U型粘钢加固预应力混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨不同损伤程度、粘贴钢板厚度和高度、有效预应力大小和加载方式等对粘钢加固部分预应力混凝土梁抗弯性能的影响,进行2片普通钢筋混凝土(RC)梁以及8片部分预应力混凝土(PPC)梁的U型粘钢加固抗弯试验和数值分析。结果表明:采用U型粘钢加固部分预应力混凝土梁能够有效抑制裂缝的扩展,显著提高加固部分预应力混凝土梁的正截面抗弯承载能力;部分预应力混凝土梁损伤后加固,其屈服荷载和刚度较未损伤加固梁均有不同程度的降低;初始有效预应力水平主要影响使用阶段的抗弯性能;非线性有限元模型能够预测U型粘钢加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;在实际工程中建议梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3为宜。

外包U形钢与混凝土组合梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能分析

对外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱的连接节点进行有限元分析,采用ANSYS有限元分析软件对组合结构一种节点形式进行三维实体建模,研究其在低周反复荷载作用下的延性性能、耗能能力,得到构件的应力分布、节点的极限承载力、滞回曲线等计算结果。结果表明,组合节点承载能力强,刚度大,稳定性好,破坏形式为正截面受弯破坏,但耗能能力不强。

锚焊U形钢板加固钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

设计了3根锚焊U形钢板加固的混凝土梁试件,并进行了四点弯曲加载试验,获得试件的破坏形态、荷载-挠度曲线、钢板和混凝土界面滑移情况以及各材料在加载过程中的应变发展情况,分析了加固梁的受力模式。采用有限元软件ABAQUS分析配筋率、抗剪螺栓间距、抗屈曲螺栓数量和钢板厚度对加固梁性能的影响特征和变化规律。试验结果表明,锚焊U形钢板加固混凝土梁的破坏模式属于延性的弯曲破坏,且整体性良好。有限元分析结果表明,配筋率越高的构件,加固效果越差;增加翼缘抗剪螺栓间距、梁底抗剪螺栓间距和腹板抗屈曲螺栓数量可以限制钢板的滑移和屈曲失稳,一定范围内能增加梁的极限承载力;加固钢板越厚,加固梁的刚度和承载力越大,并且钢板厚度的不同对梁的屈服变形和极限变形均有一定的影响。

外包U型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱隔板贯通节点试验

对一种新型外包U型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱隔板贯通节点形式进行低周反复荷载下的试验研究,并用ABAQUS对该试验节点进行有限元分析.有限元模拟得出节点的破坏位置、应力分布、滞回曲线等抗震性能和试验得出的结果基本一致.在有限元基础上,考察U型钢梁壁厚、钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对节点抗震的影响.结合试验破坏现象,对节点构造不足之处加以改进.结果表明:U型钢梁壁厚对节点抗震性能有显著影响,钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对抗震性能影响较小;相比于单一地提高材料尺寸,合理的构造措施可以更有效率地提高节点的抗震性能,充分发挥组合材料的优越性,提高材料利用的效率,节约工程成本.

波纹钢板组合框架节点抗震性能试验研究

基于波纹钢-钢管混凝土组合柱与U形外包波纹钢-混凝土组合梁,以“强节点弱构件”的设计原则提出了一种施工便捷、传力明确的节点连接方式。对中节点试件进行了低周往复加载下的拟静力试验,分析了节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、延性、梁端塑性铰区以及节点核心区关键部位钢材的应变变化,通过有限元软件对节点进行模拟,并与试验进行对比发现二者吻合较好。研究表明:试件最终破坏的位置为梁端理想塑性铰区,节点核心区域未发生明显破坏,实现了塑性铰的外移;试件滞回曲线饱满,等效黏滞阻尼系数为0.206,延性系数为3.67,说明试件具有较好的耗能能力以及延性。节点域钢材各位置应变分布均匀,传力效果良好,节点核心区未屈服,梁下翼缘塑性铰区应变达到屈服应变,节点工作性能良好,能有效传递弯矩以及剪力。

钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板在H型钢梁上的支承长度分析

通过分析装配式钢结构住宅建筑中,钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板,在H型钢梁上支承长度的下列影响因素:①在受力第一阶段,预制底板板端的局部承压;②预制底板的制作偏差;③预制底板的施工安装偏差;④在保证H型钢梁上两侧预制底板间,现浇混凝土浇筑质量的前提条件下,两预制底板间的最小距离;⑤施工过程中,在保证不漏浆的前提条件下,预制底板在钢梁上的最小搁置长度。同时针对钢筋桁架叠合楼板的预制底板在第一阶段板端的局部承压,采用有限元模型分析和《混凝土结构设计规范》中局部承压公式进行验算,确定满足局部承压所需的支承长度。最后提出了钢筋桁架混凝土叠合楼板的预制底板在H型钢梁上的支承长度的设计建议值。

锈蚀钢筋混凝土梁粘贴钢板加固试验研究

制作了7根配筋率为0.81%的钢筋混凝土适筋梁,模拟既有钢筋混凝土结构在受荷后的实际状况,对其中的6根梁经预裂加载后采用电化学方法进行快速锈蚀,锈蚀试验按钢筋锈蚀率3%、6%和9%分为3组。采用粘贴钢板法对每组中的1根锈蚀钢筋混凝土梁进行了加固处理。通过加载对比试验研究表明:粘贴钢板加固锈蚀钢筋混凝土梁的正截面应变符合平截面假定,且正常使用性能得到明显改善、承载力达到了预期增强效果。粘贴钢板有效地减小了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝宽度和延伸高度,挠度变化呈现弹塑性变形特征,延性破坏特征明显。加固梁基本上发生钢筋钢板屈服后的受压区混凝土压碎破坏,其承载力受钢筋锈蚀率的影响较小。采用U型钢板箍辅以螺栓锚固梁底的粘贴钢板,是保证粘贴钢板与锈蚀钢筋混凝土梁协同工作的必要措施。

预制装配式框架节点抗震性能数值分析

为了研究预制装配式钢骨混凝土框架节点抗震性能,以3根预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱节点试验研究为基础,通过数值模拟的方法对框架梁柱节点进行分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。在此基础上,采用相同的数值分析方法,探讨加载点与梁边缘的距离、轴压比和纵筋与钢骨屈服强度等参数对新型预制装配式钢骨混凝土框架节点抗震性能的影响。研究结果表明:轴压比和纵筋屈服强度对新型预制装配式钢骨混凝土框架节点抗震性能的影响较小,加载点位置和钢骨强度对于试件的影响较为明显。通过对新型预制装配式钢骨混凝土框架节点抗震性能的研究,为工程实践中节点设计提供理论依据。

公路涵洞加固方案比选

针对长邯高速公路K777+612涵洞出现的混凝土破损露筋、盖板跨中横向裂缝、边墙不均匀沉降等病害现象,提出了工字钢框架加固与波纹钢板-混凝土组合结构加固两种加固方案。论述了两种加固方法的施工工艺、技术要求和适用性,并从工期、费用、安全等方面进行了对比分析。实践证明,波纹钢板-混凝土组合结构加固方法更适用于涵洞加固,该方案具有施工时间短、费用低、行车干扰小等优点,既保证了行车安全,又可取得较好的社会经济效益。

薄壁U形钢板加固受火后钢筋混凝土梁受力性能研究

采用外套薄壁U形钢板、内灌无收缩灌浆料加固受火后钢筋混凝土梁,该加固技术能有效避免灌浆材料脱落,具有长效的加固功能。为验证该加固方法的有效性,进行了14根混凝土梁的静载试验,研究了U形钢板厚度和受火时间对加固RC梁受弯性能的影响,以及U形钢板厚度和剪跨比对加固RC梁受剪性能的影响。借鉴常温下组合梁承载力的计算方法,给出了薄壁U形钢板加固受火后RC梁受弯和受剪承载力的计算公式。结果表明:受火1.0、1.5 h后混凝土梁的受弯承载力分别降低了9.4%、10.4%,剪跨比为1.74、2.58的混凝土梁受火1.5 h后受剪承载力分别降低了19.5%、10.6%。薄壁U形钢板加固受火后RC梁的受弯、受剪承载力相比未受火RC梁分别提高了127.4%~151.7%、21.3%~56.7%。在薄壁U形钢板内侧和上翼缘焊接角钢形成的内隔环能保证薄壁U形钢板和混凝土共同工作,加固后试件可作为完全剪切连接的组合梁。加固试件发生受弯破坏时内隔环承受的纵向剪力较大,而发生受剪破坏时内隔环承受的纵向剪力较小。

U形钢-混凝土组合梁与外包钢板混凝土剪力墙连接的抗震性能试验研究

为研究U形钢-混凝土组合梁与外包钢板剪力墙连接的抗震性能,设计了2个足尺连接试件,对其进行低周往复加载试验。2个试件U形钢埋入外包钢板剪力墙的深度分别为500 mm和1000 mm,通过试验对试件的受力特征、破坏模式进行考察,对连接的荷载-位移滞回曲线及骨架曲线、承载力和刚度退化性能、耗能能力以及延性等抗震性能指标进行分析。结果表明:该类型连接的典型破坏形态为组合梁根部U形钢撕裂、U形钢腹板鼓曲以及混凝土翼缘板与钢板剪力墙连接处开裂;U形钢-混凝土组合梁与外包钢板剪力墙连接的峰值荷载随U形钢埋入钢板剪力墙的深度增大而略有增大,但在达到峰值荷载后,其耗能能力与位移延性系数随着U形钢埋入钢板剪力墙的深度增大而略有减小,2个试件的正向位移延性系数分别为2.69和2.50,在试验结束后剪力墙和组合梁连接处基本无破坏,连接性能良好,表现出较好的耗能能力,能满足工程应用要求。

天津现代城办公塔楼抗震设计研究

天津现代城办公塔楼建筑高度339m,采用带加强层的框架-核心筒混合结构体系,为超B级高度超限高层。外框柱为矩形钢管混凝土柱,和伸臂桁架连接的框柱截面适当加大,低区核心筒为型钢混凝土剪力墙。首层层高16.8m,首层核心筒和相邻层采用了钢板混凝土剪力墙,为提高框架刚度首层顶框架梁采用外包钢-混凝土组合梁。首层矩形钢管混凝土柱施工阶段应力较大,对此进行了有限元分析并采用了设置拉杆的措施。介绍了工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震下弹塑性时程分析结果及地基基础设计。

高强钢绞线网——聚合物砂浆加固混凝土及预应力混凝土梁的抗弯性能试验研究

该文侧重研究了采用高强钢绞线网——聚合物砂浆加固技术三面加固普通钢筋混凝土(RC)梁和预应力混凝土(PRC)梁的抗弯性能。进行了6片RC梁及5片PRC梁的抗弯静载试验,探讨了不同初始损伤程度、有效预应力大小和加载方式等对高强钢绞线网——渗透性聚合物砂浆加固梁的抗弯性能影响。结果表明:采用高强钢绞线网——聚合物砂浆加固技术加固RC/PRC梁能够有效抑制裂缝的开展,能有效地提高RC/PRC加固梁的抗弯承载能力和抗弯刚度;重复加载会导致加固梁刚度一定程度的退化,初始损伤程度大小不会显著改变加固后RC/PRC梁的抗弯承载力;该文研究对于大量既有RC/PRC梁的抗弯加固具有一定的参考价值。

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能正交试验研究

对18个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点采用有限元与正交试验法相结合的方式进行抗震性能研究。结果表明,节点的裂缝发展经历初裂、通裂、极限、破坏四个过程;牛腿在梁端荷载的传递过程中起到桥梁作用;最终以牛腿与梁交界处形成塑性铰而破坏,符合"强节点弱构件"的抗震设计思想。对节点极限承载力、位移延性系数以及能量耗散系数三个性能指标影响最为显著的因素均为框架梁配筋率。框架梁混凝土强度等级的提高可以提高节点极限承载力,但是增幅过大不利于节点抗震性能,所以工程设计时应合理地选择框架梁混凝土强度等级。

钢筋混凝土组合梁的损伤诊断实验研究

为探寻不同状态下U形钢板-混凝土组合梁的动力性能及其在结构状态评估中的应用,本文对3根组合梁进行了分级均布静力加卸载试验,期间卸掉荷载后,进行脉冲锤击激励条件下的动力测试,采用模态分析软件Mescope对测试中记录的传递函数(TRF)进行计算得到模态参数,总结了组合梁的动力性能特点,舍去了振型在支座位置幅度较大的重复模态,选择相对稳定的模态参数作为评估依据,组合梁中钢和混凝土的粘结作用较强时,频率较高而阻尼系数较小,相反粘结作用较弱时,频率较低而阻尼系数较大.结果表明:模态参数有一定的离散性,频率和阻尼比随构件状态变化规律比较明显,可作为结构损伤指标,相对稳定的模态振型随构件状态的变化极其微小,对结构损伤指示作用不大,可用来判断真假模态.

两种新型型钢混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

为解决型钢混凝土梁柱节点处构造复杂与施工困难的问题,提出了构造简单且便于施工的节点核心区采用U形拉结筋和梁端型钢腹板开矩形孔的两种型钢混凝土梁柱节点。为考察两种新型型钢混凝土梁柱节点和普通型钢混凝土梁柱节点抗震性能的区别,对3种不同形式的9个型钢混凝土梁柱节点试件进行了低周往复荷载作用下的拟静力试验,分析各种节点的承载力、耗能性能、滞回特性等。试验结果表明:各试件均发生了梁端塑性铰破坏;与普通型钢混凝土梁柱节点相比,核心区采用U形拉结筋的节点的承载力、延性及耗能性能基本相同,而梁端型钢腹板开矩形孔的节点则降低较多。

赫基国际大厦结构设计

赫基国际大厦高178.8m,属B级高度超限高层建筑,采用钢管混凝土柱+型钢混凝土梁+钢筋混凝土核心筒混合结构。本项目办公塔楼建筑平面凹凸、棱角极多,框架柱排列不均匀,且存在扭转不规则、楼板不连续、凹凸不规则、复杂连接等多项不规则。介绍了基础与地下室设计,重点介绍了框架-中空核心筒结构体系设计、复杂的连体设计、新型钢管柱节点设计、十字密肋板设计以及内置空腔多腔U形钢包混凝土组合梁设计。采用YJK和MIDAS Building两个程序对结构进行了常规的小震下弹性静、动力分析,补充了中震弹性和不屈服验算;并采用SAUSAGE程序进行了罕遇地震下弹塑性动力时程分析。最后提出了针对本项目超限所采取的加强措施。

粘钢加固预应力混凝土梁抗弯承载力及变形的简化计算方法

在模型试验和有限元分析的基础上,首先分析了粘贴钢板厚度和梁侧粘钢高度、有效预应力大小、初始损伤程度等参数对预应力混凝土梁粘钢抗弯性能的影响.在基本假设基础上,分别推导了U型粘钢加固预应力混凝土梁的抗弯极限承载力和变形的简化计算公式.结果表明:梁侧面粘贴钢板高度不超过梁高的1/3比较适宜,有效预应力和初始损伤不会改变明显其极限承载力,建立的简化公式计算结果与实测结果及有限元分析结果吻合较好.

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能非线性分析

通过ABAQUS软件对15个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能进行非线性分析。结果表明,节点模型均在核心区产生应力集中,不过参数的变化导致应力集中以及向四周扩散的程度有所差异。各节点模型的滞回曲线形状饱满,没有捏缩现象,滞回性能良好;位移延性系数均大于1.93,等效粘滞阻尼系数均大于0.180,能量耗散系数均大于1.134,这些抗震性能指标远远超过普通钢筋混凝土结构的要求,部分甚至超过型钢混凝土结构的要求。通过参数分析,了解节点抗震性能指标随参数的变化规律。框架梁配筋率增大不仅可以提高节点承载能力,而且对节点抗震性能提高也很有帮助;牛腿长度增大虽对节点承载力能力较为有利,但对抗震性能影响比较有限。

粘贴双L形钢板加固PC简支T梁的抗剪性能

为了研究粘贴竖向双L形板加固预应力混凝土T梁抗剪性能,开展了室内模型试验,获取了加固梁和未加固梁的荷载挠度曲线,观察了梁体的损伤发展过程,测试了箍筋和钢板的应变发展规律。基于混凝土塑性损伤模型,考虑钢筋和钢板材料非线性效应,分别建立了未加固和加固梁的非线性数值模型。对比分析了试验结果和数值有限元分析结果,验证了数值模型的有效性。对箍板厚度、混凝土强度、钢板间距、钢板宽度、剪跨长度、箍筋间距、预应力等7个参数的16个数值模型的箍板应力不均匀系数进行了数理统计。采用柯尔莫哥洛夫检验法(D_(n)检验法)分别对不均匀系数进行正态分布、最小极值分布及威布尔分布假设检验。结果表明:粘贴竖向钢板箍能提高已有损伤的预应力混凝土梁斜截面抗剪承载力;粘贴的双L形钢箍板工作良好,没有出现粘贴箍板剥离现象,在加固梁剪压破坏时钢箍板剥离;加固试验梁破坏时,位于剪跨段斜截面上的U形钢板箍的各测点应变表现出不均匀性,且各加固钢板强度发挥程度随加固梁加载量的增大越发不一致;粘贴竖向双L形箍板加固预应力混凝土T梁抗剪承载力时,钢板的应力不均匀系数服从威布尔分布,95%下限取值为0.55。