水平荷载作用下螺旋桩基础试验研究

该文选取叶片距宽比存在差异的2种螺旋桩展开水平加载试验,对不同水平荷载等级下螺旋桩桩顶水平位移、竖向位移、桩周土横向及纵向应力展开分别分析,在各级水平荷载施加后5、10、15 min分别进行测量,分别得到2个螺旋桩的荷载及位移关系曲线,可据此判断螺旋桩基础水平加载过程中,荷载及位移、地基应力间的变化趋势。总结出叶片距宽比是水平荷载作用下影响螺旋桩极限承载力的重要影响因素,旨在为水平荷载作用下螺旋桩桩体反弯点位置的判定提供依据。

吸力式基础离心模型试验的动力加载设备

离心模型试验是进行海洋工程研究的一种新型技术,具有广泛的应用前景.本文主要介绍了清华大学研制开发的电磁式激振器,该激振器用于吸力式基础离心模型试验中对模型施加水平动荷载.该激振器最大的技术难点是在100g(g为重力加速度)离心加速度下,对吸力式桶基施加高频率的循环荷载.

低轴压比装配式夹芯剪力墙抗侧性能试验研究

装配式夹芯剪力墙是结构保温一体化技术应用的典型形式,在严寒地区及近零能耗建筑中具有较好的推广应用价值。本研究提出了一种适于夹芯墙内外叶墙拉结的金属保温连接件,在此基础上设计制作了1个现浇夹芯剪力墙试件和3个装配式夹芯剪力墙试件,并对其进行单调水平加载试验和单侧剪切试验,研究墙体在轴压比为0.1时底部连接方式、保温层厚度、连接件类型对装配式夹芯剪力墙抗侧性能的影响,并对连接件的工作机理和破坏模式进行分析。结果表明:采用灌浆套筒进行底部连接的夹芯剪力墙与现浇试件抗侧承载力相近,基本达到“等同现浇”;夹芯剪力墙保温层厚度和连接件类型会小幅影响外叶墙对内叶墙的刚度贡献,进而影响墙体承载力,但墙体承载力仍主要由内叶墙提供;低轴压比下装配式夹芯剪力墙延性较好,呈现出以弯曲为主的破坏模式;相较于FRP连接件,金属保温连接件具有更好的承载力和变形能力,能够用于装配式夹芯剪力墙内外叶墙板的连接。

不同配筋型式轻骨料混凝土剪力墙抗震性能——试验研究

轻质混凝土,作为比传统混凝土更为方便的一种选择,在很多土木工程中得到了广泛的应用。通过拟静力试验,对两种不同配筋型式的轻质混凝土剪力墙在低周反复荷载作用下进行了受力性能研究,观测了墙体的整个破坏过程,分析了墙体的强度、变形和抗震性能。试验分析表明,与配有传统横、纵向钢筋网的轻质混凝土剪力墙相比,配有斜向钢筋网的轻质混凝土剪力墙更能有效地传递水平荷载,抑制剪力墙板中裂缝的开展,提高了剪力墙的延性,增强了墙体的整体稳定性,抗震性能较好,能满足地震区的设计要求。

低轴压比夹芯复合剪力墙抗震性能试验研究

针对寒区传统村镇砌体结构抗震及节能水平较低的现状,提出一种由内外叶墙和内置聚苯板保温层组成的夹芯复合剪力墙结构。为研究该夹芯复合剪力墙的地震破坏模式、抗震性能指标,本文设计了2组与村镇建筑实情相吻合的低轴压比墙体试件,即1个实心剪力墙试件和1个夹芯复合剪力墙试件,分别进行低周往复水平加载试验,对比了2种墙体的破坏模式、抗震承载力、滞回及骨架曲线、刚度退化规律、延性及耗能能力等抗震性能指标。研究结果表明:在水平地震作用下,低轴压比的夹芯复合剪力墙和实心剪力墙分别发生剪切滑移破坏和压弯破坏;夹芯复合剪力墙承载力是实心墙的0.87倍,滞回曲线更为饱满,其延性和耗能能力分别是实心剪力墙的2.3倍、1.64倍,其层间位移角达到规范剪力墙限值要求;夹芯复合剪力墙内外叶墙通过三维钢丝网架可实现协同抗震工作,应适当提高竖向插筋配筋率。相关结论可为村镇夹芯复合剪力墙结构设计提供依据。

生土砌块墙体地震失效机理试验研究

为研究生土砌块墙体的地震失效机理,对基于典型尺寸的实体墙、带门洞墙,以及带窗洞墙等3类墙体1∶2.5缩尺模型试件进行了低周往复水平加载试验,获取了墙体从开裂到倒塌的失效全过程损伤演变规律以及滞回曲线、骨架曲线、延性系数等抗震性能指标,建立了抗剪承载力计算公式,并在相关文献统计数据的基础上探讨了生土砌块墙体的抗震性能评估指标量化取值。研究表明:典型尺寸的生土砌块墙体在地震作用下发生剪切破坏,最终以墙体“X”型主裂缝交汇处砌体被压碎,两侧三角型区域砌体脱落标志着墙体倒塌失效;生土砌块墙体承载能力、变形能力、耗能能力及延性系数均随开洞率增大而降低;采用基于剪摩理论的生土砌块墙体抗剪承载力计算公式可获得与试验误差较小的结果;依据我国现行《建筑抗震设计规范》中抗震性能设计目标划分,给出了无约束生土砌块墙体基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏、墙体倒塌5个性能水准的层间位移角上限建议值,分别为1/2 000、1/350、1/180、1/100。

高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能及轴压比限值,进行了10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验。通过理论推导和对大量试验数据的回归分析,提出在不同抗震等级下高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值。研究结果表明:当体积配箍率大于1.2%时,高强复合箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比(甚至轴压比超限)下,其位移延性系数均能满足大于等于3的抗震要求,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施。

坑内降水过程中模袋砂围堰变形规律研究

为了研究模袋砂围堰变形特性,进行了模袋砂室内单轴压缩试验和水平加载试验,得到了模袋砂竖向、横向应力—应变关系曲线,分析了模袋砂竖向、横向力学性状。采用有限元法,结合工程实例,建立了模袋砂围堰计算模型,分析了坑内降水过程中模袋砂围堰的变形规律。结果表明,当模袋内形成稳定水位时,围堰变形趋于稳定,随着下游水位的降低,模袋砂围堰变形逐渐增大。此后,当上游水位增高时,围堰变形继续增大。将计算结果与实测值对比分析,对比结果表明文中建模方法的有效性和合理性。

基于等效损伤线实验建立的疲劳寿命分析方法

通过固定一组循环数进行不同应力水平加载试验 ,用韧性耗散法测得三种材料等效损伤线族 ,它显示了损伤场全貌。分析得到的损伤线族方程与实验数据拟合很好 ,由该损伤线族方程导出了复杂加载下损伤累积模型及疲劳寿命计算方法。用该损伤线模型对 3种材料的二级加载试验进行的寿命预测与实验结果较为一致。在等效损伤假设前提下 ,本文的等效损伤线模型更为直接可信。

HRB500级钢筋网轻骨料混凝土剪力墙抗震性能研究

我国混凝土结构工程中目前应用的非预应力钢筋强度为300—400MPa，比发达国家低1—2个等级，结构材料用量偏大，消耗了过多的资源和能源。通过拟静力试验，对两片HRB500级钢筋网轻骨料混凝剪力墙分别进行了在低周期反复荷载作用下受力性能的研究，观测了墙体的整个破坏过程，分析了墙体的强度、底部剪切变形和抗震性能。试验及分析表明，剪力墙具有较大的延性和耗能能力，为HRB500级钢筋用作抗震剪力墙的分布筋提供了试验依据。

免拆模薄壁剪力墙抗震性能研究

免拆模薄壁剪力墙复合体系是一种能替代传统砖混结构的建筑体系。本文通过室内模型试验及非线性有限元分析对该剪力墙体系的抗震性能进行了研究。对不同厚度的墙体进行了低周反复水平加载试验,观测了墙体的整个破坏过程,分析了墙体的强度、变形和能量特性。在此基础上,利用ANSYS有限元程序对墙板进行非线性有限元分析。试验及分析表明:免拆模薄壁剪力墙体系在墙体单元中使用冷拔钢丝网片作为配筋时,能抑制裂缝的开展,增强墙体的整体性,抗震性能良好,能满足地震区的设计要求。

震致损伤过程钢筋混凝土基本构件固有频率衰变规律研究

为量化RC构件的震致损伤进程,研究RC构件在低周反复荷载作用下损伤过程的固有频率衰变规律。对2组共18根RC受弯构件进行水平往复加载试验,基于傅立叶级数/变换理论,将加载方案设计为施加简谐振动(位移控制),通过推导加载过程中瞬时频率与瞬时荷载及构件位移的函数关系式,并根据该式对试验数据进行处理,提出了试件损伤速率V及固有频率ω的计算公式,然后对不同加载参数影响下的构件损伤速率V及固有频率ω变化特征进行了分析。结果表明:在低周反复荷载作用下,加载周次N及加载振幅A对RC构件的损伤速率V的影响均呈线性变化;随着加载振幅A的增加,结构的固有频率ω呈线性衰减;而加载周期T变化对损伤速率V及固有频率ω的影响均十分显著,分别呈二次和三次曲线相关,加载周期是影响RC构件固有频率衰变的关键因素。

考虑竖向力作用下卷边PEC柱(弱轴)-钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架抗震性能研究

为研究PEC柱(弱轴布置)与钢梁部分自复位摩擦耗能型连接组合框架在竖向力作用下的抗震性能,文章按1:2的尺缩比例设计了1个1榀2层的框架结构试件模型,并利用有限元软件ABAQUS进行建模,进行了低周往复水平加载的有限元分析,基于模拟得到的滞回曲线、残余变形曲线、滞回耗能曲线以及刚度退化曲线,分析试件模型在加载过程中的自复位效果、耗能能力以及承载能力。结果表明:试件在加载至相对侧移角0.035 rad时,其卸载后的残余转角仍小于0.005 rad,该框架结构具有优良的自复位效果;在结构进入设计预定的承压型受力模式前,结构的耗能由连接处摩擦耗能提供,转化为承压型受力模式后结构主体构件进一步发挥作用并开始发挥材料耗能,较好实现了结构设计性态目标;在柱底铰接条件下,框架上层抗侧刚度大于下层结构,下层受力进程更快;竖向力作用下的摩擦T形件部分自复位连接组合框架有效实现了自复位效果、耗能能力和结构安全冗余度的有机统一。

拉压变轴力下小剪跨比预应力混凝土墙往复受剪试验研究

为了研究预应力混凝土(PC)剪力墙的抗震性能,提出剪力墙在拉压变轴力作用下的水平往复加载试验加载制度,完成3片剪跨比为1.0的预应力混凝土墙在恒定轴拉力、恒定轴压力和拉压变轴力作用下的水平往复加载试验,研究其破坏模式、滞回性能、承载力、变形能力、刚度和残余裂缝宽度,并与型钢混凝土(SRC)墙和普通RC墙的抗震性能进行了对比。试验结果表明:恒定轴拉力试验中,预应力混凝土墙发生了腹板剪切破坏;恒定轴力试验中墙体发生了斜压破坏;拉压变轴力试验中,墙体在压剪方向加载时发生剪压破坏。拉压变轴力加载导致预应力混凝土墙拉剪和压剪承载力分别降低了18.7%和10.5%。预应力混凝土墙在恒定轴拉力和拉压变轴力作用下的极限位移角为1.2%~1.6%,变形能力大于JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的弹塑性位移角限值(1/100);恒定轴压力试验中水平峰值荷载超过了墙体截面受剪承载力限值,出现斜压破坏,极限位移角仅为0.6%。预应力混凝土墙试件与SRC墙试件的刚度、承载力和变形能力接近,前者的残余裂缝宽度小于后者的,表现出更好的震后可修复性。由于预应力有效抑制了墙体水平贯通裂缝的形成、防止出现沿水平裂面的滑移破坏,因此在较大轴拉力水平时预应力混凝土墙比普通RC墙的抗侧刚度和承载能力均显著提高。总体来看,预应力混凝土墙抗震性能优良,是一种改善高层建筑中受拉剪力墙抗震性能的有效手段。

胶合木梁-柱摩擦型节点滞回性能研究

将摩擦型连接和形状记忆合金(SMA)板引入重型胶合木结构,提出了胶合木梁-柱摩擦型节点并研究了其滞回性能。分别以钢材和木材作为摩擦板材料,设计并制作了3个1∶2缩尺节点,开展了水平低周反复加载试验,获取了节点的典型破损模式和弯矩-转角滞回曲线,对比了节点的弹性转动刚度、峰值弯矩、耗能能力和残余变形。基于胶合木梁-柱摩擦型节点的工作机理建立了节点弯矩-转角滞回模型。结果表明:摩擦型节点主要发生SMA板受拉断裂,节点连接区域木材基本保持完好。相比普通螺栓钢填板节点,摩擦型节点的弹性转动刚度基本保持不变,峰值弯矩下降2%~17%,但各级位移加载幅值下节点耗能增加64%~278%,等效黏滞阻尼系数基本大于0.2,残余变形减小。采用钢制摩擦板的摩擦型节点残余变形更小,采用木质摩擦板的摩擦型节点的等效黏滞阻尼系数较大。胶合木梁-柱摩擦型节点的弯矩-转角滞回模型与试验滞回曲线吻合良好,表明其可用于工程结构分析。