压弯剪扭复合作用下灌浆套筒装配式RC墩的抗震性能

随着城市交通的快速发展,对其建设要求越来越高,城市桥梁主要为匝道桥、斜交桥等非规则桥梁.为得到压弯剪扭等复合地震作用下装配式墩的损伤机理和滞回特性,进行了灌浆套筒连接(Grouting Sleeve,GS)、灌浆套筒和钢管混凝土剪力键组合连接(Grouting Sleeve and Steel-tube,GSS)装配式墩和钢筋混凝土现浇(Reinforced Concrete,RC)墩等三种桥墩在压弯剪扭复合作用下的拟静力试验.结合现有混凝土结构设计规范计算剪扭相关曲线,并与试验结果进行对比,分析装配式墩复合荷载作用下的剪扭承载能力.结果表明:GS构件与RC构件以压弯扭破坏为主,而插入钢管剪力键的GSS构件则发生塑性铰上移,呈现出剪扭破坏的特征.GS构件和RC构件具有较好的弯曲耗能能力,增加钢管剪力键的GSS构件则可以提升抗弯承载力.装配式墩接头导致其整体性较弱,GS构件和GSS构件抗扭承载力小于RC构件.各构件在复合荷载作用下的剪扭相关关系接近规范中的1/4圆理论曲线,研究结果可以为灌浆套筒连接装配式墩在压弯剪扭复合作用下的抗震性能分析提供参考.

压弯剪扭实腹型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢混凝土(SRC)柱在压弯剪扭复合受力状态下的抗震性能,以截面尺寸、型钢含钢率、纵筋配筋率、体积配箍率和栓钉位置为变化参数,完成了12根型钢混凝土柱和1根钢筋混凝土(RC)对比柱的压弯剪扭低周反复试验。观察了试件在复合受扭状态下的破坏形态,对比分析了各试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能及延性性能。结果表明:在压弯剪扭受力状态下,所有试件均发生弯扭破坏;荷载-柱顶位移滞回曲线呈饱满的梭形,扭矩-扭转角曲线为捏拢的“S”形;增大截面尺寸和配筋率可有效提高SRC柱的抗扭和抗弯承载力;峰值荷载前,抗扭刚度的退化速率明显快于抗弯刚度的退化速率,增大型钢含钢率和配筋率可延缓SRC柱的刚度退化;SRC柱的抗弯耗能能力优于抗扭耗能能力,扭转延性大于弯曲延性;与方形截面相比,矩形截面具有更好的扭转变形能力;在工字钢翼缘上焊接栓钉可有效提高SRC柱的抗震性能;根据现行规范和试验数据,提出SRC柱构造设计的相关建议和扭转耗能退化的经验公式。

配工字型钢混凝土梁的剪扭性能数值模拟分析

试验研究了4个配工字型钢混凝土梁试件和1个钢筋混凝土梁试件的剪扭性能,并用ABAQUS软件进行了数值模拟,分析了截面配钢率、混凝土强度、截面尺寸、箍筋间距对梁剪扭性能的影响。结果表明:模拟得到的扭矩-扭率曲线与试验值吻合较好;梁的极限扭矩随着截面配钢率的增大而增大,但当截面配钢率大于3.48%后,对极限扭矩的提高有限;随着混凝土强度的增加,梁的屈服扭矩和极限扭矩均增大,开裂扭率增大;梁的初始刚度、屈服扭矩、极限扭矩和延性均随着截面尺寸的增大而显著提升;提高截面配钢率和降低箍筋间距均可提升梁的延性。

剪扭复合作用下预制拼装混凝土桥干接缝抗剪强度分析

为研究剪扭复合作用对单键齿干接缝抗剪强度影响,本文结合实际预制拼装混凝土桥剪力键尺寸与形状,利用ABAQUS有限元软件对干接缝剪力键受剪扭复合作用直至失效过程进行分析;研究过程首先以已有学者剪力键纯剪切试验为对象,建立其有限元模型,对比文献可以得出:数值模拟与试验得到的接缝位置抗剪强度比值平均为0.94,且数值模拟中裂缝位置与试验裂缝出现位置较为接近,裂缝演化过程较好吻合;在此基础上采用相同方法建立新数值模型,并通过改变荷载作用位置对剪力键施加剪扭复合作用,结果表明:单键齿干接缝抗剪强度随荷载所产生扭转作用增大而减小,扭转对剪力键抗剪强度降低幅度影响显著,当键齿厚度为400 mm,荷载偏移距离为275 mm,荷载移动距离为键齿厚度1/1.45时,抗剪强度较受纯剪切荷载模型减少超过40%;对60个剪扭复合作用模型抗剪强度降低值线性回归,得到偏载距S与抗剪强度减少系数P之间关系为P=1.758×10^(-3)S-0.042,依此对美国AASHTO规范中干接缝抗剪承载力预测计算式提出修改建议;通过另建立8个设置不同参数的剪扭复合作用模型验证修正后计算式准确性与一般性,数值模拟与修正计算式得到的抗剪强度比值平均为1.01,最大为1.06。

混凝土结构设计中框架梁抗剪扭截面不足的原因及解决方案探讨

框架梁抗剪扭截面不足是混凝土结构设计中建模计算阶段十分常见的问题,一些结构设计人员常常在这个问题上反复调整,耗时耗力;而另一些人采用的点铰法虽快速简便,但其合理性存在争议。文章通过对框架梁抗剪扭截面不足问题出现的原因进行探讨,提出几种解决方法,并分析各个方法的优势与局限,为结构工程师工作效率的提高提供参考。

多层建筑结构水平剪扭-竖向地震反应的智能复合隔震控制

本文在提出了"碟形弹簧-橡胶隔震垫"和MR阻尼器组合而成的智能复合隔震系统的基础上,建立了智能复合隔震系统对多层建筑结构"水平剪扭-竖向"地震反应控制的设计计算方法。提出了智能复合隔震系统对建筑结构水平地震反应的模糊半主动控制策略和对建筑结构竖向地震反应的被动控制方法。以一个五层框架结构为例进行了仿真分析。分析结果表明,本文提出的智能复合隔震系统是一种十分简单和有效的隔震系统。它可克服建筑结构常规隔震系统的两个主要缺点,有效地抑制多层建筑结构的多维地震反应。

对钢筋混凝土剪扭构件承载力计算公式的修正

本文指出《混凝土结构设计规范GB50010—2002》(以下简称《规范》)在计算钢筋混凝土剪扭构件承载力时采用的"三折线"模型过高地估计了混凝土部分的承载力,使得设计偏于危险。通过现有试验数据的分析,本文认为采用直线剪扭相关模型更为安全合理,并在此模型的基础上提出两种修正公式。修正公式一仅在《规范》公式的基础上对混凝土部分的抗扭承载力折减系数进行修正。修正公式二不区分抗扭、抗剪箍筋,具有明确的物理意义,并能返回验算。本文还对两种建议公式与《规范》公式进行了比较,指出:《规范》公式不能满足直线模型的承载力要求,当构件截面面积较大、混凝土强度等级较高时甚至不能满足1/4圆弧模型的承载力要求;在荷载不变的情况下,随着构件截面增大、混凝土强度等级提高,《规范》公式计算结果先是越来越偏于危险,而后又逐渐偏于安全;《规范》计算配箍率不能满足承载力要求,需进行较大辐度地提高。两种建议公式明显安全于《规范》公式,且这两种公式的计算结果相当接近。

剪扭复合作用下节段预制拼装桥干接缝剪力键抗剪性能试验研究

为研究剪扭复合作用对干接缝单键齿剪力键抗剪性能的影响,考虑偏载距、正应力水平以及键齿宽高比3种影响因素,设计、制作10组干接缝单键齿剪力键试件进行纯剪试验及剪扭复合试验,分析试件的开裂荷载、极限荷载及破坏形态等。结果表明:干接缝单键齿剪力键抗剪强度随扭矩增大而减小,与受纯剪作用试件相比,当偏载距分别为100 mm和200 mm(剪力键键齿厚度的1/4和1/2)时,开裂荷载分别减少25.13%和37.01%,极限荷载分别减少18.12%和26.45%;正应力增大时,试件开裂荷载与极限荷载均有所增加;不同键齿宽高比对极限承载力无明显影响。纯剪作用下键齿破坏时整体从根部被剪断,剪扭复合作用下键齿只有偏载侧部分破坏脱落。通过对比试验值与现有文献和规范中公式计算值发现,偏载距为键齿厚度的1/2时,试验值与计算值之比的平均值为0.61~0.76,建议现有计算公式中应考虑偏载距影响。

钢筋混凝土柱压弯剪扭滞回性能试验研究

为揭示钢筋混凝土柱在压弯剪扭反复荷载作用下的破坏机理,以扭弯比、剪跨比、配筋率和配箍率为变化参数,采用同步但不同位移幅值的加载方式完成了6个试件的低周反复加载试验并获取了试件试验数据,分析各变化参数对抗震性能的影响。试验结果表明:裂缝主要集中在试件中下段,呈现斜向交叉形式,破坏模式主要呈现弯扭破坏形态;随着扭弯比和配筋率的增大,试件扭矩-扭转角滞回曲线更为饱满,耗能能力强;增大剪跨比,试件扭矩-扭转角滞回曲线则呈现为捏缩状,耗能能力变差,但后期变形能力增强;通过增大试件的扭弯比、配筋率和配箍率,均可提高试件受弯延性和耗能能力,同时可延缓其强度和刚度的退化。

压弯剪扭复合作用下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

研究钢筋混凝土矩形柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,进行4根钢筋混凝土矩形柱的拟静力试验,考虑扭转偏心距、体积配箍率、轴压比的影响。试验结果表明,有扭转偏心距的试件破坏具有弯扭破坏形态,无扭转偏心距作用的试件发生受弯破坏,扭转偏心距的存在会降低柱的延性,使耗能能力下降,加快刚度退化;轴压比对具有扭转偏心距试件的影响与没有扭转偏心距试件相似,轴压比大的试件屈服荷载增大,但延性和耗能能力降低;提高体积配箍率能改善有扭转偏心距试件的延性和耗能能力,降低刚度退化速度,可作为改善承受压弯剪扭复合作用的钢筋混凝土柱抗震性能的措施。

L形柱结构附加扭转试验及剪扭承载力分析

在试验的基础上,考察了在低周反复荷载作用下L形柱所产生的扭转效应,并借鉴规范对复合受力构件剪扭承载力的计算方法,定量地分析了附加扭矩对L形柱所产生的影响。研究结果表明:单个L形柱和结构中的L形框架柱受扭性能不同,前者对水平荷载的加载角度表现敏感,非对称加载时,附加扭矩的影响不可忽略,设计中应考虑弯剪扭的复合作用;而后者作为结构中协同工作的一部分,抗扭性能明显改善。

压弯剪扭钢筋混凝土十形柱抗震性能试验研究

为研究压弯剪扭复合受力钢筋混凝土十形柱的抗震性能,以扭弯比、轴压比为变化参数,设计6个钢筋混凝土十形柱试件进行恒定轴力反复弯剪扭的加载试验,观察试件的破坏过程和形态,获取扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线以及试件的开裂、屈服、峰值和破坏等特征点参数。基于试验数据,详细分析了压弯剪扭复合受力该类柱的极限承载力、位移延性、层间侧移角、能量耗散、强度及刚度退化等抗震性能指标。结果表明:在扭弯比小于0.21且轴压比小于0.34范围时,低周反复压弯剪扭钢筋混凝土十形柱的破坏形态表现为弯扭和扭剪破坏,滞回曲线呈捏拢状的S形,位移延性系数超过3.0,开裂时的侧移角大于1/550,破坏时的侧移角大于1/40,能满足我国建筑抗震设计规范要求;扭矩的存在使得材料的损伤更严重,耗能更大。

碳纤维布加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁抗扭性能的理论分析

对碳纤维布(CFS)加固的弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能进行理论分析。文中针对4根CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭性能的模型试验,基于修正的斜压场理论,集中考虑剪扭应力相加面的应力分布,并将混凝土软化系数提高25%,建立CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的抗扭承载力的计算方法。通过对4根箱梁试件的极限抗扭承载力的理论计算,并将计算结果与模型试验结果进行对比和分析,发现两者符合较好,其比值的平均值为0.9215,标准差为0.0320,变异系数为0.0347;对箱梁试件的试验破坏截面与理论破坏截面位置不一致的现象给出很好的解释;并与其他计算方法所得的计算结果取得一致。最后得出结论:修正的斜压场理论模型概念明确、安全可靠,可以作为CFS加固弯剪扭复合受力的钢筋混凝土箱梁的极限抗扭承载力的设计计算方法。

平面不规则结构抗侧剪扭效应研究

从楼层平衡条件、位移协调条件及材料物理关系三定解条件出发,导出以层位移uk、vk、θk为基本未知量的非耦联刚度方程,方法便于初步设计阶段结构布置分析。在归纳大量典型算例的基础上,总结出多高层结构抗剪扭的一些内力分布特征。

高强混凝土有腹筋构件在弯剪扭复合作用下剪扭工作性能的研究

通过试验分析，研究了高强混凝土有腹筋构件在弯剪扭复合作用下的破坏形态，开裂荷载及其相关关系，极限承载力及其相关关系，同时提出了极限承载力的计算公式。

钢筋混凝土双向压弯剪扭构件抗扭性能的试验研究

根据七个构件的试验结果，研究了钢筋混凝土双向压弯剪扭构件的开裂扭矩、延性和极限扭矩等性能随轴压比和相对偏心距变化而变化的规律，并将试验结果和理论公式作了对比，符合较好．

钢筋混凝土剪扭构件承载力计算公式的研究

《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(以下简称《规范》)在剪扭复合作用构件承载力计算中采用三段折线关系,将1/4圆弧外扩,导致设计偏于危险;丁大钧建议公式使用1/4圆弧模型,但在选取混凝土剪力项折减系数时低估了混凝土部分的抗剪能力;黄靓建议公式使用内缩的直线模型,设计偏于保守.在1/4圆弧相关关系的基础上提出两种修正公式.实例对比表明,两种修正公式安全于《规范》公式.算例分析表明,两种修正公式既能完全满足1/4圆弧相关关系,又较好地满足了黄靓提出的直线相关关系且两种修正公式计算结果相当接近.

轻骨料混凝土剪扭构件的最小配筋率

根据最小配筋率的确定条件和轻骨料混凝土结构的研究成果,推导了轻骨料混凝土构件受剪时的最小配箍率计算公式,受剪扭时的最小配箍率计算公式和受扭纵向钢筋的最小配筋率计算公式,为《轻骨料混凝土结构技术规程》[1]的编制提供依据。

提高混凝土箱梁截面抗剪扭性能的优化设计

从公路箱形截面梁抗扭塑性抵抗矩的计算公式出发,分析提高箱梁的抗扭截面强度的方法,并通过经济性比较,提出了增强箱梁截面抗剪扭强度的优化方法。

曲线梁桥截面剪扭验算的设计方法

该文针对新旧规范对曲线梁桥箱形截面剪扭验算的不同规定,通过增加梁高、梁厚和提高混凝土标号等多种方法验证曲线梁桥的箱梁截面剪扭。在安全性、经济性等方面分析比较后得出结论,提高混凝土标号是最有效、最经济的满足曲线梁桥箱形截面剪扭的方法。