基于应变的受弯与压弯钢构件抗震性能评价方法研究

在基于性能的抗震设计中,以弹塑性分析方法对构件进行抗震性能评价至关重要,而构件性能评价指标的选择与所采用的分析方法密切相关。以受弯与压弯钢构件为研究对象,对比了弹塑性分析中基于弯矩-转角、弯矩-曲率、应力-应变三种力学模型的模拟方法,并分析了与之对应的转角、曲率、应变三类评价指标的应用特点。在介绍相关试验和研究成果的基础上,对比分析了循环加载和倒塌一致性加载模式下构件变形能力的差异,同时综合考虑截面宽厚比等级和轴压比等因素,提出了基于应变指标的钢构件性能评价准则。通过平面钢框架算例,介绍了所提出的钢构件抗震性能评价方法的应用方法和特点,并与FEMA-356基于转角指标的评价方法进行了对比,两者结果表现较为一致。提出的基于应变的钢构件性能评价方法,可方便地应用于基于纤维单元的数值模型,具有较好的适用性和理论基础,对完善我国钢结构性能评价体系、进一步推广性能化设计在钢结构中的应用具有重要意义。

高强轻骨料混凝土深受弯构件剪切损伤演化与服役性能研究

偶然的超越荷载、长期的环境侵蚀及温度变形等易导致深受弯构件斜截面的服役能力降低,出现开裂,影响正常使用。完成15根高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能全过程试验,系统研究了剪切荷载作用下的损伤演化规律,分析了剪跨比、加载板宽度和截面高度对构件受剪服役能力的影响,基于裂缝发展趋势建立裂缝宽度与荷载水平的宏观对应关系,探讨了相关规范中正常使用阶段斜裂缝宽度限值对该类构件的适用性。研究表明:随剪跨比和加载板宽度增大,试件最大斜裂缝宽度呈增长趋势,且配置足够数量的水平和竖向腹筋能够有效抑制深受弯构件的斜向开裂,试件名义斜向开裂强度和最大斜裂缝宽度均受尺寸效应影响较小;受剪全过程中试件的宏观剪切裂缝宽度与相应承担荷载水平呈现显著对应关系,且基于普通混凝土深受弯构件试验数据建立的服役性能评价指标可用于高强轻骨料混凝土深受弯构件服役性能预测;按我国规范中最小腹筋配筋率设计的高强轻骨料混凝土深受弯构件难以满足斜裂缝宽度限值要求,建议适当增大腹筋最小配筋率。

钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制下的钢筋应力

在分析规范中裂缝宽度计算公式所考虑的影响因素后,通过推导钢筋混凝土受弯构件以限制钢筋应力来实现裂缝宽度控制的方程,结合裂缝宽度限值和影响因素典型取值,得到钢筋应力限值的简化计算公式。只要钢筋应力限值达到要求即可实现裂缝宽度控制,可避免对荷载作用下裂缝宽度的验算。最后比较分析了各种规范的计算结果。

粘贴钢板加固RC梁受弯裂缝宽度计算方法

为控制粘贴钢板加固钢筋混凝土(RC)梁的裂缝宽度,对梁加固前、后受弯裂缝产生的机理进行了分析,并通过6根粘贴钢板加固RC简支梁加载的全过程试验,观察裂缝的扩展规律.在RC梁裂缝宽度现有计算方法的基础上,给出了分阶段计算RC梁受弯裂缝宽度的方法和表达式,并对不同受力阶段裂缝宽度的理论计算值与试验结果进行了比较.研究表明:RC梁在开裂状态下粘贴钢板加固后,由于加固前后截面几何性质和受力状态改变,在荷载作用下原有裂缝首先扩展;最大裂缝宽度应按加固前和加固后分别计算,然后迭加,才符合梁的实际受力情况;最大裂缝宽度发生在原钢筋重心附近梁侧面原有裂缝处,而非新裂缝处.

受弯构件开裂后的结构性能研究

很多混凝土结构在建设和使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象,而板、梁等受弯构件出现裂缝的情况更为突出。通过对裂缝出现的原因分析可知,大部分均为非受力裂缝。裂缝的出现对于构件的结构性能造成的影响程度是论文的主要研究内容。通过多个实验数据及对结果的分析,得出大部分裂缝对受弯构件的结构性能不会造成较大影响的实验结论。

钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制

简要介绍了我国结构设计规范和美国设计规范中对钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制方法的差别,讨论了各规范中计算公式的背景,分析了裂缝宽度的影响因素,为设计中简便、安全地控制裂缝宽度提供了参考。

玄武岩纤维网增强钢混构件的试验研究

本文进行了一批玄武岩纤维加强大保护层钢筋混凝土梁的受弯开裂试验,来探讨在保护层中加入玄武岩纤维网对钢筋混凝土梁的抗裂性能、裂缝扩展情况的影响。研究表明,玄武岩纤维网对提高钢筋混凝土梁的抗裂性能有着优良的效果。

黄口堰水库灌区渡槽设计研究

黄口堰水库灌区龙角上渡槽总长169 m,是1座矩形简支钢筋混凝土渡槽。在龙角上渡槽的设计中,对不同的断面型式进行了结构内力计算,以验证设计断面的合理性,并探讨了不同槽身断面、跨度对槽身抗裂性能、弯曲性能的影响。

受弯钢构件基于曲率的延性评价指标研究

钢构件的变形评价是钢结构抗震性能化设计中的重要内容。目前已有标准中通常采用弦转角作为受弯构件的变形评价指标,但该指标主要适用于集中塑性铰模型,且计算时需考虑构件受力与边界条件,应用不便。对于应用日益广泛的分布塑性区模型和纤维模型,曲率更易提取且计算方便,但相关延性评价指标研究尚不充分。以H形截面受弯钢构件为研究对象,提出更易于应用的基于曲率的延性评价指标,即曲率延性系数。通过9个截面等级为S1~S4级的典型试件循环加载试验,以及154个考虑截面翼缘宽厚比、腹板高厚比和截面高宽比等参数的有限元模型,研究了受弯构件在循环荷载作用下,不同因素对曲率延性系数的影响,并通过回归分析提出了曲率延性系数的计算式。根据GB 50017—2017《钢结构设计标准》的受弯构件截面等级分类,确定了各等级截面受弯构件曲率延性系数限值。研究结果表明:截面翼缘宽厚比与腹板高厚比均对构件曲率延性系数产生影响,且两者相互耦合;对截面等级S1~S4的受弯钢构件,采用回归分析提出的曲率延性系数经验计算式得到的计算结果与试验和有限元分析结果均有较高的吻合度;确定的不同截面等级的曲率延性系数限值,可用于弹塑性分析中判断构件的延性需求。

CFS加固开裂混凝土受弯构件的抗弯性能研究

针对加固时已卸载的混凝土受弯构件开展碳纤维布(CFS)加固性能研究。共进行了17根混凝土梁的试验,包括2根对比梁和15根CFS抗弯加固梁。研究了开裂程度、CFS加固层数对加固构件的破坏形态、承载力等力学性能的影响。总结了CFS加固开裂混凝土受弯构件时曾加荷载的上限范围,给出了CFS加固合理用量的建议。