值模拟

地震工程与工程振动 2014年第5期34卷 150-156页

作者：毕继红瞿慎俊逯鹏关健天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

为探讨浅埋式钢筋混凝土箱涵的抗震性能和确保在地震时箱涵侧壁钢筋先于顶板屈服,运用Final-v11有限元软件对承受反复荷载作用的两个箱涵缩尺试验体建立钢筋与混凝土的分离式模型,其中混凝土用三维实体单元模拟,而钢筋用杆单元模拟,考... 详细信息

为探讨浅埋式钢筋混凝土箱涵的抗震性能和确保在地震时箱涵侧壁钢筋先于顶板屈服,运用Final-v11有限元软件对承受反复荷载作用的两个箱涵缩尺试验体建立钢筋与混凝土的分离式模型,其中混凝土用三维实体单元模拟,而钢筋用杆单元模拟,考虑其黏结滑移,进行数值模拟分析,通过试验对比结构的滞回曲线、耗能能力、破坏位置、钢筋应变等,结果表明:此种数值模拟方法能够得到合理的结果。为了分析试验体各设计参数对箱涵抗震性能的影响,设计了一变参数模型,对比计算结果可知:增加腋角水平长度和加密顶板配筋均能增强箱涵的耗能能力和抗震性能,并能保证反复荷载作用下侧壁钢筋先于顶板屈服,这对箱涵的抗震设计具有指导意义。

关键词：钢筋混凝土箱涵低周反复荷载滞回曲线钢筋屈服抗震性能

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圆形截面钢筋混凝土构件裂缝宽度试验研究

水利水运工程学报 2007年第4期 27-35页

作者：魏巍巍贡金鑫李龙大连理工大学近海与海岸工程国家重点试验室辽宁大连116023

对大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉圆形截面钢筋混凝土试件进行了试验,测定了不同荷载下的钢筋应变、裂缝宽度、裂缝宽度-荷载曲线和钢筋应力-荷载曲线,研究了各种试件的裂缝发展规律.结果表明,各种试件的裂缝发展... 详细信息

对大偏心受压、受弯、大偏心受拉、小偏心受拉和轴心受拉圆形截面钢筋混凝土试件进行了试验,测定了不同荷载下的钢筋应变、裂缝宽度、裂缝宽度-荷载曲线和钢筋应力-荷载曲线,研究了各种试件的裂缝发展规律.结果表明,各种试件的裂缝发展规律基本一致,即荷载很小时不出现裂缝;从混凝土出现第一条裂缝到钢筋屈服,裂缝宽度随荷载基本呈线性增长;钢筋屈服后,裂缝随荷载增大而迅速增长.最后对裂缝宽度进行了统计分析,给出裂缝宽度的概率分布.

关键词：钢筋混凝土裂缝宽度钢筋应变钢筋应力钢筋屈服试验研究

考虑柱偏心距随机特性的RC框架“强柱弱梁”设计可靠度

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建筑结构学报 2019年第9期40卷 187-195页

作者：蒋友宝周浩曹青孙国衡长沙理工大学土木工程学院

针对地震作用下钢筋混凝土(RC)框架结构大多出现“强梁弱柱”破坏机制的问题,考虑混凝土极限压应变、抗压强度和钢筋屈服强度等参数的变异性以及柱截面受拉的可能性,基于静力平衡方程求解得到了梁柱抗力的精细分析模型。结合已有的水平... 详细信息

针对地震作用下钢筋混凝土(RC)框架结构大多出现“强梁弱柱”破坏机制的问题,考虑混凝土极限压应变、抗压强度和钢筋屈服强度等参数的变异性以及柱截面受拉的可能性,基于静力平衡方程求解得到了梁柱抗力的精细分析模型。结合已有的水平地震作用、竖向重力荷载、混凝土和钢筋本构参数等的概率模型,并考虑柱截面偏心距的随机特性,采用Monte Carlo方法分析了不同设计参数下RC框架“强柱弱梁”设计可靠度。结果表明:按GB 50011—2010中柱端弯矩增大系数进行设计时,考虑超配钢筋后,其“强柱弱梁”可靠度均有较大程度下降;当按梁端实配钢筋设计时,考虑随机偏心距、轴压比等参数的影响,其“强柱弱梁”可靠度在2.44~4.14范围内波动;与考虑随机偏心距情形相比,按固定偏心距计算会高估“强柱弱梁”可靠度;对于四级抗震框架结构,当梁端顶部和底部钢筋分别超配30%与20%时,其“强柱弱梁”可靠度约为考虑随机偏心距情形的5倍。

关键词：强柱弱梁设计可靠度 RC框架偏心距水平地震作用柱截面钢筋屈服重力荷载

细部构造对钢筋混凝土箱涵结构的抗震性能影响

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细部构造对钢筋混凝土箱涵结构的抗震性能影响

作者：瞿慎俊天津大学

学位级别：硕士

随着地下空间的开发和地下结构建设规模的不断加大，地下空间结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性越来越明显，其抗震性能研究所涉及的内容也十分广泛。浅埋式地下箱涵结构因其上覆土层较薄，受地震作用较为显著，在结构设计... 详细信息

随着地下空间的开发和地下结构建设规模的不断加大，地下空间结构的抗震设计及其安全性评价的重要性、迫切性越来越明显，其抗震性能研究所涉及的内容也十分广泛。浅埋式地下箱涵结构因其上覆土层较薄，受地震作用较为显著，在结构设计时应该更加注意其抗震性能，加强其抗震研究。为探讨浅埋式钢筋混凝土箱涵的抗震性能和确保在地震时箱涵侧壁钢筋先于顶板屈服，运用Final-v11有限元软件对承受反复荷载作用的两个箱涵缩尺试验体建立钢筋与混凝土的分离式模型，其中混凝土用三维实体单元模拟，而钢筋用杆单元模拟，考虑其粘结滑移，进行数值模拟分析，并与试验对比结构的滞回曲线、耗能能力、破坏位置、钢筋应变等，结果表明：数值模拟结果与试验观测结果相吻合，基本能够表现结构的抗震性能和滞回特性，再现结构的破坏状况和钢筋屈服状况。这说明：在试验模拟时钢筋与混凝土之间的粘结滑移本构关系采用Naganuma模型，能够较好的反应其粘结性能;在数值模拟中采用的材料本构关系是合理的，此种数值模拟方法是正确的。为了分析箱涵结构细部构造对其抗震性能的影响，设计了四个变参数模型，对比计算结果可知：增加腋角水平长度和适当加密顶板配筋均能增强箱涵的耗能能力和抗震性能，并能保证反复荷载作用下侧壁钢筋先于顶板屈服，这对箱涵的抗震设计具有指导意义。最后，通过对实际工程中的浅埋式钢筋混凝土箱涵结构（其腋角部分的竖直长度与腋角部分的水平长度之比为1:3）的二、三维受力性能分析可知：用增加腋角部分的水平长度方法能够提高箱涵结构的抗震性能，实现地震时侧壁先于顶板破坏，保证侧壁钢筋先于顶板屈服的原则，有利于减轻地震时的次生灾害和方便地震后的补强加固。另外，提取二维结构分析的节点位移后，按照相应位置施加在三维模型上的分析问题的方法，能够模拟三维结构的实际受力状态，对于解决类似的三维结构分析问题有借鉴性。

关键词：钢筋混凝土箱涵细部构造低周反复荷载滞回曲线钢筋屈服抗震性能

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钢筋混凝土柱上平板的冲切计算

结构工程师 1991年第1期7卷 19-21页

作者：奚农

本文介绍钢筋混凝土柱上板在无剪力配筋时的允许承载力的简化计算。在板柱结构中,如果支座处未配置抗剪钢筋或无提高延性的下部钢筋时,必须注意可能发生脆性冲切破坏,因此在平板的设计、计算和构造中,必须注意在支座部分要充分的安全。

关键词：钢筋混凝土柱冲切板柱结构下部钢筋破坏荷载配筋率上板简化计算允许承载力钢筋屈服

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清水池震害综合预测方法

震灾防御技术 2018年第2期13卷 353-362页

作者：于天洋郭恩栋李倩李俊阳中国地震局工程力学研究所哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室哈尔滨150080

对基于池壁裂缝宽度预测清水池震害程度的方法进行了深入研究,该方法与清水池快速预测方法(如经验统计回归方法)相比有较强的理论依据,但是当池壁受拉钢筋应力超过其屈服应力时,采用该方法会导致计算结果与实际裂缝宽度不符。因此,壁板... 详细信息

对基于池壁裂缝宽度预测清水池震害程度的方法进行了深入研究,该方法与清水池快速预测方法(如经验统计回归方法)相比有较强的理论依据,但是当池壁受拉钢筋应力超过其屈服应力时,采用该方法会导致计算结果与实际裂缝宽度不符。因此,壁板裂缝宽度方法适用于评定清水池轻微破坏及以下的震害等级,当清水池壁板受拉钢筋屈服后,应采用震害经验统计回归模型对清水池震害等级进行评定。建议将上述2种预测方法相结合作为清水池震害预测的综合方法。

关键词：震害清水池裂缝宽度钢筋屈服统计回归