RC框架梁端负弯矩纵筋部分置于梁侧楼板对性能的影响及构造问题分析

为适应建筑多功能、大跨度、重荷载、高抗震的发展要求,框架梁端部负弯矩纵筋配筋率通常较高,节点区钢筋过于密集,混凝土施工质量不易保证,对结构综合性能有不利影响。先对梁端负弯矩纵筋部分设置于梁侧楼板内(简称APNRFS)的布筋方式进行阐述,然后基于试验结果分析探讨了该配筋方式对结构性能带来的变化及相关构造问题。研究表明:梁端采用APNRFS布筋方式一般不会降低框架梁的承载力;梁端的弯曲变形能力和结构抗震性能有一定提高;移至板内的梁负筋布置宽度宜小于有效翼缘宽度范围;移至板内的梁端负筋宜同时兼作楼板负筋;横向分布筋参与受力,设计中应适当增配。

FRP筋混凝土双向板冲切强度公式评估

为评价现有FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的精度,采用数理统计的方法对收集到的38组FRP筋混凝土双向板冲切强度试验数据进行评估。结果表明,影响FRP筋混凝土双向板冲切强度的主要因素有混凝土强度、临界冲切截面周长、有效板厚、FRP筋配筋率及其弹性模量、尺寸效应;在所评价的10个计算公式中,规范公式的预测结果大多比较保守,且其精度均低于文献公式;Ospina公式预测结果与试验结果最为接近,且精度最高,预测结果与试验结果比值的均值为1.03,标准差为16.04%,变异系数为15.53%。研究结果为FRP筋混凝土双向板冲切强度计算公式的进一步优化提供了参考。

起波配筋混凝土框架结构的抗内爆性能数值模拟

人工塑性铰在框架结构抗震研究中已经得到广泛应用,其能够控制梁塑性铰出现的位置,避免框架结构在地震中出现梁柱节点破坏而发生连续倒塌,实现“强柱弱梁”的设计目标。一种新型起波钢筋构造的人工塑性铰为结构抗爆设计提供了新的思路。现有的结构静载试验表明,起波钢筋兼具优异的变形性能和较强的极限承载力。采用简化混合建模的方法,基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对采用不同起波配筋方案的钢筋混凝土框架结构进行数值模拟。研究结果表明:在爆炸荷载作用下,起波配筋梁能有效地吸收冲击力,降低支座反力,推迟反力峰值出现时间,保护梁柱节点,将破坏限制在梁板构件,从而防止结构发生连续倒塌。

基于适用性试验的无机植筋锚固性能研究

现行植筋技术规程要求植筋过程应确保植筋孔干燥、无灰尘,但并非所有工程都能保证植筋条件达到规范要求。为研究植筋安装条件能否影响植筋锚固性能,参照欧洲的建筑紧固件锚栓规范ETAG 001设计植筋胶适用性试验,包括清孔效果试验和孔洞淹水试验。设计植筋直径为12mm和20mm,锚固深度为10d、15d和20d(d为植筋直径)的18组植筋拉拔试件,通过拉拔试验探究钢筋直径、锚固深度及植筋安装条件等因素对植筋锚固性能的影响。试验过程中测量植筋的应变及荷载-位移曲线。试验结果表明:安装条件对无机植筋锚固性能造成不同程度的影响。锚固深度为10d时适用性试验组的极限拉拔荷载最小约为对照组的54.90%,且破坏形式由混合破坏转变为钢筋拔出破坏;随着锚固深度的增加,安装条件对植筋锚固性能的影响逐渐减小,当深度达到20d时,适用性试验组的极限拉拔荷载与对照组相差小于10%。通过拉拔试验过程中钢筋应变的测量和计算,可知植筋试件在拉拔试验过程中粘结应力分布是不均匀的,粘结应力峰值靠近植筋加载段且峰值大小约为其他测点的1.5倍;此外,安装条件对不同试验组粘结应力的分布影响较小。

基于腔体单元和Rebar单元的空气弹簧性能分析

建立了空气弹簧有限元离散模型,研究了空气弹簧内压-位移、容积-位移、最大外径-位移以及载荷-位移关系,仿真结果与实测结果对比表明,两者具有很好的一致性。研究了工作高度和帘线角度对空气弹簧承载能力、刚度特性以及空气弹簧在工作过程中直径变化的影响,结果表明空气弹簧的工作高度和帘线角度是影响空气弹簧性能的重要因素。

基于rebar单元的载重子午线轮胎模型建立及验证

运用ABAQUS非线性有限元分析软件并基于rebar单元建立12.00R20载重子午线轮胎有限元分析模型,同时进行装配、充气和静态加载仿真模拟分析。对比轮胎载荷-下沉量仿真模拟和试验结果,证明了模型建立的有效性。该模型有助于进一步分析轮胎的力学特性。

基于rebar单元的航空轮胎模型建立与分析

运用ABAQUS非线性有限元分析软件并基于rebar单元建立H44.5×16.5-21型航空轮胎有限元分析模型,同时进行装配、充气和静态加载仿真模拟分析。着重研究了二维轴对称模型充气后各部位产生的变形量、变形分布规律,获得了充气轮胎的断面和半径变化量。并分析了充气轮胎各层帘布和橡胶产生的应力和应变。证明了建模的有效性。

叠合板式综合管廊侧墙连接节点面外抗震性能试验研究

叠合板式综合管廊属于半装配式结构,其接缝数量少,抗渗性能优越,应用前景广泛。为了研究采用灌浆套筒连接和浆锚搭接连接两种连接方式的叠合板式综合管廊侧墙在面外荷载作用下的抗震性能,该文开展了采用两类连接方式的足尺侧墙模型的面外低周反复试验,并与管廊现浇侧墙构件作对比。通过分析试件破坏模式、裂缝分布以及受力性能指标,初步揭示了不同连接方式对叠合板式侧墙面外抗震性能的影响。研究表明:叠合板式试件与现浇试件抗震性能基本一致,滞回曲线均较饱满,极限承载力与刚度退化规律基本一致,满足装配式结构等同现浇的抗震设计要求;两类叠合板式管廊侧墙试件延性系数分别为7.05和8.50,均具有良好的面外延性,满足我国抗震设计规范中变形能力要求;采用浆锚搭接连接的叠合板式试件与采用灌浆套筒连接的叠合板式试件相比,滞回曲线更加饱满,变形能力好,但峰值抗侧承载力低,相同侧向位移下损伤破坏严重;两种连接方式的均可有效传递钢筋应力直至构件破坏。

基于改进YOLOv8的轻量化钢筋端面检测算法研究

【目的】解决端面密集、直径尺度不统一、端面边界粘连、端面与背景融合以及端面之间存在遮挡等问题下的钢筋精确计数。【方法】提出了一种改进的轻量化YOLOv8模型框架,引入了空间和通道重建卷积模块(SCConv)和针对小目标检测的归一化Wasserstein距离(NWD)损失函数。【结果】消融试验的结果表明,SCConv模块可以在大幅减少网络参数的情况下保持网络性能,而NWD损失函数可以有效提高钢筋端面检测模型的精度,为高精度、轻量化的钢筋计数问题提供有效的解决方案。

LDHs-BTA的制备及其对钢筋的阻锈性能

采用焙烧-还原法制备了苯并三唑改性水滑石(LDHs-BTA)并对其进行了表征,同时通过电化学阻抗谱测试和氯离子吸附试验探究了LDHs-BTA对钢筋的阻锈性能.结果表明:LDHs-BTA能够有效提升模拟混凝土孔隙溶液中钢筋的耐腐蚀性能;LDHs-BTA通过层间BTA^(-)与Cl^(-)之间的离子交换,实现了对Cl^(-)的吸附,其吸附过程符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为308.41 mg/g;当LDHs-BTA掺量为0.5%时,钢筋锈蚀的临界Cl^(-)浓度显著增大,从0.02 mol/L提升至0.10 mol/L.

高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

提出一种用于装配式剪力墙结构的螺栓连接的干式连接方法,即预制墙板上预埋钢件,上、下层墙体通过高强螺栓和预埋钢件进行连接。为研究高强螺栓连接装配式混凝土剪力墙的抗震性能,对1个现浇试件和2个高强螺栓连接试件进行拟静力试验,对试件的破坏特征、滞回性能、变形能力、承载能力、耗能能力及延性等进行分析。结果表明:高强螺栓连接装配式剪力墙有效实现了剪力墙构件的工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,抗震性能良好。现浇试件RCSW、钢筋焊接试件DCSW1、钢筋环绕型试件DCSW2的极限位移角分别达到了1/60、1/60和1/41;钢筋焊接试件DCSW1的裂缝开展形态、受力性能及破坏形态与现浇试件RCSW相似,耗能曲线基本一致,耗能能力接近;钢筋环绕型试件DCSW2的屈服荷载、峰值荷载和极限荷载均小于RCSW和DCSW1,墙体塑性变形偏小,耗能能力偏低。

基于REBAR模型的空气弹簧有限元分析

利用 MARC非线性有限元分析软件建立空气弹簧有限元模型 ,帘线增强结构采用 REBAR单元 ,计算研究了胶囊基体和帘线增强各自的应力情况 ,分析了帘线材料参数对胶囊强度和刚度的影响。

基于黏聚力模型的螺纹钢锚杆拉拔数值模拟

为研究螺纹钢锚杆锚固结构变形破坏机理,采用ABAQUS软件建立锚固结构轴对称数值模型,基于黏聚力模型,开展数值试验,获得锚固结构拉拔过程中锚杆变形、荷载以及锚固体位移场分布演化规律。试验结果表明:在相同的拉拔位移下,小肋间距锚杆也能够承受更高的拉拔荷载,表明小肋间距锚杆对巷道围岩变形的承载能力更强;在锚杆拉拔过程中,随着拉拔位移的增加,岩体破坏和离层区域呈倒碗形向岩体深部扩散,当拉拔位移增加至9.06 mm后,岩体锚固段末端处位移增速加大,岩体的最大位移为4.79 mm,出现在锚固段端口处,最终导致锚固段基体破坏;锚杆轴力与锚杆肋间距呈负相关,锚杆的轴力随着肋间距的减小而增加。

界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱抗剪性能研究

为研究界面焊接环向钢筋的钢管混凝土叠合柱的抗剪性能,以环向钢筋的布置间距和直径为研究参数,对6根叠合柱试件进行了横向剪切静力试验和数值模拟,分析了各参数对试件的破坏过程、破坏形态、荷载-跨中挠度曲线以及抗剪承载力的影响规律。研究结果表明:界面环向钢筋布置方案不同的叠合柱试件破坏形态基本相同,均发生斜压破坏;试件的受力过程可划分为弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段和破坏阶段四个阶段;随着界面环向钢筋布置间距的减小,试件的抗剪承载力提高显著,最大增幅达22%;增大界面环向钢筋的直径可提高试件的抗剪承载力,但作用效果有限,最大增幅仅为6.1%。通过试验数据对有限元模型的有效性进行验证,并进一步分析了不同阶段有限元模型的应力状态,明确了此类叠合柱的受剪机理。

碳化条件下混凝土中钢筋腐蚀pH阈值研究

目的 确定碳化条件下几种典型缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋的腐蚀pH阈值范围。方法 采用电化学阻抗谱法,对不同pH、不同配制方法的缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中的钢筋试片进行电化学测量,选用不同的等效电路进行拟合,对测量中钢筋试片发生的电化学过程进行简要阐述。结合阻抗谱测量结果、等效电路拟合结果及工作电极典型宏观形貌,判断钢筋试片腐蚀状态,给出不同溶液对应的钢筋腐蚀pH阈值范围。结果离子环境不同,各缓冲溶液及模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀pH阈值均存在一定差异,位于9~10.5不等。结论 混凝土碳化引入的HCO_(3)^(–)和CO_(3)^(2–)对钢筋腐蚀有促进作用。混凝土孔隙液pH越低,钢筋腐蚀越容易发生。因此,仅根据pH判断混凝土中钢筋腐蚀状态的方法并不可靠。

爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁吸能能力有限元分析

文中分析爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的能量吸收能力,对比说明起波钢筋混凝土梁的抗爆性能。首先,分别建立普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的有限元模型;然后,设置先爆炸加载后四点弯曲加载的荷载组合,变化起波矢高、起波角度、TNT当量、钢筋和混凝土强度等参数,对比研究不同参数组合下普通钢筋混凝土梁和起波钢筋混凝土梁的整体损伤过程,并重点分析了起波钢筋的塑性铰的形成发展过程;同时,计算不同参数组合下两种钢筋混凝土梁的能量吸收值,对比两者的能量吸收能力。研究表明爆炸损伤后起波钢筋混凝土梁的吸能能力高于爆炸损伤后普通钢筋混凝土梁的吸能能力,起波矢高越高、起波角度越小、钢筋和混凝土强度越高、TNT当量越小,起波钢筋混凝土梁的残余吸能能力越强。

基于钢筋实际应力状态的基础不均匀沉降地下车库加固方法

某地下车库在降水作业时,将勘探孔改为降水井,引发突涌现象,导致基础底部脱空,筏板产生不均匀沉降,上部结构开裂严重。通过ABAQUS建立地下车库的实体模型,模拟承重结构的变形和损伤,探明地基不均匀沉降对承重结构的影响。结合现场实测结果、数值模拟结果及《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)推荐公式,获取承重构件受力钢筋的实际应力状态,为结构加固设计提供依据。最后,采取加大截面、粘贴碳纤维布等方法对该车库承重构件进行了加固处理,加固方法可为类似工程提供借鉴。

胶合木与钢筋桁架混凝土板界面连接抗剪性能试验研究

为提高构件预制率,将钢筋桁架楼承板应用到传统的木混凝土组合梁中,形成一种新型组合结构——木钢筋桁架混凝土组合梁。基于木混凝土组合梁中常用的螺钉、榫钉和植钢板连接,对采用钢筋桁架楼承板的木混凝土界面连接的抗剪性能进行了推出试验,并与普通配筋的木混凝土界面连接的抗剪性能进行了对比。推出试验结果表明:与混凝土板采用普通配筋的推出试件相比,引入钢筋桁架楼承板后,不同连接方式下新型组合梁推出试件的界面连接抗剪承载力和滑移刚度得到明显提升。本文所提出的新型组合梁在提高构件工业化水平和施工效率的同时,其界面连接的抗剪性能得到明显改善,有利于促进木混凝土组合结构在木结构领域的应用。

预制柱编码标注与平面整体表示方法研究

依据《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)和《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T51231-2016)提出的预制柱构造设计原则,分析钢筋套筒灌浆连接装配式混凝土预制柱的构造措施,将预制柱的信息要素归纳为总体信息、类型信息、几何信息、钢筋信息、预埋件信息和其他信息,探索构件及其连接通用构造规则,实现构造标准化,在柱平面布置图上标出台模面和装配方向,规定构件的局部坐标系,通过编码表达预制柱,替代构件详图,实现装配式混凝土柱的平面整体表达。

大跨曲线矮塔斜拉桥主梁锚固区蝶形应力区及优化配筋研究

为了探究曲线矮塔斜拉桥主梁局部锚固区受弯扭耦合效应的影响,优化局部配筋方案,以王家河大桥为工程背景,从应力、变形及预应力施加效率3个层面,对成桥和最大悬臂工况下直桥和弯桥局部节段模型开展对比计算,提出弯扭耦合效应造成的锚固区蝶形剪应力集中区域。结果表明:弯扭耦合效应增大了锚固区主梁各构件的主拉应力;同时,增大蝶形剪应力集中区域的面积约40%,在该区域可采用非对称配筋方案,适当增加锚固处弯曲侧抗剪钢筋比例;弯扭耦合效应会使主梁锚固区横向位移明显增大,增幅接近30%,但对挠度无显著影响;弯扭耦合效应下主梁锚固区预应力施加效率小幅度提升,在配束计算时应予以考虑。