轴压比对RC剪力墙剪切破坏尺寸效应影响的细观分析

剪切破坏是剪力墙破坏的主要模式之一,借助细观数值分析方法对高宽比为1.0的钢筋混凝土(RC)剪力墙的破坏行为进行了分析,研究了轴压比对不同尺寸剪力墙的破坏模式、抗剪承载力、延性、耗能能力等性能的影响,分析了剪力墙剪切破坏的尺寸效应行为,并揭示了轴压比对名义抗剪强度尺寸效应的影响规律。结果表明:不同轴压比作用下的RC剪力墙均发生了明显的剪切破坏,且破坏模式一致;轴压比增大,剪力墙抗剪承载力提高,但延性降低,变形能力下降;随剪力墙尺寸的增大,其名义抗剪强度降低,即存在明显的尺寸效应;轴压比越大,剪切破坏更具脆性,尺寸效应更明显;当剪力墙长度大于1600 mm后,其名义抗剪强度趋于稳定值,尺寸效应逐渐消失。

钢筋混凝土剪力墙抗震性能及尺寸效应试验研究

为了研究构件几何尺寸对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,设计了最大剪力墙长度为1.8 m、剪跨比为1.17的6个不同尺寸的钢筋混凝土剪力墙,研究其在竖向恒定轴压荷载及反复水平循环加载下的抗震性能,分析构件几何尺寸和水平分布钢筋配筋率(0.25%和0.5%)对RC剪力墙抗震性能的影响,包括破坏形态、滞回性能、变形能力、耗能和刚度退化等。试验结果表明:水平分布钢筋配筋率为0.25%和0.5%的6片剪力墙分别发生了脆性剪切破坏和压剪破坏,且随着墙体尺寸的增加(墙体长度由600 mm增至1 800 mm),其变形能力与耗能能力均下降明显,位移延性系数降幅达38%,软化率提高142%,耗能系数降幅达38%;水平分布钢筋配筋率为0.25%和0.5%的剪力墙,其名义开裂、屈服及抗剪强度随墙长增大(墙体长度由600 mm增至1800 mm)而显著降低,其名义开裂强度分别下降了57%和64%,名义屈服强度分别下降了18%和26%,名义抗剪强度分别下降了19%和24%,尺寸效应显著;随着水平分布钢筋配筋率的提高(由0.25%增大至0.5%),剪力墙受剪承载力、变形能力及名义开裂、屈服及抗剪强度均增大,但尺寸效应被明显抑制。此外,试验结果验证了课题组已有研究中所提尺寸效应律的准确性和合理性,可用于计算RC剪力墙名义抗剪强度。

钢筋混凝土节点核心区剪切破坏尺寸效应试验研究

设计了最大节点核心区尺寸为700 mm×700 mm的14个几何尺寸相似的钢筋混凝土(RC)框架梁-柱节点(中间层中节点)试件,对其在不同加载方式(单调与循环加载)下的力学性能进行了试验研究.研究了荷载形式、配箍率及尺寸对节点核心区剪切破坏行为的影响规律;重点分析了节点核心区名义剪切强度的尺寸效应规律,并初步讨论了尺寸效应产生的根源.试验结果与分析表明:(1)不同荷载形式作用下RC梁-柱节点的破坏均为核心区脆性剪切破坏;(2)由于低周疲劳损伤特性,循环荷载作用下节点剪切强度较低,且变形能力较弱;(3)节点名义剪切强度随结构尺寸增大而减小,尺寸效应显著;(4)随着箍筋率的提高,节点抗剪承载力及变形能力增强,剪切强度的尺寸效应行为被削弱.本试验中,混凝土破坏的主导效应以及加载的低周疲劳特性是剪切破坏尺寸效应产生的主要原因.

RC梁-柱中节点核心区剪切破坏及尺寸效应数值分析

钢筋混凝土梁-柱中节点核心区剪切破坏具有脆性特征,因而其抗剪强度可能存在尺寸效应.在已开展的物理试验研究基础上,采用数值试验方法扩展讨论了结构尺寸(节点最大截面尺寸为900 mm×900 mm)、轴压比和体积配箍率对钢筋混凝土梁-柱中节点破坏机制与失效模式的影响,并揭示了它们对剪切强度尺寸效应的影响规律.研究结果表明:(1)单调加载下,梁-柱中节点展现为核心区的脆性剪切破坏,名义剪切强度具有明显尺寸效应;(2)轴压比的增大可提高中节点的抗剪承载力,同时强化了剪切强度的尺寸效应;(3)体积配箍率的增大将增强节点的抗剪承载力,但会削弱剪切强度的尺寸效应.此外,经典的Ba?ant材料层次尺寸效应律可描述中节点剪切破坏的尺寸效应行为,但其无法描述轴压比与配箍率的定量影响.

考虑配箍率影响的RC梁-柱节点抗剪强度尺寸效应律

由于经典的混凝土尺寸效应律难以准确描述破坏机制更为复杂的RC构件破坏的尺寸效应行为,且无法定量描述相关参数对RC构件尺寸效应的影响。为此,以核心区剪切破坏的RC梁-柱节点为研究对象,在已有试验研究的基础上,采用三维细观尺度数值模拟方法,对影响节点剪切破坏性能的配箍率进行分析,研究其对RC梁-柱节点核心区剪切破坏行为及抗剪强度尺寸效应的影响规律。结果表明:箍筋一方面提高了梁-柱节点的名义抗剪强度,另一方面增强了节点的变形能力,减弱节点剪切破坏的脆性破坏程度,进而削弱节点抗剪强度的尺寸效应。结合配箍率的影响机制与规律,在无腹筋梁抗剪强度尺寸效应律的基础上,提出了能够定量考虑配箍率影响的用于梁-柱节点的尺寸效应半经验-半理论公式,模拟及试验结果证实了公式的合理性与准确性。

配箍率对CFRP筋混凝土梁-柱节点抗剪强度尺寸效应的影响分析

本文对CFRP筋混凝土梁-柱节点的剪切破坏行为及其抗剪强度的尺寸效应进行了分析.采用细观数值模拟方法,建立了CFRP筋混凝土梁-柱节点剪切破坏的有限元模型,研究了几何相似的CFRP筋混凝土梁-柱节点细观破坏模式与失效机制,探讨了节点配箍率对CFRP筋混凝土梁-柱节点抗剪强度及其尺寸效应规律的影响.模拟结果表明:CFRP筋混凝土梁-柱节点的名义抗剪强度存在明显的尺寸效应,提高节点配箍率可以削弱抗剪强度的尺寸效应.与钢筋混凝土梁-柱节点抗剪性能对比发现:CFRP筋混凝土梁-柱节点名义抗剪强度的尺寸效应更为明显.基于前期工作中提出的考虑配箍率影响的钢筋混凝土梁-柱节点名义抗剪强度尺寸效应律,结合本文数值试验结果,扩展建立了适用于CFRP筋混凝土梁-柱节点名义抗剪强度分析的尺寸效应律.