装配式局部活性粉末混凝土梁柱节点恢复力模型

为了验证所提出的装配式局部活性粉末混凝土框架梁柱节点的抗震性能,对4个足尺节点进行了低周反复荷载试验,在试验的基础之上,针对节点的连接特点,提出了强度和变形计算方法,构建了平顶的三折线骨架曲线理论模型.通过理论计算得到试验滞回曲线各阶段曲线刚度值,并拟合得到试件在低周往复荷载作用下各级加载、卸载刚度与加载位移角的关系,进而根据滞回规则建立恢复力模型.计算结果表明:通过理论计算所建立的三折线骨架曲线和滞回曲线与试验结果均吻合较好,能够较好地反映该类连接节点在各阶段的受力特点,为弹塑性分析和抗震设计提供理论依据.

考虑断裂损伤的足尺透榫节点抗震性能试验及恢复力模型研究

为研究断裂损伤对古建筑木结构透榫节点抗震性能及恢复力模型的影响,对3个足尺铁杉透榫节点模型进行拟静力试验,通过声发射测试确定节点临界荷载和临界能量释放率,分析节点断裂损伤模式、滞回性能,提出考虑断裂损伤效应的节点恢复力模型。结果表明:往复荷载下透榫节点破坏为变截面与榫颈局部断裂,变截面局部为RL、LT及RT型断裂,榫颈局部为LT与RT型断裂。负向加载松动程度对节点能量释放率影响较大,负向最大能量释放率相差217.48kN/mm。拔榫量随松动程度增加而降低,正向加载拔榫量最多降低33.72%,负向加载拔榫量最多降低35.53%。变截面裂纹贯通前,随着节点松动增加,正负向加载初始滑移增大,弹性刚度减小,屈服刚度变化不大;榫颈截面开裂后,随着节点松动增加,正向加载刚度减小,负向加载刚度变化不大。

高强方钢管高强混凝土纯弯构件恢复力模型研究

研究高强方钢管高强混凝土纯弯构件的恢复力模型,为该类构件的抗震设计和实际工程应用提供参考。进行6根高强方钢管高强混凝土纯弯构件的滞回性能试验研究,利用ABAQUS有限元分析软件建立大量精细化的数值计算模型,分析材料强度和含钢率对构件滞回特性的影响规律。随着钢材强度等级的提高,抗弯承载力近似呈线性增长,且随着含钢率的提高其线性增长速率增大;混凝土抗压强度对曲线下降段影响显著,强度越高,构件的脆性越大,延性相对越差;含钢率的改变对曲线弹性段刚度和抗弯承载力均有影响,且在不同钢材屈服强度作用下,其承载力随含钢率增大提高的幅度不同。确定了弯矩-曲率骨架曲线各特征点参数的计算方法,基于滞回准则,提出了适用于高强方钢管高强混凝土纯弯构件的恢复力模型。

CFRP及EWSS复合加固震损双层高架桥框架式桥墩恢复力模型研究

为研究碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)及外包型钢(Externally Wrapped Steel Section,EWSS)复合加固震损双层高架桥框架式桥墩的恢复力模型,对1榀原型对比试件、1榀无预损加固试件和2榀遭受不同地震损伤加固试件进行了低周往复加载破坏试验,获取了滞回曲线并提取骨架曲线,分析其滞回特性,提出一种弹性段和强化段为双折线、下降段为指数函数且考虑初始损伤的骨架曲线模型;采用试验数据回归拟合方法,定量描述了试件滞回曲线卸载刚度的退化规律,考虑了同级加载承载力退化和定点指向特征,建立了恢复力模型。研究结果表明:复合加固试件滞回曲线捏缩现象明显,呈倒S型,各滞回环分别相交于骨架曲线上正向、负向荷载为屈服荷载0.25倍的点,峰值荷载后EWSS产生包辛格效应;所提出的骨架曲线模型对中度震损和重度震损加固试件下降段指数函数的参数k建议取值分别为3.6和3.4;所建立的骨架曲线模型和恢复力模型计算结果与试验实测结果吻合较好,可为该类结构弹塑性地震反应分析提供依据。

反复荷载下圆钢管型钢再生混凝土组合柱恢复力模型研究

为建立圆钢管型钢再生混凝土组合柱的恢复力模型,对11根圆钢管型钢再生混凝土组合柱试件进行了低周反复荷载试验研究,考虑了再生骨料取代率、配钢率及钢管径厚比等不同设计参数的影响,分析了组合柱的地震破坏形态及滞回性能。基于组合柱的力学特征及曲线形状,提出了圆钢管型钢再生混凝土组合柱骨架曲线的三折线参数模型,采用理论推导与数据拟合的方法确定了组合柱骨架曲线的模型参数。在此基础上,给出了组合柱的滞回规则和卸载规律,构建了组合柱的恢复力模型,计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合良好,表明该恢复力模型较好地反映了反复荷载下组合柱的受力特征点及滞回性能,可为此类组合柱的推广提供技术参考。

钢梁贯通型装配式混凝土框架梁柱节点恢复力模型研究

为研究装配式混凝土干连接节点在地震作用下的动力特性,文章设计制作了6个新型装配式节点,通过改变面承板厚度、钢环箍厚度、面承板宽度和钢梁翼缘厚度进行试验,研究不同变量对节点抗震性能的影响。基于试验结果及加载过程中的试验现象,结合三折线模型对数据进行处理,拟合出计算骨架曲线,并在此基础上,结合滞回规则拟合出计算滞回曲线。将拟合所得计算骨架曲线和计算滞回曲线与试验所得曲线进行对比,吻合度均较好。结果表明:根据三折线模型拟合出的计算骨架曲线可以较好地反映该节点的受力特征;根据滞回规则得到的计算滞回曲线可以有效反映该节点的滞回性能。该恢复力模型可为该类装配式节点的抗震性能分析提供参考。

双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响

为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin这3种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用3种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向和双向位移下的恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用3种模型对一算例在双向风荷载下隔震层位移、顶点位移和顶点加速度3个指标的差异进行了分析。研究表明:3种模型模拟铅芯橡胶支座在单向循环位移、方形和偏置方形位移下恢复力的趋势基本一致;而模拟圆形和偏置圆形位移时,MSS模型双向恢复力形状与有限元结果不同,不能较为准确地模拟支座双向耦合行为,Casciati模型误差稍小于Harvey and Gavin模型。Casciati模型和Harvey and Gavin模型计算风振响应基本一致;对于横风向响应均方根,3种模型差距不大;对于顺风向隔震层位移、顶点位移和顶点加速度均方根,MSS模型稍小,而对于顺、横风向隔震层位移峰值因子,MSS模型稍大;对于顺、横风向顶点加速度峰值因子和双向与单向模型顶点加速度最值比值随风速变化规律,MSS模型与其他模型差异较大。基于双向耦合效应模拟及风振响应指标的差异,建议采用Casciati模型考虑双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响。

核心筒结构残余位移模型及恢复力模型研究

为了研究核心筒结构的残余位移及滞回特性,本文利用国内23个核心筒试件参数及拟静力试验结果,采用逐步回归分析建立了核心筒结构的残余位移预测模型,并据此给出了减小核心筒残余变形的措施与方法,基于三折线骨架模型,对屈服点、峰值点、极限点的荷载与位移进行计算分析,进而构建了核心筒结构的恢复力模型。研究结果表明:本文建立的核心筒结构残余位移预测模型与结构恢复力模型与试验结果吻合度较高,能够较为真实地反映核心筒结构的滞回特性,弥补了国内对于核心筒结构恢复力模型研究的不足,为核心筒在弹塑性分析领域以及残余位移控制方面提供一定理论依据。

预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩恢复力模型与滞回性能研究

为减小钢筋混凝土桥墩在地震中的损伤并且实现经济快速的震后恢复,提出一种新型预压碟簧自复位钢筋混凝土桥墩(PDS-SCCP)。文中对PDS-SCCP的整体构造和工作原理进行了详细介绍,并建立了反映其滞回特性的恢复力模型。采用ABAQUS建立PDS-SCCP的数值模型,并将ABAQUS计算结果与恢复力模型进行对比分析。结果表明:文中建立的恢复力模型能够较准确地描述PDS-SCCP的滞回特征;在往复荷载作用下,PDS-SCCP可以实现预期的工作机制,其塑性损伤集中于可更换耗能装置,混凝土墩身基本保持弹性,复位装置能够稳定地为桥墩提供恢复力。

蜂窝梁钢框架中柱节点抗震性能与恢复力模型研究

目的基于蜂窝梁钢框架中柱节点的抗震性能的研究,提出一种针对此类节点的恢复力模型骨架曲线,为此类工程实践提供理论依据。方法对18个蜂窝梁钢框架中柱节点模型进行数值模拟分析,以开孔率、开孔位置、孔型为变化参数,研究节点的滞回性能、承载性能、刚度退化、延性、耗能能力等抗震性能,建立一种针对此类节点的恢复力模型。结果圆形孔节点开孔位置为0.75~1倍梁高、正六边形孔节点开孔位置为1~1.25倍梁高,开孔率均为60%~65%时,可实现塑性铰外移,并对节点的承载力、延性和耗能能力产生明显的影响。所建立的恢复力模型骨架曲线与模拟曲线吻合较好。结论蜂窝梁中柱节点抗震性能良好,可实现梁铰机制。笔者提出的恢复力模型可为此类节点的弹塑性反应分析和工程抗震分析提供参考。

BFRP模壳不排水加固RC墩柱恢复力模型

为研究玄武岩纤维增强聚合物(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)模壳不排水加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)墩柱抗震恢复力模型,在拟静力试验基础上,采用OpenSees有限元软件对模壳加固墩柱进行数值分析,主要研究参数为填充层混凝土强度、模壳厚度、加固高度、轴压比。研究表明:填充层混凝土强度等级越高,墩柱抗震性能有所增强,但C40以上的填充层混凝土强度等级墩柱的抗震性能较为接近;模壳加固厚度较大墩柱的抗震性能优于厚度较小墩柱;当模壳加固高度较高时,墩柱的抗震性能较好,当加固高度大于2~3倍原墩柱塑性铰高度时,抗震性能提升效果趋于稳定;轴压比越大,墩柱的刚度退化较快,不利延性发展。后通过数据回归分析,建立了BFRP模壳加固RC墩柱恢复力模型,对比可知,恢复力模型与试验曲线拟合较好,能有效反映加固墩柱的滞回性能,可为此类结构的抗震性能分析提供参考。

废弃轮胎-砂地基抗震性能和恢复力模型研究

为研究废弃轮胎-砂构造地基的抗震性能,进行了6组轮胎-砂构造地基的拟静力试验,分析轮胎-砂单元体的堆砌方式、初始竖向荷载和碳纤维网片对构造地基的滞回性能的影响。在拟静力试验基础上用试验拟合法建立废弃轮胎-砂构造地基的恢复力模型。研究结果表明:废弃轮胎-砂构造地基的滞回曲线饱满,总体呈梭形,具有较好的耗能能力;轮胎-砂单元体错缝堆砌、增大随初始竖向荷载和增设碳纤维网片都有利于轮胎-砂构造地基参与耗能;轮胎-砂构造地基恢复力模型的滞回曲线计算结果和试验结果吻合程度较好,可以反映出试件的受力过程和主要受力特征。

圆环非线性恢复力的梁约束模型建模

圆环隔振器是一种以圆环结构为基础的非线性隔振器,圆环结构在压缩变形过程中会受到压力和环面拉伸的耦合作用,从而产生非线性恢复力,对圆环结构非线性恢复力的精确建模是研究隔振器性能的关键。将圆环结构等分为多段曲梁,利用梁约束模型对每段曲梁建立计及几何非线性的力-位移关系模型,结合曲梁间的力传递关系和几何约束关系,建立了圆环整体在压缩过程中的非线性恢复力模型,并计算了圆环变形过程中所有分段点处的正应力。通过电子伺服疲劳试验机对圆环结构在压缩过程中的恢复力进行了测量,验证了梁约束模型的建模精度。研究结果表明,利用梁约束模型可以表征圆环结构非线性恢复力特性,其建模精度与椭圆积分法相当,而模型表达式和求解过程都比椭圆积分法简洁。圆环在压缩量最大时正应力最大,此时最大正应力在圆环的上下端点。梁约束模型的建模精度随着分段数的增加而提高,当分段数大于12时,梁约束模型的恢复力计算误差小于2%。

锈蚀箍筋约束混凝土压弯构件恢复力模型优化

箍筋锈蚀后受其约束的钢筋混凝土构件承载能力、强度、刚度都降低,塑性、延性变差,影响了构件的抗震性能。研究基于恢复力模型,考虑到箍筋锈蚀后约束混凝土应力-应变关系的改变,建立锈蚀箍筋约束混凝土压弯构件的退化三线型恢复力模型,并进行有限元分析。结果表明,按照构建的恢复力模型计算得到的骨架曲线、滞回曲线与试验结果较为接近,由此得出该模型有效。

CFRP加固混凝土复合受扭构件的恢复力模型研究

为建立CFRP(碳纤维增强复合材料)加固混凝土复合受扭构件的恢复力模型,完成了一组CFRP加固混凝土柱在低周反复荷载作用下的复合受扭试验。考虑了混凝土强度、CFRP加固方式、箍筋配筋率对其滞回特征的影响。在此基础上,通过对试验数据的分析,确定扭矩-扭率骨架曲线特征点的计算公式,提出了反复加载下卸载刚度和强度退化率的确定办法,并建立了CFRP加固混凝土复合受扭构件的扭矩-扭率恢复力模型。按此模型得到的计算曲线与实验曲线吻合度较好,表明该恢复力模型可用于CFRP加固混凝土复合受扭构件的非线性地震反应分析。

带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁组合节点恢复力模型研究

楼板(指钢筋混凝土楼板,即RC楼板)作用使组合节点的梁柱线刚度比发生变化,对其承载力、破坏形态及滞回性能的影响均较大,而现有的恢复力模型均未考虑楼板初始刚度的影响。基于带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁组合节点拟静力试验,研究了试件的骨架曲线特征,提出了此类组合节点的三折线骨架曲线模型;考虑楼板对组合节点初始刚度的影响,分析了刚度退化和滞回规则,推导并建立了带楼板复式钢管混凝土柱-钢梁组合节点的恢复力模型,采用试验数据验证了该恢复力模型的正确性。研究结果表明:楼板作用对节点的初始刚度影响显著,同时提高了节点的极限荷载;文中建立的恢复力模型能较准确地反映该类组合节点的滞回特性。

部分无黏结螺杆连接梁柱节点的恢复力模型研究

为研究部分无黏结螺杆连接梁柱节点的抗震性能和恢复力特性,基于2榀高性能装配式框架结构的低周往复试验,分析典型边跨梁柱连接节点的破坏现象、滞回性能、骨架曲线、延性和变形能力等抗震性能指标;根据试验结果和理论分析,提出了四折线的节点弯矩-转角骨架曲线模型,并给出各特征点的计算方法;基于试验滞回曲线的特征分析,构建了节点的恢复力滞回规则,与骨架曲线构成节点的恢复力模型。结果表明:极限状态时,部分无黏结螺杆连接梁柱节点的节点区混凝土损伤程度较轻,节点的主要屈服机制为连接螺杆,节点整体工作状态良好;节点弯矩-转角滞回曲线捏拢明显,呈现出明显的转动变形滑移,节点耗能能力较差;节点转角位移延性系数介于3.94~6.21之间,2榀框架中节点的最大转角分别约为1/58和1/53,节点延性性能和变形能力良好;所提出的节点弯矩-转角骨架曲线模型和恢复力滞回模型与试验结果吻合良好,该恢复力模型可用于应用该类型连接节点的整体装配式框架结构的弹塑性分析。

装配式方钢管约束混凝土桥墩恢复力模型研究

采用ABAQUS通用有限元软件对装配式方钢管约束混凝土桥墩进行建模,计算了桥墩试件荷载-位移滞回曲线与骨架曲线特征值;以轴压比、长细比、约束系数、方钢管屈服强度、混凝土强度、钢管嵌入深度与桥墩边长比、嵌套钢管直径与桥墩边长比、嵌套钢管厚度与桥墩边长比为拓展参数,研究各参数对装配式方钢管约束混凝土桥墩荷载-位移骨架曲线的影响规律;借鉴钢管约束钢筋混凝土柱的计算框架,拟合得出装配式方钢管约束混凝土桥墩各特征值(弹性刚度、水平荷载峰值、峰值荷载位移与下降段刚度)的计算公式;该计算公式与有限元分析结果吻合良好,有限元分析值与公式计算值之比的平均值为1.004~1.035,均方差为0.133~0.162;选取实际工程对算法进行实例验证,计算结果与有限元数值吻合良好。

型钢混凝土柱恢复力模型试验研究

开展了6个1/2比例的型钢混凝土(SRC)框架柱试件的低周反复加载试验。重点考虑轴压力系数和配箍特征值对型钢混凝土柱变形性能和滞回特征的影响。在试验研究基础上,分析了滞回曲线特征,并确定了恢复力模型的滞回规则。通过对试验结果的回归分析确定了卸载刚度和反复加载下的强度退化率,主要考虑参数包括位移延性比和轴压力系数。恢复力模型的骨架曲线由弹性段、强化段和强度退化段组成三线形骨架曲线。骨架曲线采用基于截面条带法和按实验数据的统计回归分析方法确定,其强化段和强度退化段均考虑了轴压力系数的影响。从而建立了能够考虑轴压力系数对滞回特性影响的型钢混凝土柱剪力-侧移恢复力模型。

型钢混凝土柱粘结滑移本构关系与粘结滑移恢复力模型

进行了弯矩、轴力、剪力共同作用下型钢混凝土柱的粘结滑移性能试验。以试验所得的粘结应力-滑移关系曲线为基础,定义了三个特征粘结应力点,并提出了特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式,建立了型钢混凝土柱距柱底50mm处的基准粘结滑移本构模型。以基准粘结滑移本构模型为基础,引入反应不同位置粘结应力和滑移分布差异的位置函数,建立了型钢混凝土柱任意位置的粘结滑移本构关系。综合考虑反复荷载作用下型钢混凝土柱粘结强度、滑移刚度退化规律,建立了型钢混凝土柱粘结滑移恢复力模型,提出了恢复力模型中骨架曲线、加卸载刚度的确定方式,加卸载路径、强度衰减规律以及滞回环规则。研究结果为型钢混凝土柱考虑粘结滑移的有限元分析和地震反应全过程分析提供了必要条件。