非对称集中荷载下无腹筋RC梁受剪性能试验研究

非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁具有两个不同的剪跨比,而两剪跨段受剪承载力与剪力作用之间的相对大小存在不确定性.通过开展6根非对称和4根对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁受剪性能试验研究,获取了破坏形态、荷载-跨中位移曲线和纵向受拉钢筋应变,并分析了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)公式、修正压力场理论、基于截面应变分析的抗剪模型和Zsutty统计公式的适用性.结果表明,对于小剪跨比恒为1.0的无腹筋简支梁,大剪跨比为2.0~4.0的梁均在大剪跨段发生剪切破坏;当大剪跨比由3.0增大至3.5时,梁的极限承载力出现由大剪跨段控制转变为小剪跨段控制的现象《.混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)预测非对称集中荷载作用下钢筋混凝土无腹筋简支梁发生剪切破坏的位置与试验结果相反,而Zsutty统计公式的预测效果最好.

粘铝合金板加固RC梁抗弯性能试验及正截面承载力

为了探讨铝合金板厚度与端部U形铝合金箍板构造对RC梁破坏机理及抗弯性能的影响,对16根铝合金板加固RC梁进行了4点弯曲静力加载试验。在试验梁底铝合金板的表面以及试验梁跨中截面的顶面、侧面粘贴应变片,在试验梁底跨中、梁顶两端支座布置百分表。为了推导铝合金板加固RC梁的正截面承载力计算式,基于试验得到的破坏机理,通过引入6个基本假定,分析了5种不同破坏模式的相对受压区高度。建立了各破坏模式下铝合金板加固RC梁的正截面承载力计算式,并将其与引入文献中的试验结果进行了对比分析。结果表明:试件破坏形态包括适筋破坏、端部铝合金板与结构胶剥离、端部铝合金板与梁剥离及中部铝合金板剥离4种情况;当端部设置U形铝合金箍板时,可有效抑制端部铝合金板发生剥离,使钢筋与铝合金板的材料性能得到充分发挥,试件承载力与延性明显提升;当铝合金板厚度分别为2~6 mm时,试件承载力随铝合金板厚度的增加而提高;端部设置U形铝合金箍板可有效防止端部铝合金板发生剥离,但试件仍可能会出现中部铝合金板剥离现象;当试件出现适筋破坏特征时,试件抗弯承载力的计算值与试验值比值均在1以下。本研究所提计算式具有明显的规律性和适用性,可为工程实际设计提供参考。

配筋率与质量比对FRP-RC梁冲击响应与损伤的影响

基于考虑应变率效应的三维数值模型,对玄武岩纤维增强复材筋混凝土(BFRP-RC)梁的抗冲击性能进行了研究.分析了冲击体与FRP-RC梁质量比、配筋率等因素对冲击响应的影响规律.结果表明,随着质量比增大,FRP筋混凝土梁的破坏模式从弯曲破坏转变为剪切破坏,但是配筋率的改变并不影响梁的破坏模式.由于BFRP筋弹性模量低,并且没有屈服阶段,故即使在梁损伤比较严重的情况下,BFRP筋的应变和BFRP筋梁的位移也会发生较大恢复.在冲击过程中,冲击力时程曲线的形状与质量比之间的规律不随配筋率而改变.此外,以剩余承载力为基准,建立了以频率变化、损伤因子和峰值位移为指标的损伤评估方法,为实际工程中FRP筋混凝土梁构件的灾后处置提供理论基础.

功能可恢复RCS混合框架结构研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合框架结构以其结合了混凝土优异的抗压性能及钢材优异的抗弯性能而受到广泛关注,而可恢复功能结构以其震后快速恢复使用功能的能力,也成为地震工程界研究的新热点。功能可恢复RCS混合框架结构可以在弯矩较大的梁端和柱脚部位设置可更换构件,实现结构的功能可恢复能力。文中简述了近年来功能可恢复RCS混合框架结构研究进展,重点关注各类型功能可恢复钢梁、功能可恢复摇摆柱脚的构造研究,介绍了功能可恢复RCS混合框架结构性能分析研究进展。最后,对功能可恢复RCS混合框架结构仍需深入研究的问题进行了展望。

弯-剪-扭复合受力CFRP布加固RC梁抗扭性能细观数值分析

为了研究弯-剪-扭复合受力条件下碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗扭性能,建立体现混凝土材料非均质性、钢筋-混凝土黏结滑移关系和CFRP布-混凝土相互作用关系的细观数值分析模型。由于缺乏CFRP布加固RC梁在弯-剪-扭复合受力作用下失效破坏的典型物理试验,采用复合对比验证法对数值模型的合理性进行验证,即分别与单独受剪、单独受扭以及受弯-扭复合作用下RC梁和CFRP布加固RC梁的试验结果进行对比验证。进而,基于建立的细观数值分析模型探究了配纤率和扭弯比对CFRP布加固RC梁在弯-剪-扭复合受力作用下抗扭力学性能的影响。结果表明:1)采用CFRP布加固能够显著提高RC梁的峰值扭矩;2)随配纤率增加,RC梁损伤分布范围逐渐变大,CFRP布应变逐渐减小,梁整体峰值扭矩增大,但其增大幅度减小;3)随扭弯比增加,RC梁裂缝分布愈加集中,裂缝与水平方向夹角逐渐减小,梁整体峰值扭矩增大,CFRP布应变减小。建立的考虑弯-剪-扭复合受力作用的数值模拟方法可为后续研究复杂应力状态下CFRP布加固RC梁尺寸效应行为等奠定基础。

预加载RC梁在升降温全过程中承载性能的试验研究

为了研究钢筋混凝土梁在服役状态下遭受火灾后承载性能的变化,对7根钢筋混凝土梁进行了高温和加载试验,测试了在250℃、450℃和650℃加热过程和降温过程中梁的温度、极限弯矩和极限挠度等参数;分析了温度及冷却方式对预加载梁承载性能的影响。结果表明:在预加极限弯矩的39%荷载状态下,随着温度的升高,自然冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%.93.41%和91.38%。喷水冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%、95.69%和94.68%。达到极限荷载时,自然冷却和喷水冷却梁的跨中挠度均随着所受温度的升高而逐渐增大,受250℃、450℃和650℃后自然冷却梁的挠度分别为10.03mm、16.11mm和22.32mm;而喷水冷却梁的挠度分别为15.89mm、16.63mm和17.43mm。预加载梁所经受的温度越高,则其承载性能降低的越多。

带非对称摩擦连接的RCS梁柱节点抗震性能与构造参数研究

基于非对称摩擦连接(AFC)的耗能特点,提出了一种新型的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)梁柱节点,对3组采用AFC连接的RCS梁柱节点进行往复加载试验,考虑了螺栓预紧力、摩擦垫片材料等构造因素对节点抗震性能的影响.结果表明:3组带摩擦连接RCS试件均为梁铰机制破坏,满足“强节点,弱构件”的抗震设计要求;3组试件的滞回曲线具有明显的双平台耗能,滞回曲线饱满稳定,有利于实现两阶抗震设防目标;耐磨钢材料与黄铜材料的两组试件的承载力相近,滞回曲线特征相似,都具有良好的耗能能力;随着螺栓预紧力的增加,试件获得的承载力、刚度也随之大,耗能能力得到了提升,在实际应用中,可通过合理控制预紧力来满足预期所需的滑移荷载与耗能能力.

RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。

UHPC-RC节段组合梁的抗弯性能分析

为研究低预应力度条件下,不同节段接缝的超高性能混凝土-钢筋混凝土(ultra-high performance concrete-reinforced concrete,UHPC-RC)组合梁的抗弯性能,文章基于ABAQUS有限元软件,建立UHPC-RC节段组合梁的基准有限元模型,并利用已有的试验数据验证该模型的合理性。节段接缝分别为平面干接缝、平面胶接缝、齿键干接缝和齿键胶接缝,在基准有限元模型的基础上,进一步研究节段接缝类型对组合梁抗弯性能的影响。研究发现,在四点受弯加载方式下,接缝的几何特征(平面或齿键)对组合梁的极限荷载和开裂荷载影响较小,环氧树脂胶的使用对组合梁的抗弯性能影响较大。

箍筋弯曲部断裂分布对RC长梁受剪性能影响

[目的]探究碱集料反应(AAR)导致的箍筋弯曲部断裂劣化对RC长梁抗剪性能的影响.[方法]采用人工方法模拟箍筋弯曲部断裂,通过三点加载调查试验梁宏观受剪性能,并在试验的基础上使用有限元软件Diana模拟试验梁的受剪承载行为.[结果]研究结果表明:相比完好梁,支点附近箍筋下端弯曲部断裂以及箍筋下端弯曲部全部断裂的缺陷梁的受剪承载力分别下降了10.0%和12.6%;仅加载点附近箍筋下端弯曲部断裂的缺陷梁下降了0.1%;支点附近箍筋下端和加载点附近箍筋上端弯曲部均断裂的缺陷梁则下降了18.6%.[结论]支点附近箍筋下端弯曲部断裂弱化了拱机制,降低了混凝土抗剪贡献;加载点附近箍筋上端弯曲部断裂降低了侧肢在与主斜裂缝相交位置的抗拉力,从而减弱了箍筋参与桁架机制的抗剪贡献,而下端弯曲部断裂对抗剪的影响并不明显;当支点附近箍筋下端弯曲部和加载点附近箍筋上端弯曲部同时断裂时,拱机制和桁架机制均受到削弱,承载力下降最为显著.

RCS混合节点抗剪承载力计算方法对比研究

为研究适用性强的钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合节点抗剪承载力计算方法,对近年来的RCS节点剪切破坏试验数据进行了统计,将试验结果与中国规程方法、Nishiyama方法、Parra方法和ASCE指南方法计算结果进行了对比,并对各方法的参数适用性进行了讨论。对比结果表明:4种方法均具有工程实用价值,其中Parra方法结果离散性最小,中国规程方法计算最为简便。参数分析表明:4种方法对不同配箍率和不同位置节点均有较好适用性,但对小轴压比节点(轴压比0~0.2)与柱贯通节点预测均偏于保守;中国规程方法对于混凝土强度高于60 MPa的节点预测结果偏于危险,同时对有直交梁节点承载力预测偏于保守。建议在公式中引入混凝土强度系数和直交梁约束系数,用以考虑两者对承载力的影响。

UHPC加固RC梁受力性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)在RC梁加固中的适用性,通过双面剪切试验对UHPC-普通混凝土界面粘结性能进行分析。分别对RC梁受压、受拉区进行UHPC薄层加固,对未加固RC梁和受压、受拉区加固RC梁进行四点弯曲试验,对比正截面抗弯性能。结果表明:界面处理后,界面粘结性能大于普通混凝土抗剪强度。确定人工凿毛5 mm的界面处理方式。RC梁采用UHPC加固后,抗弯承载能力显著提高,受压区加固RC梁后受拉钢筋屈服荷载、试验峰值荷载分别提高了54.3%、52.2%,受拉区加固RC梁后受拉钢筋屈服荷载、试验峰值荷载分别提高了85.7%、96.9%;受拉钢筋屈服时受压、受拉区加固RC梁裂缝宽度较未加固RC梁分别减小了49.4%、72.3%;相同裂缝宽度0.2 mm下,受压、受拉区加固RC梁承载能力较未加固RC梁分别提高了1.4倍、6.5倍。提出UHPC加固RC梁极限抗弯承载力计算公式,该公式计算值与试验实测值吻合良好,且偏安全,可以指导UHPC加固RC梁设计。

钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能分析

目的 研究钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能,为实际工程提供参考。方法 通过ABAQUS有限元分析软件建立ISO-834标准火灾下钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点的温度场模型和力学模型;在试验与有限元模拟相吻合的基础上,分析此类构件空间节点的温度场分布、破坏模态、变形和内力分布等工作机理。结果 由于梁板的保护作用,节点区温度远低于非节点区;当梁、柱火灾荷载比相同,梁由2根增加至3根、4根时,空间节点耐火极限分别降低了41.58%和43.75%;高温和轴向荷载的共同作用下,内部钢管混凝土承担内力从常温的43.27%增加至180 min的52.9%。结论 钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点具有较好的耐火性能,能够满足实际工程中对耐火性能的要求。

RC顶升托梁与砖砌体受力性能试验研究

为研究RC顶升托梁与砖砌体接触界面的复合受力性能,设计了3种类型共10个双梁夹墙托换构件,对其进行静力加载试验,从而研究不同接触面积、连接方式对托换结构受力性能的影响。试验结果表明,托换构件共有3种破坏形式:一是沿RC顶升托梁与砖砌体界面发生剪切滑移破坏,二是上部砖砌体受压破坏,三是RC顶升托梁与砖砌体界面开裂且砖砌体受压破坏。根据试验结果,销键、穿墙筋与托梁协同作用,钢筋应变变化趋势具有一致性;销键连接与穿墙筋连接均对界面抗剪能力有所增强,使构件极限荷载有所提升;无连接措施的托换构件存在脆性破坏的风险,实际工程中不建议采用,而销键和穿墙筋连接的构件具有延性破坏特征,能够满足实际工程需求。

钢丝绳网片外加聚合物砂浆面层加固RC梁受弯试验研究

为研究钢丝绳网片外加聚合物砂浆面层加固技术的加固作用,对钢丝绳网片外加聚合物砂浆面层加固低强度RC梁进行了试验研究。本研究设计了1组对比试件,即对1个采用钢丝绳网片外加聚合物砂浆面层加固的试验梁和1个不进行加固的试验梁,分别进行荷载试验,对比了2根梁的混凝土应变、承载力、跨中挠度及裂缝开展情况。研究表明:经本方法加固的RC梁仍符合平截面假定,加固后RC梁的承载力、刚度、裂缝状态等受力性能有了不同程度的改善,钢丝绳网片外加聚合物砂浆面层法作为低强度混凝土受弯构件加固的手段,具有一定的适用性,相关结论可为混凝土受弯构件的加固设计提供依据。

RCS刚接节点组合加固有限元模拟分析

为了研究经过预埋式外包钢板-增大截面加固后柱贯通型RCS节点的承载能力和受力机理,结合实际工程,通过有限元软件ABAQUS对钢箍板-增大截面加固体系进行模拟计算,分析了钢箍板-增大截面加固体系核心区在作为刚接节点与铰接节点两种工况的设计荷载作用下,各部分结构的应力分布、损伤情况和节点转角。计算结果表明,在两种设计工况的作用下,各部分结构均处于弹性阶段,距离屈服强度还有较大盈余,混凝土结构局部出现损伤。

考虑剪切效应的RC框架梁数值分析

为对RC框架梁进行抗震性能分析,文中基于OPENSEES,分别采用纤维模型和考虑剪切作用的纤维模型对RC框架梁进行数值建模分析,通过对比分析发现,考虑剪切作用的纤维模型对RC框架梁进行静力推覆析时,数值分析结果与试验结果符合较好,可以较好的模拟RC框架梁在地震作用的受力性能,为对RC框架梁进行数值建模分析及地震易损性分析提供了一种新方法。当在强烈地震作用下,RC框架梁进入非线性反应阶段,骨架曲线甚至进入下降段,结构的承载能力急剧下降,变形也逐渐增大,结构面临倒塌的危险。因此,地震反应分析中模拟RC框架梁构件在骨架曲线下降段的力学性能尤为重要,文中建模方法可较好模拟RC框架梁构件在地震反应分析中骨架曲线下降段的力学性能,可为RC框架结构抗倒塌分析奠定理论基础。

钢绞线网片聚合物砂浆加固RC梁抗弯性能试验

为研究钢绞线网片聚合物砂浆加固技术的加固作用,对钢绞线网片聚合物砂浆加固RC梁进行受弯试验研究。通过设计对比试件,分析梁的混凝土应变、受弯承载力、跨中挠度及裂缝开展情况。研究结果表明:1)经过加固的RC梁仍符合平截面假定,且受弯承载力、刚度、裂缝状态等受力性能有了不同程度的改善;2)钢绞线网片聚合物砂浆加固法作为混凝土受弯构件加固手段,具有一定的适用性。本文成果可为混凝土受弯构件的加固设计提供一定的依据。

不同加固方式对RC框架抗连续倒塌性能的影响研究

为研究不同加固方式对钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力的影响,建立钢筋混凝土框架有限元模型进行对比分析。用五种不同加固方式分别加固,并模拟结构中柱遭遇偶然荷载后失效情况,对其进行非线性静力分析。ABAQUS模拟结果表明:加腋梁有利于节点区塑性铰的转移,使得框架在梁机制阶段的承载能力明显提升;粘贴碳纤维加固法、粘贴玻璃纤维加固法和增大梁截面加固法在悬索阶段对承载能力有所提升;增大柱截面加固法对抗连续倒塌能力提升很小。考虑材料成本及实际施工情况,各加固方式综合效益由高到低依次为:加腋梁加固法、粘贴玻璃纤维布加固法、粘贴碳纤维布加固法、增大梁截面法加固法、增大柱截面法加固法。

钢筋锈蚀对RC固端梁振动特性的影响

为了揭示钢筋锈蚀对钢筋混凝土(reinforced concrete,简称RC)固端梁振动特性的影响,制作了纵筋直径分别为14 mm和16 mm的2组梁S‑14和S‑16,每组4片,一共8片。以0%,5%,10%和15%为目标锈蚀率对2组梁开展电化学加速锈蚀试验,基于受迫振动法测试了2组梁的振动特性,分析了交流电和环境振动两个干扰因素对测试准确性的影响,研究了纵筋锈蚀率、直径对RC固端梁振动特性的影响规律,探讨了荷载、截面刚度与频率之间的关联。结果表明:干扰因素对固端梁频率的影响可忽略,但对阻尼比有一定的影响,尤其是环境振动最大可产生43.62%的偏差;随着纵筋锈蚀率的增大,固端梁的频率不断下降,S‑14和S‑16梁的最大降幅分别达16.89%和8.13%,且纵筋直径越小,频率的降幅和降速越大;2组梁的阻尼比随纵筋锈蚀率的变化规律不一样,从测试结果的可重复性、稳定性和规律性来看,频率均优于阻尼比;随着锈蚀率的增大,固端梁荷载和频率表现出类似的下降规律,两者表现出良好的指数关系,固端梁截面刚度的变化率是其振动频率变化率的2倍。