基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(I):拟静力试验

通过拟静力试验研究了基于位移设计钢筋混凝土桥墩的抗震性能。利用基于位移抗震设计方法和桥梁抗震规范方法设计了各2根和1根1:2.5比例钢筋混凝土桥墩试件,对低周反复荷载作用下试件试验破坏形态、承载力、位移延性、滞回耗能、刚度退化等方面进行了比较分析,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求,并且在相对耗能能力(与理想弹塑性模型相比)、刚度退化性能方面与现行规范抗震设计方法设计的桥墩相当。试验表明建议的钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法是实际可行的。

高强箍筋约束高强混凝土柱抗震性能研究综述

强烈地震作用下，高强箍筋对保证高强混凝土柱的抗震能力具有重要意义。为研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能，对国内外进行的混凝土抗压强度在40～112MPa、箍筋屈服强度在400～1569MPa的混凝土柱的抗震拟静力试验结果进行广泛总结，发现基于普通强度混凝土得出的钢筋混凝土柱压弯构件的矩形应力图、抗剪承载力及塑性铰区约束箍筋用量计算公式并不适用于高强箍筋约束的高强混凝土柱，对此应进行修正。对高强混凝土柱的延性抗震能力，一个基本结论为，对于承受较高轴压的高强混凝土柱，通过合理配置高强箍筋，是可以充分保证其延性和耗能能力的；而对于承受较低轴压的高强混凝土柱，只要箍筋间距满足要求，使用高强箍筋一般能保证其延性抗震性能。

钢筋混凝土桥墩地震弯剪破坏机理与震后快速修复技术研究

为研究钢筋混凝土桥墩的地震弯剪破坏机理与震后快速修复技术,首先进行了6个圆形截面桥墩试件的拟静力试验,试件均发生严重弯剪破坏,然后利用高流动性早强混凝土和CFRP布对其进行快速修复并在1周内重新进行加载试验,将原桥墩与修复后试件的破坏形态、承载力、延性与耗能能力、刚度退化等进行了对比分析。研究表明:塑性铰区配箍满足我国《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)及美国Caltrans规范要求的钢筋混凝土桥墩试件,最终仍有可能因塑性铰区抗剪强度不足发生弯剪破坏。由于初始损伤的存在,震后修复桥墩试件的初始刚度偏低、屈服位移偏大,但极限承载力较原试件均有不同程度的提高,延性与耗能能力达到或超过原试件,刚度可有效恢复至原桥墩试件水平,震后修复试件呈弯曲破坏形态,显示出修复方法的有效性。

利用ANSYS模拟桥墩滞回性能的建模方法

基于钢筋混凝土桥墩低周反复荷载试验结果,利用ANSYS有限元分析软件,建立了桥墩的有限元计算模型,并对其进行了低周反复荷载试验下全过程的非线性有限元分析,得到了桥墩的滞回曲线、骨架曲线以及桥墩在不同受力阶段的破坏形态。将计算结果与试验结果进行对比,发现计算得到的桥墩滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合较好,对于桥墩破坏形态的模拟,也取得了比较理想的结果。

钢筋混凝土延性桥墩震后快速修复技术研究

采用3种不同修复方案对3个发生严重破坏的钢筋混凝土延性桥墩进行震后快速修复技术研究.试件首先在固定的轴力和侧向反复荷载下进行拟静力试验使之发生弯曲延性破坏,然后分别利用植筋、浇筑套箍、缠绕CFRP等方法对其进行快速修复并重新进行加载试验.试验结果表明,采用不同方案修复的桥墩承载力和延性指标均能得到较好恢复甚至提高,由于内部损伤的存在,修复后桥墩的初始刚度较低;缠绕CFRP修复的试件,由于施工简单,修复效果较好且造价较低,可在工程实际中推广.

Solid65单元在混凝土结构有限元分析中的应用

Splid65单元是ANSYS软件中专门为混凝土材料定义的单元,综述了国内外利用Solid65单元分析钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构和FRP加固混凝土结构取得的进展,总结了Solid65单元的使用方法及应该注意的事项,并给出了两个典型算例,最后指出,该单元在分析混凝土结构时存在的不足以及进一步研究的问题。

高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究综述

采用高强度箍筋约束高强混凝土柱以保证其延性是混凝土结构的重要发展方向,为研究高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能,统计了国内外的研究情况并对结果进行总结分析,发现在高强箍筋约束作用下,高强混凝土的脆性减小,强度和延性增加。同时介绍了几种有代表性的约束混凝土模型,分析了影响高强箍筋约束高强混凝土柱的延性和强度的主要因素为混凝土强度、体积配箍率、箍筋屈服强度、箍筋间距、混凝土保护层、纵筋配筋率以及箍筋约束形式等,并对各影响因素的作用进行总结。

配置竖向无粘结预应力筋的RC桥墩残余变形研究

为进一步讨论采用竖向无粘结预应力筋减少钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)桥墩震后残余位移的可行性,建立了竖向配置预应力筋的RC桥墩动力分析模型,结合拟静力和振动台试验结果,对数值分析模型的准确性进行了验证。在此基础上讨论了无粘结预应力筋对RC桥墩震后残余位移的影响。结果表明,RC桥墩中配置竖向无粘结预应力筋能够明显减小桥墩震后残余位移;随预应力筋配筋率的增加,墩顶残余位移值明显减少;预应力筋初始应力和预应力筋位置对桥墩震后残余位移影响不大。近断层地震动是引起桥墩震后残余位移过大的主因,远场地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值在10%内;而近断层地震动下,桥墩震后残余位移与墩顶最大位移的比值可达30%以上。预应力筋最大应力值随墩顶最大变形基本呈线性增加的趋势。

无黏结预应力RC桥墩抗震性能的数值分析

配置竖向无黏结预应力筋,利用其弹性恢复力减小钢筋混凝土桥墩在大震下的残余位移和裂缝宽度,是实现桥墩地震损伤控制的有效手段。本文在完成的拟静力试验基础上,基于OpenSees分析平台建立了无黏结预应力钢筋混凝土桥墩抗震数值分析模型,采用非线性纤维梁柱单元模拟桥墩的弯曲变形,采用修正的压力场理论计算试件剪切变形并通过剪切弹簧模拟,通过零长度转动弹簧模拟纵筋拔出变形,三者共同考虑试件在地震下的弯-剪-轴力耦合作用。将模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果进行了对比,同时将模拟得到的墩顶弯曲变形、纵筋拔出变形和剪切变形进行了分离。结果表明:模拟得到的试件滞回曲线、残余位移、预应力筋应力等与试验结果吻合良好,该模型可对竖向配置无黏结预应力筋钢筋混凝土桥墩的抗震性能进行准确的模拟分析。纵筋拔出变形可占墩顶总变形的30%~50%,在数值模型中不可忽略。

竖向配预应力钢筋混凝土桥墩抗震性能研究综述

竖向配预应力筋钢筋混凝土桥墩(PRC桥墩)在桥梁工程中具有广阔的应用前景。总结了PRC桥墩产生以来国内外学者的主要研究成果,并对其抗震能力进行了系统的归纳和分析,主要包括预加压力、预应力筋用量、预应力度、预应力筋位置等因素对PRC桥墩残余变形、屈服后侧向刚度、水平承载力、耗能能力等抗震性能的影响。表明预应力筋的配置可有效减少残余变形、控制裂缝发展,并提高结构的屈服后刚度。PRC桥墩中的普通纵筋是保证桥墩延性耗能能力的关键,但配筋率应保持在合理范围内。

利用FRP材料的钢筋混凝土桥墩震后修复效果影响因素分析

为研究基于FRP材料的钢筋混凝土桥墩震后修复技术,以Seible等提出的基于FRP材料的桥墩抗震加固设计计算公式为基础,分析了填补材料、箍筋等因素对震后破坏桥墩修复效果的影响。提出以折减系数k表示箍筋震后抗剪承载力损失;采用高流动性早强混凝土作为填补材料时,混凝土强度应比原桥墩混凝土强度适当提高;为使修复后的钢筋混凝土桥墩承载力和延性得到较好地恢复,需考虑FRP用量及粘贴形式、桥墩纵筋、长细比、截面形式、轴压比等因素对修复效果的影响。

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用.利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析.结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能.

ANSYS软件在无粘结预应力混凝土箱型梁承载力分析中的应用

为了对工程中存在的无粘结预应力混凝土箱型梁的承载力做出正确评价,提出了无粘结预应力混凝土箱型梁的非线性有限元计算模型,利用非线性有限元软件ANSYS对2个工程实例梁的承载性能分别进行了分析,并将计算结果与现场静载试验的结果进行对比,两者吻合较好,可供设计参考。

大型预应力混凝土箱型梁试验研究与有限元分析

在试验研究与ANSYS有限元分析相结合的基础上,对日照港一大型预应力混凝土箱型梁安全性能进行评价。ANSYS计算值与试验值吻合较好,为预应力混凝土梁的分析提供了有效的方法和途径。

拱形波纹板-桁架组合结构屋盖的离散加劲肋法

目的分析论证拱形波纹板-桁架组合结构的破坏模态,从而确定其力学模型的简化理论及计算方法.方法总结相似的结构模型所用简化理论,从结构的加固思想及受力后变形、破坏模态进行分析比较,确定简化理论;与成熟的计算方法作比较确定笔者所讨论结构的可行性与适用性,确定计算方法.采用离散加劲壳理论对组合结构进行力学模型简化,并使用李兹能量法对简化后的模型进行极限荷载的推导计算是更为合理可行的.结果用刚度均分理论对全跨荷载作用下组合结构极限承载力的推导分析所得解析解存在一定不严密之处,按离散加劲壳理论对结构进行简化更符合结构的实际受力情况.结论李兹能量法推导极限承载力可以保证解析解的计算结果更精确,使其具有一定的应用价值.

某无粘结预应力混凝土箱型梁的承载力分析

为正确评价某立交桥的承载能力,对其中的一跨无粘结预应力混凝土箱型梁进行了现场静载试验。建立了梁的有限元计算模型并基于静载试验结果验证了模型的正确性,论证了利用该模型对梁进行弹塑性全过程分析的可行性。然后模拟了构件在不同荷载作用下加载直到破坏的全过程。得到了梁的荷载-挠度曲线、荷载-预应力增量曲线以及开裂荷载、极限荷载等,为立交桥承载能力的评定提供了参考依据。

汶川地震钢筋混凝土框架震害及震后修复建议

介绍了汶川大地震中几座典型钢筋混凝土框架结构的震害,重点总结了框架结构中梁、柱、节点以及楼梯间的震害情况,发现除较为常见的梁柱弯曲破坏、剪切破坏、弯剪破坏以及框架节点的破坏外,框架梁柱中的粘结破坏、施工缝处的破坏及楼梯间破坏也较为严重。部分新建结构尚未完工也遭到严重破坏,且表现为"强梁弱柱""强构件弱节点"的破坏形态。总结了国内外对损坏的钢筋混凝土框架结构进行震后修复和加固的研究进展,并对汶川地震后结构的震后修复和抗震加固工作提出了建议,强调应从结构整体角度进行震后修复和加固工作,考虑各种修复方案的优点和不足,重视结构整体和构件的相互关系,避免修复后的结构出现刚度不均,并注重形成多道抗震防线。

两种形式索承网壳承载力比较分析

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种合理的新型空间结构。以某45 m跨度的体系为算例,对相同跨度下的肋环型和凯威特型索承网壳的承载力性能做一比较,分别讨论了两种结构形式的拉索预应力取值、矢跨比大小、半跨荷载的影响。通过分析其构件内力、节点位移及在不同荷载作用下的性能,较系统地研究了在这一跨度下两种体系的优缺点,可供实际工程参考。

钢筋混凝土桥墩震后修复技术研究综述

介绍了近几次破坏性地震中钢筋混凝土桥墩的典型震害,总结了国内外利用FRP材料、钢套管、狗骨式杆等新型建筑材料对发生弯曲破坏、剪切破坏、纵筋搭接破坏以及空心截面桥墩的震后修复技术。研究表明,采用合适的修复方案,可以对地震损坏的桥墩进行成功修复,使其承载力和延性得到较好的恢复。文中提到的桥墩震后修复方案可为地震、火灾、爆炸以及腐蚀老化后遭受损坏的钢筋混凝土结构的修复提供参考。

采用预应力筋进行RC桥墩地震损伤控制的试验研究

为评价采用预应力筋进行钢筋混凝土桥墩地震损伤控制的有效性,设计6个竖向配置无粘结预应力筋和1个无预应力筋的钢筋混凝土桥墩试件,并分别进行了固定轴力下的拟静力加载试验。详细对比各试件的抗震性能并重点关注试件混凝土开裂和残余位移等地震损伤情况。结果表明,在桥墩试件中配置竖向预应力筋可有效减少其裂缝宽度和残余位移,提高试件的承载力和抗弯刚度,但在一定程度上降低了试件的耗能能力;确保预应力筋不拉断或松弛是桥墩地震损伤控制设计的关键;增加预应力筋初始应力,可减少桥墩的裂缝宽度,减少试件的延性和耗能能力,但对试件的残余位移和刚度退化影响不明显;改变预应力筋的位置对桥墩裂缝宽度、残余位移、延性及耗能能力、刚度退化等均未产生明显影响。