钢-PVA纤维混凝土预制连梁抗震性能试验研究

为研究钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土(Steel-Polyvinyl Alcohol Hybird Fiber Concrete,简称SPHFC)预制连梁的抗震性能,对1个普通混凝土(RC)预制连梁试件和3个SPHFC预制连梁试件进行低周往复加载试验,分析预制连梁的破坏过程、破坏形态、滞回性能、刚度及耗能能力等抗震指标,研究连梁基体材料和截面宽度对其抗震性能的影响,阐明了SPHFC预制连梁的破坏机理.结果表明:RC预制连梁破坏时混凝土剥落现象严重,最终表现为剪切型破坏;SPHFC预制连梁破坏时几乎无混凝土剥落现象,充分发挥了纤维混凝土多裂缝开展的特点,最终发生弯剪型破坏;SPHFC预制连梁的承载力、延性、刚度和耗能能力均远高于RC预制连梁;分别增大SPHFC预制连梁基体强度或截面宽度,连梁承载力提高,延性和耗能能力略有降低.本文提出的新型SPHFC预制连梁各项抗震指标均显著优于普通RC预制连梁,且制作简便,轻质高强,便于预制吊装,可在装配式结构中推广应用.

箱形截面钢-混凝土组合连梁的抗震性能

对一种箱形截面钢-混凝土组合连梁展开研究,通过有限元模拟和理论分析对其屈服模式、抗震性能进行了深入探索。对不同参数取值下组合连梁的屈服模式进行对比分析,基于组合连梁长度与屈服承载力的关系,给出屈服模式的判定准则,研究了不同参数对组合连梁屈服模式的影响规律。结果表明:减小截面高度、钢腹板高厚比、钢材屈服强度、混凝土强度,增大剪跨比、钢翼缘宽厚比、截面高宽比等措施均使耗能梁段更容易弯曲屈服。轴向受压时,弯曲屈服型构件的延性普遍优于剪切屈服型构件;轴向受拉时,剪切屈服型构件的延性优于弯曲屈服型构件。剪切屈服型构件的弹性段刚度、屈服荷载、极限荷载以及能量耗散系数普遍大于弯曲屈服型构件。

通号电化科创大厦超限高层结构设计

通号电化科创大厦结构高度121.35m,采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系。结构设计采用了钢管混凝土外框柱、密肋楼盖及双连梁以达到更优的建筑使用空间。结合地层情况及摩擦型桩基的特点,基础设计采用了考虑桩土共同作用的设计思路,分别通过国内规范考虑承台效应的方法及参考国外文献的方法对桩土分担比例做了计算并按其结果进行了应用。本工程有多项不规则项,为超限高层结构。采用YJK和ETABS软件对结构进行了静力弹性分析,两种软件的分析结果较为吻合且均满足规范要求。采用Perform 3D软件对结构进行了罕遇地震下的动力弹塑性分析,根据分析结果对结构在罕遇地震下的抗震性能进行了评估,结构能够满足罕遇地震下预期的抗震性能目标。钢管混凝土柱与混凝土梁的连接节点为本工程的关键节点,针对该连接节点以往做法存在的问题,本工程设计了一种开大孔的连接节点并进行了节点有限元分析,结果表明节点具有一定的安全储备。最后,对密肋楼盖的建模模拟情况及计算结果进行了讲述。

钢板-纤维增强混凝土连梁抗震性能研究

为提升小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能,提出一种新方案,即钢板-纤维增强混凝土连梁,通过对内置钢板-混凝土连梁和钢板-纤维增强混凝土连梁试件进行低周反复加载试验,研究连梁的破坏过程及滞回性能.结果表明:钢板-混凝土连梁在加载过程中,主剪切裂缝发展明显,最终发生弯曲剪切型破坏,而钢板-纤维增强混凝土在加载过程中,相比较于弯曲裂缝,剪切裂缝发展缓慢,加载到中后期,剪切裂缝基本停止发展,表现出较好的变形能力,直至试件破坏钢板-纤维增强混凝土连梁试件整体保持形态完整,最终发生以弯曲控制为主的破坏.纤维的加入能够有效地限制混凝土裂缝宽度,保持试件的完整性,并能在一定程度上改善连梁的破坏模式.在此基础上,通过有限元软件ABAQUS对钢板-纤维增强混凝土连梁进行参数分析,对钢板-纤维增强混凝土连梁的抗震性能进行研究,探究跨高比、钢板配板率、纤维增强混凝土抗压强度、纵筋配筋率和箍筋配筋率等因素对其性能的影响,为其实际应用提供理论支持.

重载铁路单线32 m钢-混组合梁静动力性能研究

为促进“自重轻、施工快速便捷、经济性良好”的中小跨径钢-混组合梁在重载铁路领域的合理使用,针对单线32 m钢-混组合梁,采用通用有限元的方法开展静力性能研究,采用刚柔耦合的多体动力学方法进行车-轨-桥耦合动力性能研究。静动力性能分析显示,(1)单线重载铁路(30 t轴重)32 m钢-混组合梁可采用工字钢主梁高2.6 m、桥面板厚20 cm(横向支点40 cm)双工字钢组合截面型式;(2)双工字钢钢-混组合梁抗扭刚度较弱,在计算横向变形时应考虑截面畸变变形影响;(3)横隔梁布置间距宜根据施工阶段结构稳定性确定,不宜过小;(4)在列车速度<80 km/h、轴重<40 t时,车桥动力响应均在规范允许范围内。综合研究表明,在重载铁路领域使用中小跨径的钢-混组合梁具有可行性,研究结果可供类似工程参考。

锈蚀-疲劳耦合作用下钢筋混凝土梁挠度计算方法研究

为探究锈蚀-疲劳耦合作用下钢筋混凝土梁的结构力学行为及刚度退化规律,设计了3组不同应力幅作用的钢筋混凝土梁锈蚀-疲劳耦合持荷试验,分析了各试验梁的疲劳寿命及刚度演化规律。结果表明,钢筋、混凝土疲劳和钢筋的锈蚀耦合作用下,钢筋混凝土构件的疲劳寿命显著降低,疲劳梁和锈蚀疲劳耦合梁的挠度发展曲线均呈现“突增-稳定-突增”的变化规律,且锈蚀疲劳耦合梁在第二阶段的挠度发展速率要远大于同应力幅下的疲劳加载梁。该方法在既有规范基础上分别改进了现有疲劳梁和锈蚀疲劳耦合作用下结构的挠度计算方法,可以有效考虑钢筋疲劳作用、外荷载应力幅、混凝土模量退化、钢筋锈蚀等因素的影响,其计算值与试验值吻合较好,验证了该文提出的刚度计算模型的有效性。

基于车轨桥耦合模型的重载铁路预应力混凝土T梁剩余疲劳寿命分析

多跨预应力混凝土简支T梁桥在重载铁路线路中应用广泛,随着线路年运量的增长及大轴重长编组货物列车的运行,车桥动力响应加剧,桥梁发生疲劳破坏风险增大。为了解决这些问题,本文建立重载列车-钢轨-预应力混凝土简支T梁桥精细化分析模型,精确求解重载列车过桥时的车桥动力响应;采用雨流计数法统计分析桥梁普通受拉钢筋应力时程,获得疲劳应力谱;基于Miner准则和Corten-Dolan准则,计算典型疲劳列车单次过桥时的桥梁疲劳损伤;利用灰色GM(1,1)模型来预测线路未来年运量,并对预应力混凝土T梁疲劳损伤进行分析,对剩余寿命进行评估。研究结果表明:随着货车编组数量增加,列车过桥引起的桥梁动力响应峰值趋于稳定,仅应力时程中间周期性波动部分相应延长;由于考虑了结构非线性累积损伤的影响,在相同疲劳列车作用时,按照Corten-Dolan准则计算的桥梁疲劳损伤比按Miner准则计算的桥梁疲劳损伤大7.2%左右;4种典型疲劳列车(C_(64)-N-66、C_(70)-1-116、C_(80)-1-108、C_(80)-2-216)独立运送相同运量货物时引起的桥梁损伤之比为1?0.768?0.543?0.457;在线路容许条件下,宜优先开行大轴重且更长联编组的货物列车,在运量相同时可有效降低对桥梁的疲劳损伤;基于车-轨-桥精细化模型和Corten-Dolan准则,采用等效列车历史运营谱和未来运营谱来考虑年运量和疲劳列车大轴重长编组的发展趋势,可更精确评估重载铁路预应力混凝土简支T梁桥的剩余疲劳寿命。

应力状态对RC梁混凝土碳化损伤及承载力的影响

为研究应力状态对钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)梁碳化损伤及承载力的影响规律,制作了7根RC梁进行加速碳化环境与荷载耦合作用试验研究。将RC梁放入环境箱中,进行三点弯曲静力持荷条件下的7 d、14 d、28 d加速碳化试验,得到不同持荷时间下的RC梁受拉、受压不同区域的混凝土碳化深度,进一步开展加速碳化作用、加速碳化与荷载耦合作用后的RC梁三点弯曲试验,探讨应力状态时碳化深度对RC梁极限承载力的影响机制。结果表明:通过对RC梁受压、受拉区的混凝土碳化深度分析,发现压应力状态会抑制碳化反应的进行,而拉应力状态会促进碳化反应的进行,28 d后受拉区混凝土碳化深度比受压区增加了34.7%。混凝土碳化损伤导致抗压强度降低、钢筋锈蚀影响了试验梁的极限承载力,加速碳化作用28 d后RC梁的极限承载力下降了10.7%,加速碳化与荷载耦合作用28 d后RC梁的极限承载力下降了14.9%。

持续荷载和冻融耦合作用下SCCL抗弯力学性能试验研究

设计制作荷载-冻融耦合装置,以应力比、冻融次数为主要变量,以应力应变曲线、裂缝特征、极限荷载、挠度变形为主要评价指标,通过对5组10根自密实混凝土梁(SCCL)实际服役条件的模拟(荷载冻融耦合作用),研究其荷载冻融耦合作用后的抗弯力学性能。结果表明:(1)耦合作用下,自密实混凝土梁表面劣化程度明显增加,最大裂缝宽度与应力比值大小成正比;(2)当保持冻融次数为100时,混凝土拉应变与应力之间成正比关系,由此可知耦合作用在一定程度上可能改善了SCCL的延性;(3)极限荷载值整体呈现出先增加后减小的规律,当应力比为0.65时,混凝土梁发生脆性破坏,说明较高的应力比可能会改变自密实混凝土梁的破坏形式。

连梁金属阻尼器在大底盘多塔中的设计与应用

连梁作为剪力墙结构中的薄弱部位,在地震作用下往往破坏严重。因此设计了一种连梁金属阻尼器,介绍了连梁金属阻尼器的设计方法。为了研究金属连梁阻尼器的减震效果,针对合肥某大底盘多塔结构进行弹塑性时程分析,结构各指标均满足规范要求,但罕遇地震下连梁的破坏严重。在此引入剪切型金属连梁阻尼器,根据抗震性能及规范要求确定阻尼器的设计原则并确定了阻尼器力学参数的计算方法,利用有限元软件数值仿真的结果与计算值误差较小。将设计得到的阻尼器布置在破坏严重的连梁跨中,并对减震结构进行时程分析。结果表明:阻尼器能有效减轻连梁破坏,框架梁破坏也有一定程度减小;对于基底剪力、层间位移角及顶点位移均有不同程度的限制作用;满足小震下弹性大震下弹塑性的设计要求。

并列连梁型阻尼器在型钢混凝土结构中的应用分析

文中以海航豪庭二期C13地块2^(#)楼项目为例,对并列连梁型阻尼器在型钢混凝土结构中的应用进行了分析,通过对阻尼器及相关节点施工过程的描述和总结,为同类工程提供参考。

钢筋混凝土联肢墙小跨高比复合斜筋连梁抗震性能试验研究

钢筋混凝土联肢剪力墙或联肢筒壁中的连梁是抗震关键部件。小跨高比连梁因剪弯比高,不采取特殊措施难以满足高剪力条件下的高延性要求。现行设计规范使用的交叉暗撑连梁虽抗震抗剪能力及延性好,但钢筋绑扎困难;现行规范降低抗剪能力上限、强化配箍要求的普通配箍连梁则抗剪能力过低、延性依然不足。为此,有必要寻求一种不需内力或刚度折减的高抗剪能力、高延性、便于施工的小跨高比连梁设计方案。为适应小跨高比连梁的受力特征,提出一种由交叉斜筋和上、下L形斜筋复合配筋的新设计方案,并完成19个具有不同跨高比、不同剪压比和不同斜筋———L形筋用量比的足尺连梁低周交变加载试验。试验结果表明,采用新方案配筋的连梁具有良好的抗震性能;剪跨比为0.8~2.5的该类连梁在剪压比高达0.3及以上时仍具有不低于4.0~5.0的位移延性,且施工难度明显降低。这种新的连梁配筋方案可推荐用于高抗震等级的建筑结构。

香港现役钢筋混凝土连梁的抗震性能试验研究

通过５个钢筋混凝土连梁模型的伪静力试验,初步考察了香港地区未考虑抗震设防的现役钢筋混凝土连梁的抗震性能,讨论了不同设计参数对连梁抗震性能的影响,并与国外其他学者的试验结果进行了比较。

采用新配筋方案小跨高比抗震连梁的试验研究

洞口连梁是抗震联肢剪力墙塑性耗能机构的关键部件,但高延性小跨高比连梁的设计仍是国内外抗震钢筋混凝土结构中至今未能有效解决的问题之一。本文作者所在研究组提出的加设对角交叉斜筋及菱形斜筋的新配筋方案,经试验证明其抗震性能优良,且便于施工,是解决这一难题的有效出路。本文着重介绍所完成的第二批低配筋率构件的试验结果以及从中得出的主要规律。

不同连梁形式联肢剪力墙的静力弹塑性分析

建立12层钢筋混凝土联肢剪力墙结构分析模型,用两种不同的侧向载荷分布模式,分别对采用钢筋混凝土连梁和型钢混凝土连梁的联肢剪力墙结构进行静力弹塑性(Pushover)分析.在此基础上,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移和结构塑性铰分布)为参数评估其抗震性能.研究发现,在承载力相同时,型钢混凝土连梁比钢筋混凝土连梁的截面尺寸小很多,型钢混凝土连梁的联肢剪力墙抗震性能较好.

改善洞口连梁抗震性能的一种有效配筋方案

抗震钢筋混凝土剪力墙或核心筒壁的小跨高比洞口连梁属于两端刚接、反弯点在跨中的反对称弯曲深梁,剪弯比很大,至今国内外仍未找到一种既便于施工,又能保证剪切失效发生在连梁达到所需较大位移延性之后的有效配筋方案。通过四个足尺试验的低周交变加载试验,证实采用这类配筋方案的跨高比为1.0的连梁仍能普遍达到5.0以上的位移延性系数和良好的塑性耗能能力,且施工方便,对墙厚无专门要求。这一方案预计能为工程界提供一种改善小跨高比连梁抗震性能的有效措施。

装配式高层混凝土剪力墙结构新技术开发与示范

近几年,高层装配剪力墙结构在我国开始大量应用,新型体系、新型连接节点层出不穷。为了提供更好的抗震性能、更低的连接成本和更便捷高效的施工,结合合肥某预制装配剪力墙工程,系统介绍了中建MCB(multiple coupling beams)剪力墙结构体系的抗震体系、连接节点和BIM新技术研发与应用。

钢筋混凝土连梁的抗震性能研究

进行了3个剪跨比等于3.0的钢筋混凝土连梁模型的伪静力试验,结合前一批试验[1]的部分试验结果,考察了提高配箍参数、降低纵筋配筋率和增加核心钢骨对改善连梁抗震性能的效果。通过与其他学者的试验结果进行比较和分析,建立了连梁破坏位移角的回归计算公式。

钢连梁与混凝土剪力墙内埋钢暗柱式连接节点受力性能——试验研究

为研究钢连梁与混凝土剪力墙之间采用内埋钢暗柱式连接的受力性能,按照钢暗柱长度设计两组节点试件,分别为长钢暗柱节点和短钢暗柱节点,每组分别进行单调加载和低周反复加载试验。对比长、短钢暗柱节点的刚度和承载力,并分析长、短钢暗柱两种节点的不同破坏模式,发现长钢暗柱连接节点的破坏主要由剪力墙节点域钢暗柱腹板剪切屈服而破坏,而短钢暗柱连接节点破坏主要由于剪力墙钢骨附近的水平分布钢筋屈服而无法约束钢骨刚体转动。因此,长钢暗柱连接节点可以通过增加腹板厚度和高度来提高节点承载力,而短钢暗柱连接节点的承载力可以通过增加钢连梁与混凝土墙连接区域水平分布钢筋的直径或者减小钢筋间距来提高。

纤维增强混凝土对角斜筋小跨高比连梁抗震性能试验研究及受剪承载力分析

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,考虑连梁跨高比和对角斜筋配筋率的影响,在课题组前期试验的基础上,在对角斜筋上增设拉筋,制作3个纤维增强混凝土(FRC)对角斜筋小跨高比连梁试件,对其进行拟静力试验,分析连梁的破坏形态、滞回耗能、刚度退化以及延性等抗震性能。基于试验结果及小跨高比连梁的受剪机理,建立连梁受剪承载力计算公式。结果表明,在小跨高比连梁对角斜筋上增设拉筋之后,跨高比为1.25和1.5的连梁,由原来的剪切破坏变为弯曲剪切破坏,并提高了连梁的延性、抗损伤能力和耗能能力;提出的连梁受剪承载力计算公式的计算值与试验值吻合较好。