钢筋混凝土梁变形限值的分析

为了分析钢筋混凝土梁的变形限值,对一批梁进行低周反复荷载试验,并对试验进行了有限元模拟.模拟过程中对混凝土和钢筋的材料本构进行了设置,混凝土单轴受压时采用Hognestad本构模型,混凝土单轴受拉时采用二折线本构模型,钢筋本构模型则采用双线性强化模型,模拟结束后即可获得梁的荷载-位移骨架曲线.将试验结果和模拟结果进行对比,表明有限元方法可以较准确地模拟试验情况,由于有限的试验数据对研究梁的变形限值不充分,进而通过有限元软件来仿真模拟大批的梁,并获取荷载-位移骨架曲线和弯矩-转角曲线,根据曲线得出梁的变形限值,即塑性转角限值和剪切变形角限值.梁的变形限值为梁的性能评估提供了定量的参考指标.

高速铁路路桥过渡段变形限值与合理长度研究

运用车辆—轨道—路基大系统相互作用的动力学理论 ,对高速列车通过路桥过渡段的动力学性能进行分析。结果表明 ,路桥间轨道基础刚度的变化对行车的安全和舒适性影响甚微 ,由路桥结构的不均匀沉降引起的轨面弯折变形对行车的影响则非常剧烈。在此基础上 。

铁路地下直径线橡胶浮置板道床钢轨变形限值研究

浮置板道床能有效减小铁路振动的影响,因此可将其应用于穿越人口密集区的铁路地下直径线。为了确保行车的安全性和舒适性,有必要对铁路运营下浮置板道床钢轨的合理变形限值进行研究。基于有限元法,建立了车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学模型,对SS9列车100km/h速度下车辆、钢轨、浮置板等部件的动力学特性进行了研究,并从行车安全性和平稳性方面提出了浮置板道床钢轨的变形限值建议值。研究表明:橡胶垫面刚度小于0.02N/mm3时,轨道结构产生较大垂向位移;100km/h速度条件下,铁路橡胶浮置板道床钢轨垂向变形限值取4mm时,能满足行车安全性和平稳性要求。

基于简化性能的非弹性变形限值的延性建筑抗震设计

介绍了基于简化性能的具有刚性隔墙和平行体系的单层和多层延性建筑的抗震设计。这些体系包括不规则体型建筑、混合结构体系和新材料、新构造结构体系，其中利用剪切和扭转强度比考虑了容许的非弹性变形限值。作为一个例子，还考虑了日本城市地区大地震地面运动量值的数据。本文同时准备了几个设计实例，但对于地面运动设计，尚需更多的研究资料。

基于性能的钢筋混凝土剪力墙受弯破坏变形限值的研究

为了确定钢筋混凝土剪力墙构件在不同性能状态下的变形能力,根据基于性能的抗震设计理论,结合20世纪70年代以来国内学者在钢筋混凝土剪力墙延性方面的试验研究结果,对120片以受弯破坏为主的钢筋混凝土剪力墙试件在不同性能状态下的延性性能进行分析,同时结合国内外规范中的相关规定,分别推导和拟合出剪力墙试件在各性能目标下截面曲率和塑性位移角的计算公式。同时根据地震超越概率分布特点得出适合GB 50011—2001《建筑抗震设计规范》(2008年版)的、轴压比为0≤n≤0.4的剪力墙在各性能目标下塑性位移角限值,并与美国相关规范中对应的目标位移限值进行比较和分析,为我国基于性能的钢筋混凝土剪力墙抗震设计提供相关参考。

工字形截面RC剪力墙变形指标限值研究

为了研究工字形截面RC剪力墙在地震作用下的变形能力,采用ABAQUS分析了324个工字形RC剪力墙有限元模型,以剪跨比和弯剪比为参数确定了构件破坏形态的判断标准。结合我国规范提出了7个性能水准和6个性能水准限值,根据材料应变和荷载-位移曲线定义了6个性能水准限值的判断准则,并可得到所有模型的位移角。根据破坏形态、轴压比和弯剪比进行统计,得到工字形RC剪力墙的变形指标限值并与构件试验及ASCE41指标进行对比,分析结果表明:提出的破坏形态划分方法预测正确率达85%,能够满足工程需求;利用本文变形限值对试验构件破坏形态的判断结果与ASCE 41基本一致;试验得到的"比较严重破坏"位移角约为本文变形限值的3倍,指标限值具有足够的安全储备。

大直径“F”型顶管接口变形安全限值研究

为确定既有顶管隧道受到邻近施工的扰动后管节接口的变形安全限值,以顶管工程施工中最常用的大直径“F”型承插式顶管隧道为研究对象,根据多个工程案例,提出顶管接口止水失效类型,建立相应的管节接口张角与细部尺寸的几何关系式,结合现有规范确定位移控制指标;对典型顶管隧道工程实例进行计算,得到顶管接口止水失效所对应的允许张角和相对位移(管节两端相对竖向位移),进而获得使用阶段的大直径“F”型承插式顶管隧道变形安全限值。研究结果表明:随着管径增大,顶管隧道接口允许张角整体呈减小趋势,最小值为0.84°;相同管长下的相对位移减小趋势不明显,最小值为15 mm。

RC梁的变形性能指标限值研究与试验验证

为建立钢筋混凝土(RC)梁的变形性能指标限值,对RC梁的分类方法、性能状态划分方法及各性能状态变形限值的确定方法进行了研究.对于RC梁的分类方法,基于收集的103个RC梁的低周往复荷载试验结果对RC梁破坏形态的影响因素进行研究,将RC梁划分为弯控及剪控两类,并以剪跨比和弯剪比为参数给出两类构件的划分准则.对于RC梁的性能状态及其变形限值,根据中国现行规范将RC梁的抗震性能状态划分为7个等级,基于构件的力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力退化20%点及丧失承载能力点)提出了RC梁各性能状态变形限值的确定方法.在此基础上,对103个RC梁试验结果进行多组不同参数的回归分析,获得弯控及剪控RC梁3个关键性能点变形限值的控制参数及回归公式,依此建立了弯控及剪控RC梁的变形指标限值.为进一步验证提出的RC梁变形指标限值合理性,进行了9个RC梁的拟静力试验,将试验位移角限值与提出的变形限值进行了对比,结果表明,本文提出的RC梁变形性能指标限值的准确性、离散性及超越概率均在合理范围内.

T形RC剪力墙抗震变形指标限值试验

为研究T形钢筋混凝土(RC)剪力墙的抗震性能及其变形指标限值,根据中国现行规范要求,设计了12个不同剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率的T形RC剪力墙试件,通过低周往复试验对其破坏形态、滞回性能、耗能能力、变形能力进行研究.根据试验结果,提出基于骨架曲线和基于试验现象的划分方法,将12个试件划分为完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、较严重破坏、严重破坏6个性能状态,并得到各试件不同性能状态对应的变形指标限值;同时结合收集的T形RC剪力墙试验结果进行回归分析,建立T形RC剪力墙不同性能状态下的变形指标限值与剪跨比、设计轴压比及暗柱纵筋配筋率之间的关系.结果表明:随着剪跨比的减小,试件的破坏形态由弯曲破坏转向弯剪破坏;基于骨架曲线的性能状态划分方法能建立起T形RC剪力墙变形指标限值与损伤程度的对应关系,具有合理性与适用性;其中T形RC剪力墙的变形指标限值与剪跨比、暗柱纵筋配筋率呈正相关性,与设计轴压比呈负相关性.

钢筋混凝土柱变形性能指标限值及其试验验证

基于收集的469个钢筋混凝土(RC)柱低周往复荷载试验结果,对RC柱破坏形态的影响因素进行研究,提出以剪跨比和弯剪比为参数划分RC柱破坏形态的方法.根据我国现行规范将RC柱的抗震性能状态划分为7个等级,基于构件的力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力退化20%点及丧失承载能力点)提出RC柱各性能状态变形指标限值的确定方法.结合469个RC柱试验结果的回归分析,确定不同破坏形态RC柱的变形性能指标限值,并对该变形性能指标限值体系进行易损性评估.进行11个RC柱的拟静力试验,利用试验结果进一步验证本文提出的RC柱变形性能指标限值.结果表明:本文提出的RC柱变形性能指标限值的准确性、离散性及超越概率均在合理范围内.

采空塌陷区输电杆塔基础变形率限值研究

采空区地表塌陷会引起输电杆塔基础发生滑动、沉降等变形,严重时甚至会造成杆塔倒塌破坏。为研究采空塌陷区输电杆塔的破坏规律,分析了某500 kV线路在不同基础变形条件下的杆塔倾斜率、基础变形率。研究发现:基础变形率相比杆塔倾斜率能够更好地判断采空区输电杆塔的状态;杆塔的基础变形率限值在不均匀沉降下为0.5%,水平相对变形下杆塔轻微破坏为1.0%,严重破坏为2.0%。研究结果为采空区输电杆塔抗基础变形的承载力设计及杆塔安全状态监测与评估提供了重要参考。

近接工程施工引起的高速铁路隧道变形的控制标准研究

为了合理评估近接工程在施工过程中对既有隧道的不利影响,基于隧道结构本身强度控制以及轨道控制要求的变形控制标准,对近接工程施工引起的隧道变形的控制限值开展了研究。主要内容为:(1)依据相关规范,推导得到基于正态型纵向变形假设、弧形或四次曲线型纵向变形假设、荷载分布形式假设等三种隧道结构纵向变形限值的计算公式;(2)根据收敛变形极限值与截面应变的关系以及极限状态截面应力应变特征,得到隧道结构横线变形限值的计算公式;(3)依据近接工程施工引起隧道结构的变形传递关系,得到基于轨道平顺性要求的变形控制标准。

高层剪力墙的强度及变形性能的研究

通过4片钢筋混凝土剪力墙模型试验,研究了高层剪力墙的强度及变形性能。给出了在不同抗震设计水准下剪力墙的允许变形指标。建议以文中定义的弯剪比m’作为划分剪力墙破坏形态的标准。为保证出现弯曲破坏形态且能吸收较大的地震能量,提出了在设计中弯剪比应控制的范围。

工字形钢筋混凝土剪力墙变形指标试验研究

根据我国现行规范要求,设计20个工字形RC剪力墙试件进行低周往复试验,各片墙体的主要变化参数为剪跨比、边缘构件的纵筋配筋率、设计轴压比,对其破坏形态、滞回特性、位移延性进行研究。根据试验结果,分别采用基于骨架曲线和基于试验现象的方法给出20个试件在完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、较严重破坏、严重破坏6个性能状态对应的变形限值,最后,对比同批20个矩形RC剪力墙的试验结果,分析翼缘对RC剪力墙构件变形限值的影响。结果表明,基于骨架曲线划分得到的性能状态具有明确的破坏现象,是合理的;设置翼缘的工字形剪力墙的变形能力强于矩形剪力墙。

钢筋混凝土柱的破坏形态及变形能力研究

对钢筋混凝土(RC)柱在地震作用下的变形性能进行量化,本文从太平洋地震研究中心柱数据库中收集到123根RC柱抗震性能试验数据,提出基于参数剪跨比和弯剪比的RC柱破坏形态判别标准;在弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏三种破坏形态下,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出三种破坏形态下屈服位移角和极限位移角的回归方程,回归系数显著性概率均小于0.05。结果表明:本文提出的RC柱破坏形态判别标准准确度高,适应性强;位移角线性回归方程具有合理性。

钢筋混凝土梁变形指标限值研究

基于性能的抗震设计关键在于可靠的结构弹塑性分析及合理的结构性能指标选取。GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》对结构构件在地震作用下的变形需求主要由相关的构造措施来保证,未能给出各结构构件在一定构造条件下变形性能的量化指标,因此无法给出结构构件层次的损伤状况。研究RC梁的性能指标限值是为了定量分析地震作用下RC梁的变形性能,建立判断RC梁性能水准的判定标准。采用ABAQUS非线性有限元分析软件对468根RC梁的破坏形态、变形性能及影响因素进行研究,根据有限元分析结果,对RC梁破坏形态的判定准则进行分析,并确定了RC梁的变形性能及现行建筑抗震设计规范所对应的5个性能状态的变形性能指标限值。结果表明:所提出的破坏形态划分标准能较好预测不同的破坏形态;可依据剪跨比、弯剪比、名义剪应力水平分类给出钢筋混凝土梁的变形指标限值。

型钢混凝土剪力墙变形指标限值研究

为更好地评估型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对SRC剪力墙的破坏形态划分准则、性能状态划分方法及各性能状态的变形限值进行研究。基于收集的56片SRC剪力墙低周往复加载试验结果,以剪跨比和弯剪比为控制参数,将SRC剪力墙划分为弯曲控制和剪切控制两类破坏形态,分别提出对应的划分准则。根据DBJ/T 15-151—2019《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》,将SRC剪力墙划分为7个抗震性能状态。依据试验中试件的骨架曲线,定义3个关键性能点,提出SRC剪力墙各性能状态的变形指标限值的确定方法。对56片剪力墙的试验数据进行回归分析,依据回归结果建立SRC剪力墙的变形指标限值体系,并进行可靠性分析。结果表明:所给出的破坏形态划分方法能够较好地预测构件破坏形态,建立的SRC剪力墙变形指标限值体系的保证率在合理的范围之内,其中性能点1(无损坏)和性能点5(比较严重损坏)的失效概率均小于设定的最大失效概率(35%),性能点6(严重损坏)的失效概率为31%(弯曲控制)和41%(剪切控制)。

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁变形指标限值研究

基于构件性能的抗爆设计的关键是正确地评估爆炸作用下结构的损伤程度、变形需求及进行屈服后的非线性变形分析。现行抗爆设计规范并未给出构件具体的变形限值,而通过大量的试验或模拟计算可以得到构件延性比与性能水平的关系,建立这样一层关系就可以利用现有规范中的等效静载法实现多性能目标的结构抗爆设计。利用LS-DYNA有限元软件对大量爆炸荷载作用下RC梁的破坏形态、变形指标限值及影响因素进行了研究。根据有限元分析结果,依据剪弯比划分了RC梁破坏形态,并进一步依据位移延性系数、剪弯比等分别给出了RC梁弯曲破坏和剪切破坏的各性能水平的变形限值。

钢板混凝土复合梁在爆炸荷载作用下的损伤评估研究

为满足钢板混凝土复合梁爆炸损伤评估的实际需要,完成了钢板混凝土复合梁与钢筋混凝土梁承载性能的比较试验,研究了两种梁的承载性能与破坏特点,获得了二者的抗力试验曲线、抗弯变形限值及抗力函数。基于钢板混凝土复合梁的等效单自由度运动方程,采用数值求解方法,得出了评估其在爆炸荷载作用下破坏状态的超压-冲量(P-I)等损伤曲线。研究结果表明:钢板混凝土复合梁的承载力、变形限值、临界超压以及临界冲量比钢筋混凝土梁的都要高,前者的抗爆性能更好。

RC剪力墙结构小震与中震设计对比及其抗震性能研究

近年来,国内学者强调对于复杂和超限结构需进行中震性能设计,即在小震弹性设计后进行中震下的承载力复核及调整,然而中震设计能否提高结构整体抗震性能仍存在争议。为探究中震设计与小震设计方法的差异,本文依据现行规范,以设防烈度、结构高度和场地类别为变化参数,建立了48个典型RC剪力墙模型,并分别以“小震”、“高规中震”、“广东高规中震”和“关键构件中震”进行截面设计,之后进行罕遇地震作用下的弹塑性分析及增量动力分析计算。在对比了不同设计方法的钢筋用量、结构与构件性能表现及结构抗倒塌能力储备的差异后认为,现行中震设计方法存在诸多弊端,包括会导致结构用钢量的显著增大,结构延性的降低,及结构安全度的降低等;采用关键构件中震设计方法则能较好地提高结构整体抗震性能,更符合抗震设计概念。因此,建议对RC剪力墙结构仅针对关键构件进行中震性能设计,以提高重要结构的安全性。