套筒灌浆连接预制混凝土框架柱接头斜截面抗剪性能试验研究

套筒灌浆连接是预制混凝土框架结构中应用较广泛的连接方式。开展了6个套筒灌浆连接预制混凝土柱接头的抗剪试验,主要研究了轴压比(0,0.2,0.4,0.6)、混凝土强度等级(C30,C40,C50)对柱接头斜截面抗剪性能影响。研究表明:所有试件接头均发生斜截面剪切破坏,且斜截面破坏发生时接缝界面保持完好;柱接头抗剪承载力随着混凝土强度、轴压比的提高而增大;在轴压比0.4下,与C40试件相比,C30试件的抗剪承载力降低14%,C50试件的抗剪承载力提高13%;混凝土强度等级为C40时,轴压比为0,0.2试件的抗剪承载力分别比轴压比为0.4试件降低17%,8%,轴压比为0.6试件的抗剪承载力比轴压比为0.4试件提高7%;预制柱接头的初始刚度随轴压比的增大而增大。最后,基于试验结果,对中国GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》(2015年版)、欧洲规范《Eurocode 2:Design of Concrete Structures》中混凝土柱接头斜截面抗剪承载力计算公式进行了评价。

装配式海岸工程混凝土结构研究与应用进展

码头和防波堤建筑物是典型的海岸工程混凝土结构。这类结构的下部结构构件多为预制,而上部结构构件多为现浇。针对3类典型装配式海岸工程混凝土结构(高桩码头、板桩码头、桩基透空式防波堤),系统介绍了其结构特点、典型节点与连接构造,总结分析了国内外有关这3类典型结构的力学性能、技术标准与工程应用的最新进展。最后,对今后装配式海岸工程混凝土结构的应用与研究前景进行了展望。

基于数据库的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法

玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验主要研究弯折半径与直径之比对弯拉强度的影响,直线段抗拉强度对弯拉强度的影响研究较少。本文基于ACI 440.3R-12中B.5试验方法,开展3组(9个弯拉试件)不同直线段抗拉强度的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验研究。3组试件直线段抗拉强度分别为530(A组)、850(B组)和1100 MPa(C组),弯折半径与箍筋直径之比均为3。试验结果表明:所有试件均发生玻璃纤维增强复合材料箍筋弯折段被拉断的破坏模式;A、B、C组试件弯拉强度分别为325、445和530 MPa。本文系统收集了国内外已有93个弯拉试件,并结合本文9个弯拉试件建立了玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度试验数据库。基于数据库统计分析,提出了保证率不小于95%的玻璃纤维增强复合材料箍筋弯拉强度计算方法。

模块化混凝土结构抗震性能研究进展

模块化混凝土结构是一类以工厂预制、现场组装的三维模块为基本单元的混凝土结构,具有装配率高、施工周期短、质量控制好等特点。按参与受力程度的不同,将模块化混凝土结构划分为模块完全参与受力、部分参与受力和不参与受力3类。对比分析了3类模块化混凝土结构的特点及模块化混凝土结构中典型的节点连接方式,概述了国内外有关其抗震性能的研究现状,介绍了减隔震技术在模块化混凝土结构中的应用研究现状,并总结了相关技术标准与工程应用最新进展。最后,对模块化混凝土结构的研究方向进行了展望。

成型钢筋混凝土T形梁抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋采用钢筋集中加工与配送模式,具有生产效率高、质量稳定、经济性好等特点,是建筑工业化的重要环节。成型钢筋骨架和钢筋焊接网是2种常见的成型钢筋。针对腹板配置成型钢筋骨架、翼缘配置钢筋焊接网的混凝土T形梁,基于有限元软件ABAQUS建立了考虑成型钢筋构造的非线性有限元模型,有限元分析结果与完成的成型钢筋混凝土T形梁低周反复荷载试验结果吻合较好。在此基础上,研究了钢筋成型工艺(手工绑扎、绕箍成型、穿箍成型)、混凝土浇筑方式(现浇、叠合)、混凝土强度(C30,C40,C50)、纵筋配筋率(0.4%,0.6%,0.8%,1.2%)、配箍率(0.2%,0.4%,0.6%)对钢筋混凝土T形梁抗震性能的影响规律。结果表明:绕箍成型、穿箍成型钢筋叠合梁和手工绑扎钢筋现浇梁的荷载-位移曲线较相似,所有试件位移延性在4.4~5.2;相比于纵筋配筋率为0.4%的绕箍成型钢筋叠合梁,纵筋配筋率为0.6%~1.2%试件的正、反向抗弯承载力分别提高25%~93%,18%~48%,正向位移延性由4.3下降为4.2~4.0,反向位移延性由5.0下降为4.8~4.5;绕箍成型钢筋叠合梁与现浇梁的骨架曲线相近,叠合梁比现浇梁的正、反向抗弯承载力分别低6%和10%以内;混凝土强度和配箍率对绕箍成型钢筋混凝土梁的抗弯承载力和位移延性的影响在4%以内。总体上,成型钢筋混凝土T形梁具有较好的抗震性能,成型钢筋可作为传统手工绑扎钢筋的替代方案。

FRP箍筋强度保留率分布模型与可靠性分析

基于文献数据,采用假设检验法,开展纤维增强复合材料(FRP)箍筋强度保留率分布规律研究.通过Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验对比了Weibull分布、正态分布及对数正态分布这3种模型对FRP箍筋强度保留率的拟合优度.结果表明:当FRP箍筋弯折半径(R)与箍筋直径(D)之比(R/D)在常规范围内(3~5)时,对数正态分布为最优分布模型,据此得到95%和50%保证率下FRP箍筋强度保留率分别不小于32.46%和43.79%;中国、美国、日本和加拿大四国规范保留率预测公式计算结果的保证率仅为24.1%~40.3%,偏于不安全.根据中国FRP纵筋与箍筋的强度保证率要求,当R/D=3、4、5时玻璃纤维增强复合材料(GFRP)箍筋强度保留率不小于38.86%、35.68%、46.09%.

预应力钢骨混凝土梁低周反复荷载试验研究

基于4根梁的低周反复荷载试验,较为系统地研究了预应力钢骨混凝土梁的破坏形态、恢复力模型、变形恢复能力、延性、耗能能力等抗震性能.研究表明:预应力钢骨混凝土梁的滞回曲线呈明显的梭形,表现出了较大的位移延性、良好的耗能能力和变形恢复能力,总体抗震性能优良.另外,还基于试验结果建立了预应力钢骨混凝土梁的M-f恢复力模型,为今后预应力钢骨混凝土梁的抗震理论研究提供了基础参数.

双面叠合混凝土剪力墙平面内和平面外抗震性能研究

双面叠合混凝土剪力墙由两侧预制混凝土板和中间后浇混凝土叠合层组成,具有整体性较好、大量节省模板和支撑、便于工业化生产、经济性好等优点,应用前景广阔。该文开展了剪力墙足尺模型的高轴压比下平面内和低轴压比下平面外低周反复荷载试验,对双面叠合剪力墙的抗震性能进行了研究与探讨。研究表明:双面叠合剪力墙在平面内和平面外低周反复荷载下的破坏形态与现浇剪力墙相同,均发生受弯破坏;4片剪力墙滞回曲线特征相似,双面叠合剪力墙的耗能性能好于现浇剪力墙;双面叠合剪力墙的平面内承载力比现浇剪力墙高约5%,平面外承载力低约12%;平面内和平面外加载时双面叠合剪力墙均具有良好的延性,其延性系数分别为2.15和3.83,比现浇剪力墙分别高约25%和20%。双面叠合剪力墙基于规范计算值的抗弯及抗剪安全系数均达到1.1以上,双面叠合剪力墙破坏时其水平接缝处的剪力远小于其接缝抗剪承载力设计值。总体而言,双面叠合剪力墙具有良好的抗震性能,可在抗震设防地区推广应用。

成型钢筋混凝土柱抗震性能非线性有限元分析

成型钢筋是采用机械加工成型的钢筋制品,能有效提高钢筋加工质量与效率,降低加工成本,减少废料损耗,具有广阔的应用前景。目前,有关成型钢筋混凝土构件的研究主要集中在楼板和剪力墙方面,对柱的研究则相对较少。基于有限元软件ABAQUS,建立了成型钢筋混凝土柱的滞回分析模型。基于完成的3根成型钢筋混凝土柱抗震试验研究结果,验证了该模型合理性。在此基础上,开展了有限元参数分析,主要参数包括成型方式(穿箍、绕箍)、轴压比(0.2,0.4,0.6,0.8)、混凝土强度等级(C30,C40,C50,C60)、纵筋配筋率(0.78%,1.1%,1.5%,3.0%)、配箍率(0.45%,0.7%,1.0%)及箍筋构造(体积配箍率相同,双肢或三肢)等。分析结果表明:穿箍成型、绕箍成型和绑扎对比试件的承载力相近,相差≤5%;当轴压比从0.2增加到0.8时,试件的承载力提高22%,而延性系数下降42%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,试件的承载力提高31%,延性系数提高11%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,试件的承载力提高39%,延性系数则降低52%;当纵筋配筋率从0.78%增加到1.5%时,双肢箍试件比三肢箍试件的延性系数高约20%,而当配筋率从1.5%增加到3.1%时,双肢箍试件的延性系数较三肢箍试件低约25%,这主要是由于在高配筋率情况下三肢箍对截面约束效果更好所致。

结构振动控制智能材料研究及应用进展

压电材料、形状记忆材料、电(磁)流变体以及磁致伸缩材料是土木工程结构振动控制中经常采用的4种智能材料。本文概括介绍了4种智能材料的基本原理,系统总结了4种智能材料在土木工程结构振动控制中的研究与应用进展,最后指出了需进一步研究的方向。

高轴压比下新型预制混凝土剪力墙抗震性能

本文研究的新型预制混凝土剪力墙指竖向分布钢筋采用单排螺栓连接、边缘构件竖向钢筋采用双排套筒灌浆连接的螺栓-套筒混合连接预制混凝土剪力墙。开展了高轴压比(0.5)下6片剪力墙足尺模型的低周反复荷载试验研究,试件分为两组,第一组为两端设置边缘构件的剪力墙,包括1片全套筒灌浆连接的全预制剪力墙PW1、2片混合连接预制剪力墙(包括1片全预制剪力墙PW2和1片一端带现浇边缘构件的预制剪力墙PW3)及其现浇对比剪力墙RW1;第二组为两端和中间均设置边缘构件的剪力墙,包括1片中间带现浇边缘构件、两端带预制边缘构件的混合连接预制剪力墙PW4及其现浇对比剪力墙RW2。研究结果表明:所有剪力墙均发生弯曲破坏;相比之下,预制剪力墙的滞回曲线更饱满,耗能能力明显好于相应的现浇剪力墙;预制剪力墙的承载力与相应的现浇剪力墙接近,第一组试件PW1~PW3的承载力分别比现浇试件RW1高8.3%、6.0%和5.2%,第二组试件PW4比现浇试件RW2低12.5%;第一组试件PW1~PW3的位移延性系数分别为2.99、2.71和3.23,第二组试件PW4的位移延性系数达到4.20,均高于相应的现浇试件(RW1为2.54、RW2为2.24)。综上可知,混合连接预制剪力墙与全套筒灌浆连接预制剪力墙的抗震性能相近,且总体上好于相应的现浇剪力墙。

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊受力性能分析

螺栓连接板式拼装混凝土综合管廊由底板、侧壁和顶板组成,其中侧壁通过底板预留螺栓钢筋连接。为研究该预制拼装方案综合管廊的受力性能,对其下部边节点及现浇对比试件开展了足尺低周反复荷载试验研究。在试验基础上,基于ABAQUS有限元分析软件建立板式拼装混凝土综合管廊下部边节点有限元分析模型,进一步开展腋角高度、轴压比对该拼装方案的力学性能影响分析。试验结果表明,在低周反复荷载作用下,预制和现浇试件均为侧壁受弯破坏,具体表现为侧壁端部受弯破坏;预制试件承载力比现浇试件低7%。有限元分析结果表明,腋角明显提升节点承载力,相较于无腋试件,当腋角高度为150mm时,模型正反向承载力分别提升4.5%和13.6%;当腋角高度为250mm时,试件正反向承载力分别提升12%和27%;轴压比对节点承载力影响较小,随着轴压比增大,模型由侧壁端部受弯破坏转变为底座端部受弯破坏。

钢混凝土组合梁低周反复荷载试验研究

本文基于钢 -混凝土组合梁的低周反复荷载试验 ,对其破坏形态、滞回曲线、抗震延性、耗能能力、刚度退化、变形恢复能力等抗震性能进行了较为深入的研究 ,研究结果表明 :钢

500kV吴淞口大跨越塔柔性法兰原型试验研究

通过 5 0 0kV吴淞口大跨越塔柔性法兰原型试验 ,较为系统地研究了柔性法兰的受力过程、破坏形态、承载力和变形等 ,重点研究了法兰板厚度、螺栓外边距以及螺栓直径等对法兰板和焊缝受力性能的影响。研究表明 ,柔性法兰具有良好的受力性能 ,在 5 0

低周反复荷载下预应力高性能混凝土梁的抗震性能

基于预应力高性能混凝土梁的低周反复荷载试验,对其破坏形态、滞回曲线、延性、耗能能力、刚度退化、变形恢复能力等抗震性能进行了较为深入的研究。研究结果表明:预应力高性能混凝土梁具有较好的抗震性能。

预应力混凝土梁徐变性能试验

通过对6根1∶5模型梁的800 d长期试验,对预应力混凝土梁的徐变性能进行了系统的研究,重点考察了混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面上、下缘应力差等因素对梁徐变变形、徐变应变、截面曲率、预应力筋应变和钢筋应力等的影响;基于龄期调整有效模量法,编制了步进法时随有限元分析程序,并应用该程序对试验进行了全过程模拟分析;提出了综合考虑混凝土种类、预应力筋张拉方式以及截面应力差等多因素影响的预应力混凝土梁徐变变形设计建议计算公式。结果表明:有限元分析结果及该设计建议公式计算结果均与试验值吻合较好,且设计建议公式计算结果更为吻合。

我国预制拼装综合管廊结构体系发展现状与展望

预制拼装综合管廊施工效率高、质量易于控制,可有效缩短现场施工周期、降低综合建造成本。针对目前工程中4类典型的预制拼装综合管廊结构体系(即整舱预制拼装综合管廊、叠合板式拼装综合管廊、预制板式拼装综合管廊和预制槽型拼装综合管廊),较为系统地介绍了其构造特点与适用范围。在此基础上,梳理了我国预制拼装综合管廊的结构设计方法与工程应用情况,并对今后我国预制拼装综合管廊结构的研究与应用做出展望。

黏砂变形GFRP筋黏结性能研究

基于18个梁式试验、42个Losberg拉拔试验以及6个标准拉拔试验,对黏砂变形GFRP筋与混凝土之间的黏结性能进行了较系统的研究。研究表明:黏砂变形GFRP筋梁式试件和拉拔试件的破坏形态均可分为拔出破坏和劈裂破坏两种,黏结长度大于5倍直径的GFRP筋试件发生劈裂破坏,小于5倍直径的试件发生拔出破坏,而对于黏结长度为5倍直径左右的试件,两种破坏形态均有可能发生;GFRP筋与混凝土之间的黏结强度约为相应带肋钢筋的0.64～1.27倍;随着黏结长度和直径的增加,GFRP筋与混凝土之间的黏结强度有所降低;基于梁式试验、Losberg拉拔试验与标准拉拔试验得到的GFRP筋与混凝土之间的黏结强度无显著差异。最后,综合考虑GFRP筋直径、表面形态、黏结长度等因素影响,提出GFRP筋与混凝土之间黏结强度、锚固长度的设计建议。

基于SMA的智能预应力梁主动控制试验研究

在工程结构的长期使用过程中,随着外部荷载及温度、湿度等环境条件的变化,材料与结构性能会发生退化,这就要求结构具有一定的智能特性以适应上述变化。针对这一问题,提出一种新型智能预应力结构——形状记忆合金智能预应力梁,将形状记忆合金以体外预应力筋的形式布置在钢筋混凝土梁体外,利用形状记忆合金在相变过程中产生的回复力对梁施加驱动力。进行2根形状记忆合金智能预应力梁的主动控制试验。试验结果表明,通过控制形状记忆合金的温度,可以有效地实现对混凝土梁的变形和裂缝的主动控制。当形状记忆合金的温度分别达到56℃、81℃时,梁的跨中挠度恢复百分比分别为17.3%、8.5%,曲率恢复率分别为11.8%、4.8%,最大裂缝宽度分别减小了14.3%、15.8%。此外,还进行了形状记忆合金智能预应力梁的非线性有限元分析,计算值与试验结果吻合良好。

双层双跨高性能混凝土框架抗震性能研究

通过低周反复荷载试验对两榀双层双跨高性能混凝土框架的破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、恢复力模型、变形恢复能力、位移延性、刚度退化、耗能能力等性能进行了较为深入系统的研究。研究表明 ,非预应力高性能混凝土框架和中等预应力度的预应力高性能混凝土框架均具有良好的抗震性能。基于非线性有限元原理 ,编制了多层多跨高性能混凝土框架基于恢复力模型的滞回全过程分析程序 ,应用该程序对本试验结果进行了模拟计算 。