功能自恢复预制装配式梁柱节点抗震性能试验研究

为提高预制装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,提出利用SMA和ECC材料对预制梁柱节点进行连接。该试验共设计浇筑4个1/2缩尺比例试件,其中包括3个对比试件(现浇钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式钢筋混凝土梁柱节点、预制装配式ECC增强梁柱节点)和1个模型节点(预制装配式SMA/ECC增强梁柱节点)。通过低周往复加载试验,分析了各个梁柱节点的破坏机理、承载力和自复位性能,研究了新型材料SMA和ECC应用到预制装配式梁柱节点连接处对梁柱节点性能的影响。研究结果表明:将SMA以及ECC应用到装配式梁柱节点中,虽然会降低节点的初始刚度和耗能能力,但是能够降低节点的残余变形和刚度退化速度,增强节点的延性和自复位能力,节点具有较好的震后功能自恢复能力。

基于SMA和ECC复合材料的功能自恢复剪力墙抗震性能试验研究

剪力墙作为高层建筑广泛采用的水平抗侧力构件,承担着结构绝大部分的水平地震作用。因此,剪力墙受力性能的优劣对整个建筑结构的抗震性能尤为重要。为提高剪力墙的变形能力,减小剪力墙的损伤和残余变形,实现震后的快速恢复,提出一种具有自复位功能的剪力墙。在该剪力墙塑性铰区采用形状记忆合金筋(Shape Memory Alloy,简称SMA)替代纵向钢筋,实现墙体的自复位功能;采用工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)替代普通混凝土,解决混凝土的脆性剥落损伤。为检验新型剪力墙的抗震性能,设计制作4个剪力墙试件,分别为普通混凝土剪力墙、高延性ECC增强剪力墙、超弹性SMA增强剪力墙和SMA和ECC共同增强剪力墙,并进行低周往复荷载试验,对比分析剪力墙的破坏模式以及承载力、自复位能力、延性、耗能能力等抗震性能。研究结果表明:与普通钢筋混凝土剪力墙相比,SMA和ECC共同增强剪力墙不仅损伤小,实现功能的快速修复,而且自复位能力达到85%以上,构件复位效果显著;同时表现出较好的延性。

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能数值模拟

为解决现有预制桥墩施工难度大、震后可恢复性能不足的问题,文章基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用耐久性好的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。基于OpenSees计算平台,使用纤维单元开展承插式桥墩和多节段桥墩模型建立与验证工作,在此基础上对RSSPP桥墩进行抗震性能研究和参数分析。研究表明:小位移下采用BFRP筋作为预应力筋相较于普通钢绞线的桥墩受力性能影响不大;提高初始预应力,能够使桥墩屈服荷载和屈服后刚度不断提高;增大不锈钢钢筋配置率对水平承载力和耗能能力提升较为明显,但也造成残余位移的增大,在实际应用中应做好自复位性能和耗能能力之间的平衡。

基于SMA/ECC的新型自复位框架节点抗震性能试验研究

为了提高框架节点塑性铰区损伤自修复自复位能力,减小结构的残余变形,实现框架结构震后结构功能的快速恢复,文章采用超弹性SMA筋和超高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)增强RC框架节点的抗震性能。设计制作了5个1/2缩尺比例框架节点,其中2个为考虑了梁端塑性铰区不同长度的SMA增强ECC节点模型,3个为对比节点模型,即普通混凝土节点、ECC增强混凝土节点和SMA增强混凝土节点。在新型SMA/ECC节点梁端塑性铰区,采用超弹性NiTi-SMA筋代替普通纵筋、ECC代替普通混凝土以增强其复位能力和耗能能力。通过低周往复加载试验,研究了新型节点的破坏过程、耗能能力、位移延性、残余变形和自复位性能。试验结果研究表明:往复荷载作用下,SMA节点均呈现"旗帜形"滞回性能,具有良好的自复位能力;ECC材料够优化框架节点梁端塑性铰的发展,提高结构的延性及耗能能力,延缓结构的屈服;SMA/ECC复合材料系统虽然会降低结构的初始刚度,但能够显著提高节点的延性及自复位能力,延缓刚度退化速度,提高结构抗侧移能力,可以实现结构损伤自修复和功能的快速恢复;覆盖梁端塑性铰区,SMA的长度的改变对自复位性能影响不大。

自复位超弹性SMA筋梁柱节点数值模拟研究

为提高框架结构的耗能能力和自恢复能力,提出了基于超弹性SMA筋的功能自恢复梁柱节点。基于OpenSees有限元软件平台,采用SMA材料自复位双旗形本构模型,建立了自复位SMA筋混凝土梁柱节点有限元数值模型,进行了低周往复作用下有限元模拟,得出节点的滞回曲线与骨架曲线。通过与现有试验结果的对比,验证了节点分析模型的有效性。进行了参数分析,分别考虑了SMA材料的配置数量、配置长度和屈服强度等参数,分析了SMA材料参数对节点的滞回性能和自复位能力等性能的影响。结果表明:超弹性SMA筋混凝土梁柱节点具有较高的耗能能力和自复位能力。建立的数值分析模型能较好地模拟自复位SMA筋节点在低周往复荷载作用力下的“双旗形”滞回性能。SMA筋材力学参数对节点抗震性能有较大影响:在适筋条件下,SMA配置数量越大,残余位移越小,复位能力越强;相同条件下,SMA筋超过塑性铰长度后,对节点性能影响不大;适筋条件下,提高SMA筋的屈服强度会提高节点的承载能力以及自复位能力。

自复位承插式多节段预制桥墩抗震性能理论分析

为了解决现有预制桥墩施工难度大、腐蚀风险高、震后可恢复性能不足的问题,基于承插式桥墩与多节段桥墩的技术优点,提出了一种新型自复位承插式多节段预制桥墩(RSSPP),使用了高耐久性的BFRP筋和2304不锈钢钢筋,既能够充分发挥承插式节点连接可靠、现场施工简单、容许误差大的特点,同时具备良好的自复位功能。将新型RSSPP桥墩体系分为节段承重部分、后张预应力部分和耗能钢筋部分,从抗弯性能、抗剪性能、抗开合与抗倾覆性能的角度分析了桥墩力学性能,提出了承载力的简化计算方法,将理论计算与数值模拟进行对比,结果表明:数据吻合较好,验证了理论分析过程的合理性,并进一步提出了RSSPP桥墩耗能钢筋和预应力筋配筋计算公式。

预应力SMA丝约束混凝土柱轴压性能试验研究

为研究具有预应变的SMA约束混凝土柱的轴压性能,文章通过8个SMA约束混凝土柱试件的轴压对比试验,分析不同加固量、预应变水平及增强形式对混凝土柱轴向承载能力和变形能力的影响。结果表明:预应变超弹性SMA丝的约束作用使混凝土柱由脆性破坏向延性破坏转变;混凝土柱的极限承载能力随着SMA丝加固量和预应变的增加而提高;峰值变形受SMA丝加固量的影响较大,而受预应变的影响较为有限;SMA/FRP复合约束能够显著提高混凝土柱的承载能力,但峰值变形影响不大。新型超弹性SMA约束混凝土柱研究结果可供今后类似工程结构修复加固和抗震设计提供参考。

不同热处理工艺的大直径形状记忆合金棒力学性能试验研究

试验研究了4种直径形状记忆合金棒材的力学性能,分析了热处理工艺、循环加卸载次数、应变幅值对棒材力学特性的影响,探讨了残余应变、单循环耗能、割线刚度和等效阻尼比等力学特征参数随循环次数和应变幅值的变化规律。研究结果表明,对于直径14 mm棒材,选择400℃保温15 min的热处理方案时相变应力最高;循环5次后,材料的各项力学性能基本稳定,在工程应用时应该予以考虑。试验的结果为大直径SMA棒材应用于自复位结构提供了依据。

浅谈钢结构防火处理

进入21世纪,钢结构建筑技术日益成熟,钢结构建筑进入快速发展时期,但是钢结构的一些硬性缺点严重制约着钢结构的快速发展。这里介绍了钢结构本身的特点,探讨了不同钢结构的防火保护措施。

土木工程结构健康诊断中的统计识别方法综述

这里对土木工程构造健康诊断中的统计识别方式进行了表述,对识别统计中的统计辨认法(Bayes模子修正、模型限量不定期抽检批改)、统计模式辨认办法和几何神经网络方法的基本实际及其在土木项目构造健康诊断中的研讨近况进行了阐述,在此基本上提出了土木工程机关构造安全诊断中统计识别方式关键计划的题目与钻研发展方向。